Скважинный плунжерный насос с нижним приводом

Авторы патента:


Скважинный плунжерный насос с нижним приводом
Скважинный плунжерный насос с нижним приводом

 


Владельцы патента RU 2575385:

Мамаев Игорь Иванович (RU)

Изобретение относится к скважинным плунжерным насосам с нижним приводом и найдет применение при добыче с больших глубин жидких полезных ископаемых, таких как нефти, в том числе и высоковязкие, рассолы и другие. Скважинный плунжерный насос с нижним приводом содержит цилиндр, связанный с колонной насосно-компрессорных труб, внутри которого расположен полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца, и запорный механизм клапана, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала. Выходной канал из цилиндра перекрывается нагнетательным клапаном, при этом между обоими клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объема. Полый поршень со стороны заборного конца соединен с приемником, который связан с преобразователем вращательного движения в поступательное, а тот, в свою очередь, соединен с приводом, состоящим из мотора, редуктора и гидрозащиты. Преобразователь вращательного движения в поступательное выполнен в виде цилиндра, на поверхности которого имеется винтовой замкнутый паз, в который входит стержень, закрепленный в трубе, соединенный с приемником. Изобретение позволит добывать жидкости из наклонных и искривленных скважин, а также расширить диапазон добычи высоковязкой жидкости. Нижний привод исключит возможные дефекты штанговых плунжерных насосов, такие как зависание и разрыв штанг, а также упростит монтаж и демонтаж насосов. 2 ил.

 

Изобретение предназначено для добычи с больших глубин жидких полезных ископаемых, таких как нефти, в том числе и высоковязкие, рассолы и другие.

Известен скважинный плунжерный насос с нижним приводом, содержит цилиндр, связанный с колонной насосно-компрессорных труб, внутри которого расположен полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца, и запорный механизм - клапан, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала, выходной канал из цилиндра перекрывается нагнетательным клапаном. При этом между обоими клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объёма; полый поршень с заборного конца соединён с приёмником, связанным с преобразователем вращательного движения в поступательное, а тот соединён с приводом, состоящим из мотора, редуктора и гидрозащиты. Насос позволяет производить подъём на поверхность разрабатываемых полезных ископаемых без дополнительных приспособлений.

Известны скважинные штанговые насосы, имеющие вертикальную конструкцию одинарного действия с неподвижным цилиндром, подвижным металлическим плунжером и шариковыми клапанами (Форест Грей. Добыча нефти. ЗАО «Олимпбизнес». Москва. 2003). Скважинные насосы бывают двух типов: вставные и невставные (трубные). Невставные (трубные) насосы спускают в скважину на насосно-компрессорных трубах, а затем к ним с помощью автосцепа присоединяется колонна штанг. Автосцепы бывают расцепляемые и нерасцепляемые. Последние более просты и надёжны, но после захвата штока насоса, они не могут раскрыться, поэтому при демонтаже насоса приходится рвать колонну штанг. Расцепляемые автосцепы позволяют производить демонтаж насоса без разрыва штанг, но они более сложные и менее надёжные, скажем, у автосцепов с гипоидной резьбой при работе происходит постепенное раскручивание соединения. К тому же, соединение расцепляемых автосцепов с невставными насосами происходит на большой глубине, при этом приходится вращать колонну штанг, поэтому соединение, как правило, получается недокрученным. Соединение штанг со вставными насосами осуществляется на поверхности, поэтому применяются более простые и надёжные нерасцепляемые автосцепы.

Плунжерные скважинные насосы изготавливаются с верхним приводом, для чего используются станки-качалки, а также гидравлические и пневматические приводы. Верхний привод прост в изготовлении и обслуживании, но из-за колонны штанг возникает ряд серьёзных недостатков, в частности, они исключают добычу из наклонных и искривлённых скважин. Штанги увеличивают стоимость установки, усложняется монтаж и демонтаж насосов, к тому же при ходе вверх возрастает нагрузка на величину массы штанг и трение их о добываемую жидкость, что может привести к обрыву штанг, а при ходе вниз возникает такой дефект, как зависание штанг.

Эти недостатки отсутствуют у погружных насосов с нижним приводом, таких как центробежные и винтовые. Оснастить обычные скважинные плунжерные насосы нижним приводом вряд ли возможно, хотя бы потому, что в этом случае жидкость будет направлена в сторону привода, препятствующего её продвижению. Однако устройства для добычи жидких полезных ископаемых с больших глубин, патент RU 2162152, позволяют направить жидкость в противоположную от привода сторону. К тому же, эти насосы имеют ряд преимуществ по сравнению со стандартными насосами. Устройство содержит цилиндр, связанный с колонной труб, и полый поршень, связанный с колонной штанг посредством штока. Полый поршень имеет канал с участком воронкообразной формы, расширяющимся в сторону заборного конца. В канале поршня установлен запорный клапан, а в верхней части цилиндра выполнена перегородка с проходным каналом, перекрываемым напорным клапаном. Между обоими указанными клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объёма.

У этих насосов отсутствует зона всасывания, и среда на протяжении всего пути следования перемещается при повышенных давлениях, что позволяет заполнять

цилиндр высоковязкими средами, а отсутствие узких каналов в плунжере и цилиндре способствует продвижению жидкости с минимальными потерями. Повышенные давления способствуют более полному заполнению цилиндра и, следовательно, увеличению производительности насоса и уменьшению воздействия газового фактора.

Задача изобретения - сделать скважинный плунжерный насос с нижним приводом, и, как следствие, упростить монтаж и демонтаж насоса, исключить такие дефекты штанговых насосов, как зависание и разрыв штанг, расширить область применения плунжерных насосов за счёт эксплуатации в условиях наклонных и искривлённых скважин, а также за счёт добычи высоковязких сред с большой глубины и из скважин, где остаётся нефть, которую не могут извлечь центробежные и винтовые насосы.

Указанная задача достигается тем, что в скважинном плунжерном насосе с нижним приводом, содержащем цилиндр, связанный с колонной насосно-компрессорных труб, внутри которого расположен полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющийся в сторону заборного конца, и запорный механизм-клапан, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала; выходной канал из цилиндра, перекрытый нагнетательным клапаном, при этом между обоими клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объёма, полый поршень, со стороны заборного конца, соединен с приемником, связанным с преобразователем вращательного движения в поступательное, а тот соединен с приводом, состоящим из мотора, редуктора и гидрозащиты. Преобразователь вращательного движения в поступательное выполнен в виде цилиндра, на поверхности которого имеется винтовой замкнутый паз, в который входит стержень, закрепленный в трубе, соединенный с приемником.

На фиг. 1 схематически представлен скважинный плунжерный насос, а на фиг.2 - общая схема этого насоса, оснащённого нижним приводом.

Насос содержит цилиндр 1, связанный с колонной насосно-компрессорных труб 2, внутри которого расположен полый поршень 3, имеющий канал 4 с участком воронкообразной формы 5, расширяющимся в сторону заборного конца, и запорный механизм - клапан 6, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала. Выходной канал из цилиндра 7 перекрывается клапаном 8. Между обоими клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объёма. Полый поршень 3 со стороны заборного конца соединён с приёмником 9, который связан с преобразователем вращательного движения в поступательное 10, а тот, в свою очередь, соединён с приводом, состоящим из гидрозащиты 11, редуктора 12 и мотора 13. Мотор 13, редуктор 12 и гидрозащита 11 конструктивно не отличаются от тех, что применяются в приводах винтовых насосов, только рассчитываются они на меньшие усилия.

Преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное 10 состоит из цилиндра 14, на поверхности которого выполняется винтовой замкнутый паз 15, в который входит стержень 16, закреплённый в трубе 17.

Приёмник 9 состоит из двух труб с отверстиями. Наружная труба 18 соединяется с цилиндром 1 и трубой, удерживающей привод. Внутренняя труба 19 соединяется с трубой 17 преобразователя вращательного движения в поступательное, а с другого конца - с полым поршнем 3.

Скважинный плунжерный насос с нижним приводом работает следующим образом: на поверхности собирают привод, состоящий из мотора 13, редуктора 12 и гидрозащиты 11, далее к нему присоединятся преобразователь вращательного движения в поступательное 10, приёмник 9 и насос. В заключение эта конструкция присоединяется к последней насосно-компрессорной трубе 2, и всё это заводится в скважину. Наращивая колонну насосно-компрессорных труб, насос опускается на требуемую глубину.

При ходе вниз полого поршня 3, осуществляемом за счёт привода, цилиндр 14 преобразователя вращательного движения в поступательное поворачивается и посредством стержня 16, скользящего по винтовому пазу 15, тянет вниз трубу 17, а вместе с ним внутреннюю трубу 19 приемника 9 и полый поршень 3. Жидкость, находящаяся внутри наружной трубы приёмника, сжимается и, проходя через канал 4 с участком воронкообразной формы, давит на клапан 6, открывает его и проходит в цилиндр 1, заполняя всё увеличивающееся межклапанное пространство, ограниченное нагнетательным клапаном 8.

При обратном ходе полого поршня 3, осуществляемого посредством тех же механизмов, что и при ходе вниз, клапан 6 закрывается, вследствие уменьшения объёма межклапанного пространства, а затем начинает расти давление на клапан 8. Когда усилия, действующие на клапан 8 снизу, превысят усилия, создаваемые столбом жидкости сверху, клапан 8 открывается и жидкость через выходной канал из цилиндра 7 выдавливается в колонну труб 2. В это время в приемнике 9 создаётся разрежение, и происходит заполнение приёмника 9 добываемой жидкостью.

При ходе полого поршня 3 вниз, клапан 8 под действием столба жидкости закрывает выходной канал из цилиндра 7, что позволяет разгруженному клапану 6 открываться, при этом происходит заполнение цилиндра 1 добываемым ископаемым. При дальнейших ходах поршня 3, уровень добываемого ископаемого в колонне труб 2 повышается, достигая конца трубы, и оно попадает в выкидную линию.

Предлагаемый скважинный плунжерный насос с нижним приводом позволяет производить добычу из наклонных и искривлённых скважин, а также расширяет диапазон добычи высоковязкой жидкости. По сравнению со штанговыми насосами, при ходе вверх у них уменьшается нагрузка, что позволяет добывать жидкости из более глубоких скважин и исключить такой дефект, как обрыв штанг. Не будет у них и другого дефекта - зависания штанг. Насосы позволяют эксплуатировать скважины с малым дебитом, где центробежные и винтовые насосы работать не могут.

Скважинный плунжерный насос с нижним приводом, содержащий цилиндр, связанный с колонной насосно-компрессорных труб, внутри которого расположен полый поршень, имеющий канал с участком воронкообразной формы, расширяющийся в сторону заборного конца, и запорный механизм-клапан, установленный в канале поршня с возможностью перекрытия канала, выходной канал из цилиндра, перекрываемый нагнетательным клапаном, при этом между обоими клапанами имеется замкнутое пространство изменяемого в процессе работы объема, полый поршень, со стороны заборного конца, соединен с приемником, связанным с преобразователем вращательного движения в поступательное, а тот соединен с приводом, состоящим из мотора, редуктора и гидрозащиты, отличающийся тем, что преобразователь вращательного движения в поступательное выполнен в виде цилиндра, на поверхности которого имеется винтовой замкнутый паз, в который входит стержень, закрепленный в трубе, соединенный с приемником.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Насосный агрегат включает заполненный маслом корпус, эластичную оболочку, реверсивный электродвигатель, ведущий вал которого соединен с первой передачей винт-гайка качения.

Изобретение относится к области гидравлических машин объемного вытеснения, в частности к погружным бесштанговым плунжерным насосам. Насос содержит корпус с установленным в нем погружным электродвигателем.

Изобретение относится к конструкциям погружных линейных магнитоэлектрических двигателей, используемых в бесштанговых глубинных насосно-скважинных установках возвратно-поступательного движения для добычи пластовых жидкостей в нефтедобыче.

Изобретение относится к области добычи углеводородов. Насос деожижения предназначен для деожижения скважины, который содержит флюидный концевой насос, адаптированный для откачивания флюида из ствола скважины.

Изобретение относится к погружным насосным установкам для эксплуатации скважин, в которых необходимо увеличить депрессию на пласт, не заглубляя погружную насосную установку, и/или с негерметичной эксплуатационной колонной.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным установкам для добычи нефти из малодебитных скважин. Погружная насосная установка содержит линейный электродвигатель, подвижная часть которого (бегун) выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль продольной оси, и насос двойного действия, рабочие органы (поршни) которого механически связаны с бегуном.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным установкам для добычи нефти из малодебитных скважин. Установка содержит линейный электродвигатель и насос с возвратно-поступательным действием рабочего органа (плунжера, поршня), связанного с подвижной частью электродвигателя (бегуном).

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Погружной насосный агрегат содержит корпус и эластичную оболочку, заполненные маслом.

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Погружной насосный агрегат включает маслозаполненный корпус с эластичной оболочкой, реверсивный электродвигатель с протектором, ведущий вал которого связан с винтом передачи винт-гайка качения, находящейся в подвижном соединении с корпусом и соединенной со штангой привода насоса, которая уплотнена в корпусе и связана с гайкой.

Предложенная группа изобретений относится к нефтедобывающей технике, в частности к средствам управления скважинной насосной установкой. Техническим результатом является повышение надежности работы насосной установки в скважинах малого диаметра.

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти. Насосный агрегат содержит корпус, всасывающий клапан, нагнетательный клапан, ротор, статор и индукционные катушки. Пара плунжер-цилиндр выполнена в виде линейного насоса. Плунжер состоит из металлической трубки с постоянными магнитами со встречными полюсами, чередующимися с металлическими вставками, является одновременно и ротором насосного агрегата. Цилиндр ротора выполнен из чередующихся сплавленных колец из ферромагнитного и немагнитного материалов и выполняет роль изолирующей трубы. Статор состоит из цилиндра, выполненного из чередующихся сплавленных колец ферромагнитного и немагнитного материалов и индукционных катушек, заключенных в короба-сердечники. Расстояние между цилиндром ротора и цилиндром статора выполнено с обеспечением минимального зазора. Индукционные катушки и короба-сердечники выполнены со сквозными круглыми отверстиями, расположенными соосно со всеми индукционными катушками и коробами-сердечниками, в которые вставлены тепловые трубки, являющиеся теплоотводом. Увеличивается мощность и теплоотвод. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к насосному оборудованию нефтедобычи. Установка содержит корпус (1), линейный электродвигатель (2), вторичный элемент (7), плунжеры (8, 9), цилиндры (10, 11), две пары входных и выходных клапанов (14, 15) и (17, 18). Также в состав установки входят сливной электромагнитный клапан (22), соединенный с насосно-компрессорными трубами (16). Дополнительно установлены диафрагмы (13, 20), выполненные в виде сплюснутых цилиндров. Диафрагмы жестко установлены между каждым из цилиндров (10, 11) и парами клапанов. Достигается увеличение межремонтного периода. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для подъема пластовой жидкости из скважин. Установка содержит цилиндрический линейный асинхронный электродвигатель (ЛАД), статор 1 которого охватывает плунжер-ротор 2. Плунжер-ротор 2 выполнен в виде ферромагнитной трубы для прохода жидкости с медным покрытием со стороны статора. По длине трубы 2 расположены клапаны 3. Труба установлена подвижно в корпусе насосной установки, состоящей из двух частей 4 и 5, выполненных в виде цилиндров. Торцы цилиндров со стороны статора 1 закрыты крышками 6 и 7 с отверстиями для прохождения плунжера-ротора 2 и уплотнениями. Статор 1 ЛАД установлен между частями 4 и 5 корпуса. На плунжере-роторе 2 соосно установлены упругие накопители механической энергии (УЭ) 8 и 9. Движение плунжера-ротора 2 относительно частей 4 и 5 корпуса ограничивается УЭ 8 и 9, установленными между крышками 6 и 7 и фланцами 10 и 11. Фланцы 10 и 11 установлены жестко на плунжере-роторе 2. Станция управления снабжена датчиком скорости плунжера-ротора и коммутатором фазы трехфазной системы питания статора. Повышается надежность привода насосной установки. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для скважинной добычи нефти скважинными насосами. Бесштанговый насос 1 установлен на погружном двигателе 2. Насос состоит из цилиндра 3, полого плунжера 4, штока насоса 5. Верхняя часть цилиндра оснащена клапаном удерживающим, содержащим корпус клапана 6 с седлом 7 в его нижней части. В клапане удерживающем размещен с относительной продольной подвижностью запорный элемент 8 с продольными центрирующими ребрами 9. Полый плунжер 4 размещен в цилиндре 3 на оправке 10, оснащенной упрочненным седлом кольцевым 11. Низ полого плунжера 4 оснащен упрочненной втулкой 12. Шток насоса 5 связывает погружной двигатель 2 с оправкой 10. Шток 13 прикреплен к верхней части оправки 10 и проходит через внутреннюю полость запорного элемента 8 с возможностью герметизации зазоров между ними. Повышается эксплуатационная надежность. 3 ил.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применена для перекачки жидкости из нижнего обводненного пласта в верхние нефтеносные пласты скважины. Установка по первому варианту содержит лифтовые трубы, связанные пакером, разобщающим межпластовое пространство, электропогружной насос, включающий электропривод, оснащенный блоком телеметрии, герметически соединенные силовым кабелем со станцией управления, приемный модуль и рабочие секции с обратным клапаном на выходе, и опорным пакером с кабельным вводом над нефтеносным пластом. Насос расположен блоком телеметрии над обводненным пластом скважины и обратным клапаном присоединен лифтовыми трубами к стволу межпластового пакера, выполненного с кабельным вводом и опорным якорем. Межпакерные лифтовые трубы на уровне нефтеносного пласта соединены скважинной проточной камерой, в стенке которой выполнены радиальные проточные отверстия, сообщающие полости лифтовых труб с нефтеносным пластом через межпакерное пространство скважины. Установка по второму варианту содержит опорные пакеры с кабельным вводом, установленные над и между нефтеносными пластами. Межпакерные лифтовые трубы на уровне нефтеносных пластов соединены скважинными проточными камерами, на внутренней стороне стенки которых выполнена кольцевая выемка. На уровне выемки в стенке выполнены радиальные проточные отверстия, перекрываемые сменной цилиндрической вставкой дроссельными отверстиями в стенке, дозирующими потоки жидкости из полости лифтовых труб в нефтеносные пласты через межпакерные пространства скважины. Установка по третьему варианту содержит опорные пакеры с двойным кабельным вводом, установленные над и между нефтеносными пластами. Межпакерные лифтовые трубы на уровне нефтеносных пластов соединены скважинными проточными камерами, содержащими гидравлические дроссели, оснащенные дополнительным блоком телеметрии, электрически управляемые с пульта станции управления скважиной по кабелю связи, с возможностью регулирования закачки жидкости из обводненного пласта в нефтеносные пласты скважины. Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации скважины. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх