Штанговый насос с магнитными элементами для предотвращения образования газовых пробок

Изобретение относится к области нефтяных скважинных насосов для выкачивания скважинного флюида. Скважинный насос содержит седло всасывающего клапана с всасывающим клапаном, установленное на нижнем конце цилиндра. Внутри цилиндра расположен плунжер, совершающий возвратно-поступательное движение в осевом направлении. На нижнем конце плунжера смонтировано седло нагнетательного клапана с нагнетательным клапаном. Нагнетательный клапан содержит головку, которая садится на седло нагнетательного клапана, когда последний находится в положении закрытия. Нагнетательный клапан содержит шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана. Шток представляет собой постоянный магнит. Другой постоянный магнит расположен на цилиндре под подвижным магнитом. Полярности этих магнитов таковы, что их взаимодействие вызывает подъем нагнетательного клапана относительно своего седла в положение открытия по мере приближения плунжера к нижней точке рабочего хода. Предотвращается сохранение положения закрытия нагнетательного клапана на всем протяжении рабочего хода вниз, что предотвращает образование газовой пробки, которая приведет к срыву подачи насосом жидкости в направлении устья скважины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка притязает на приоритет предварительной патентной заявки US 61/940667, зарегистрированной 17 февраля 2014 г. и целиком включенной в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в целом к скважинным насосным установкам с возвратно-поступательным движением и, в частности, к нагнетательным и всасывающим клапанам, отталкивающим друг друга вследствие намагничивания.

Уровень техники

Штанговые насосы обычно используются в нефтяных скважинах для выкачивания скважинного флюида. Типичный штанговый насос крепится к колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), спускаемой в скважину. Насос содержит цилиндр с плунжером, перемещающимся внутри этого цилиндра, обычно с помощью колонны насосных штанг, простирающейся до расположенного на поверхности механизма, сообщающего движение. Нагнетательный (подвижный) клапан монтируется на плунжере, а всасывающий (неподвижный) клапан - на цилиндре под плунжером.

Во время рабочего хода вверх скважинный флюид, вошедший в плунжер, поднимается вверх по колонне НКТ. Во время рабочего хода вверх нагнетательный клапан находится в положении закрытия, а всасывающий клапан открывается и дает возможность скважинному флюиду войти в цилиндр. Во время рабочего хода вниз всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан переходит в положение открытия, что позволяет скважинному флюиду, поступившему в цилиндр, войти в плунжер.

Наряду с жидким флюидом, в некоторых скважинах присутствует газ. Если скважинный флюид, втекающий в цилиндр, содержит газ, то плунжер будет стремиться сжать этот газ во время рабочего хода вниз. Сжатие газа может привести к тому, что жидкости в цилиндре окажется недостаточно для перевода нагнетательного клапана обратно в положение открытия во время рабочего хода вниз. Как следствие, в насосе может возникнуть газовая пробка, что приведет к срыву подачи насосом жидкости в направлении устья скважины.

Раскрытие изобретения

Предлагаемая в настоящем изобретении скважинная насосная установка содержит цилиндр с осью (осевой линией) и выполнена с возможностью подвешивания в скважине. Седло всасывающего клапана смонтировано в цилиндре. Всасывающий клапан (запорный элемент) располагается на седле всасывающего клапана и может перемещаться относительно этого седла между положениями открытия и закрытия. Плунжер располагается внутри цилиндра, совершая возвратно-поступательное движение в осевом направлении. На нижнем конце плунжера смонтировано седло нагнетательного клапана. Нагнетательный клапан располагается на седле нагнетательного клапана и может перемещаться относительно этого седла между положениями открытия и закрытия. Магнитное поле, взаимодействующее с нагнетательным клапаном, толкает его в положение открытия, когда плунжер приближается к нижней точке своего рабочего хода.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения магнитное поле частично создается подвижным магнитом, которым снабжен нагнетательный клапан для его перемещения. Магнитное поле также создается неподвижным магнитом, которым снабжен цилиндр, расположенным под подвижным магнитом. Подвижный и неподвижный магниты имеют такие полярности, что они отталкивают друг друга, вследствие чего нагнетательный клапан совершает подъем от своего седла, когда подвижный магнит приближается к неподвижному магниту.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана в положении закрытия. Шток содержит подвижный магнит, определяющий (создающий) часть магнитного поля. Один полюс магнита находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс - на верхнем. Седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала.

В представленном варианте осуществления настоящего изобретения шток простирается вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана. Головка располагается на верхней стороне седла нагнетательного клапана и перекрывает отверстие в положении закрытия. Наружный диаметр штока меньше внутреннего диаметра отверстия, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в кольцевое пространство вокруг штока, когда нагнетательный клапан находится в положении открытия.

Всасывающий клапан тоже может содержать головку и шток. Шток всасывающего клапана простирается вниз от его головки сквозь отверстие в седле всасывающего клапана. В положении закрытия всасывающего клапана его головка располагается на верхней стороне его седла. Седло всасывающего клапана тоже выполнено из немагнитного материала. В представленном варианте осуществления настоящего изобретения шток всасывающего клапана содержит неподвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс - у головки всасывающего клапана. Полярность неподвижного магнита у головки всасывающего клапана такова, что он отталкивает подвижный магнит. Шток всасывающего клапана, находящийся в отверстии в седле всасывающего клапана, окружен кольцевым пространством, образованным во всасывающем клапане. Когда всасывающий клапан находится в положении открытия, скважинный флюид проходит через это кольцевое пространство. В положении закрытия всасывающего клапана кольцевое пространство перекрывается головкой клапана.

Краткое описание чертежей

Для получения более детального представления об отличительных признаках, преимуществах и целях настоящего изобретения и прочих его особенностях, которые станут очевидными, ниже приведено более подробное описание изобретения, кратко описанного выше, в котором представлен вариант осуществления изобретения, иллюстрируемый приложенными чертежами, образующими часть настоящей заявки. Следует, однако, отметить, что эти чертежи иллюстрируют только один из предпочтительных вариантов осуществления изобретения и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, поскольку изобретение допускает реализацию и других, в равной степени эффективных, вариантов осуществления. На чертежах показано:

фиг. 1 - схематическое изображение (вид сбоку) штанговой насосной установки, установленной в скважине и соответствующей настоящему изобретению,

фиг. 2 - увеличенное изображение в разрезе нагнетательного клапана насосной установки, показанной на фиг. 1,

фиг. 3 - увеличенное изображение в разрезе всасывающего клапана насосной установки, показанной на фиг. 1,

фиг. 4 - вид в разрезе насосной установки, показанной на фиг. 1, с плунжером, находящемся в верхней точке рабочего хода,

фиг. 5 - вид в разрезе насосной установки, показанной на фиг. 1, с плунжером, совершающим рабочий ход вниз в цилиндре,

фиг. 6 - вид в разрезе насосной установки, показанной на фиг. 1, с плунжером, совершающим рабочий ход вверх.

Подробное описание изобретения

Способы и системы, предлагаемые в настоящем изобретении, более подробно описываются ниже со ссылками на приложенные чертежи, на которых показаны варианты осуществления изобретения. Эти способы и системы могут быть реализованы во многих разных формах и не должны рассматриваться как ограничивающиеся вариантами осуществления, описанными и проиллюстрированными в настоящей заявке; скорее, эти варианты осуществления обеспечивают детализацию и полноту представления изобретения, позволяющего донести его в полном объеме до сведения специалистов в данной области. Одинаковые численные ссылочные обозначения везде относятся к одинаковым элементам.

Следует, далее, иметь в виду, что объем настоящего изобретения не ограничивается описанными или показанными точными деталями конструкции, работы, конкретными материалами или вариантами осуществления, поскольку специалистам в данной области будут очевидны возможные модификации и эквивалентные варианты осуществления. Варианты осуществления изобретения, представленные на чертежах и в описании, являются иллюстративными и, несмотря на употребление специальных терминов, используются лишь в обобщенном и описательном смысле, а не с целями ограничения.

На фиг. 1 показана скважина 11, содержащая обсадную колонну 13 с отверстиями, например перфорационными отверстиями 14, обеспечивающими поступление скважинного флюида. Насосная установка 15 опирается на эксплуатационную колонну НКТ 17, простирающуюся в скважину 11. В альтернативном варианте осуществления насосная установка 15 может поддерживаться другим конструктивным элементом, например колонной гибких насосно-компрессорных труб (ГНКТ).

Насосная установка 15 относится к установкам штангового типа и содержит цилиндр 19, который крепится к нижнему концу колонны НКТ 17. Цилиндр 19 представляет собой трубчатый элемент, имеющий отверстие с полированной поверхностью. На нижнем конце цилиндра 19 расположено седло 21 всасывающего клапана. Всасывающий клапан 23 расположен на седле 21 и перемещается относительно него в осевом направлении между положениями открытия и закрытия.

Плунжер 25 находится в плотном контакте с цилиндром 19 и совершает рабочий ход между верхним и нижним положениями, обеспечиваемый системой подъема, например колонной насосных штанг 27. Плунжер 25 содержит седло 29 нагнетательного клапана, которое движется вместе с плунжером 25.

Нагнетательный клапан 31 расположен на седле 29 и может перемещаться относительно него в осевом направлении между положениями открытия и закрытия.

Устьевое оборудование 33 скважины располагается у верхнего конца обсадной колонны 13 и поддерживает эксплуатационную колонну НКТ 17. Насосная штанга 27 проходит с уплотнением сквозь устьевое оборудование 33 к механизму, сообщающему движение этой штанге, например к станку-качалке 35. Выкидная линия 37 соединена с устьевым оборудованием 33. Когда станок-качалка 35 поднимает насосную штангу 27 и плунжер 25, нагнетательный клапан 31 закрывается, а плунжер 25 поднимает столб скважинного флюида в НКТ 17, вследствие чего часть флюида в этом столбе поступает в выкидную линию 37. Одновременно с этим движение плунжера 25 вверх вызывает открытие всасывающего клапана 23, в результате чего скважинный флюид поступает из перфорационных отверстий 14 в цилиндр 19.

Когда насосная штанга 27 перемещает плунжер 25 обратно вниз, нагнетательный клапан 31 открывается, позволяя флюиду в цилиндре 19 пройти через седло 29 этого клапана. По мере перемещения плунжера 25 вниз закрывается всасывающий клапан 23. Понижение давления внутри цилиндра 19, вызванное движением плунжера 25 вверх, приводит к подъему всасывающего клапана 23 вверх от его седла 21. Всасывающий клапан 23 закрывается под действием силы тяжести, когда плунжер 25 достигает верхней точки своего рабочего хода. Аналогичным образом, повышение давления в цилиндре 19, вызванное движением плунжера 25 вниз, приводит к открытию нагнетательного клапана 31.

В некоторых скважинах наряду с жидкостью присутствует газ, который может образовать газовую пробку. При движении плунжера 25 вниз может происходить сжатие газа, который ранее вошел в цилиндр 19 и который затем будет давить на нагнетательный клапан 31, вынуждая того открыться. Отличительные признаки настоящего изобретения, описанные ниже, позволяют предотвратить образование газовой пробки.

Как показано на фиг. 2, седло 29 нагнетательного клапана содержит пластину, крепящуюся к нижнему концу плунжера 25 и имеющую отверстие, или проход, 39. В данном примере нагнетательный клапан 31 выполнен в форме толкателя, содержащего головку 41 в форме диска, которая в положении закрытия располагается на седле 29 нагнетательного клапана. Диаметр головки 41 превышает диаметр отверстия 39, что позволяет перекрывать нисходящий поток через это отверстие, когда плунжер 25 движется вверх. Нагнетательный клапан 31 содержит шток 43, простирающийся вниз от головки 41 сквозь отверстие 39. Нагнетательный клапан 31 намагничен, причем один магнитный полюс находится на головке 41, а другой - на нижнем конце штока 43. В данном примере на головке 41 находится северный полюс 45, а на нижнем конце штока 43 - южный полюс 47, но расположение полюсов может быть и обратным. Шток 43 нагнетательного клапана содержит постоянный магнит. В альтернативном варианте постоянный магнит может быть прикреплен к штоку 43 нагнетательного клапана или представлять собой одну из частей последнего.

В показанном варианте осуществления настоящего изобретения наружный диаметр штока 43 значительно меньше внутреннего диаметра отверстия 39, определяющего кольцевое пространство, окружающее шток 43. Когда нагнетательный клапан 31 находится в положении открытия, поток скважинного флюида проходит через это кольцевое пространство с нижней стороны седла 29 нагнетательного клапана на его верхнюю сторону. В альтернативном варианте отверстие 39 может лишь незначительно отличаться по размеру от штока 43, а вокруг отверстия 39 могут быть предусмотрены дополнительные отверстия (не показаны) для прохождения потока скважинного флюида. Головка 41 клапана при этом должна быть достаточно большой, чтобы перекрывать поток сквозь эти дополнительные отверстия в положении закрытия.

Как показано на фиг. 3, седло 21 всасывающего клапана содержит пластину, крепящуюся к нижнему концу цилиндра 19 и имеющую отверстие, или проход, 49. В данном варианте осуществления изобретения всасывающий клапан 23 выполнен в форме толкателя, содержащего головку 51 в форме диска, которая в положении закрытия располагается на седле 21 всасывающего клапана. Диаметр головки 51 превышает диаметр отверстия 49, что позволяет перекрывать нисходящий поток через это отверстие, когда плунжер 25 движется вниз. Всасывающий клапан 23 содержит шток 53, простирающийся вниз от головки 51 сквозь отверстие 49. Всасывающий клапан 23 намагничен либо одна из его частей, например шток 53, содержит постоянный магнит. Один магнитный полюс 55 находится на головке 51 штока 53, а другой полюс 57 - на нижнем конце последнего. Полярность всасывающего клапана 23 противоположна полярности нагнетательного клапана 31. Если, как показано на чертеже, южный полюс 47 находится на нижнем конце штока 43 нагнетательного клапана 31, то южный полюс 55 всасывающего клапана 23 будет находиться на головке 51. Северный полюс 57 будет находиться на нижнем конце штока 53.

Седло 29 нагнетательного клапана и по меньшей мере части плунжера 25, расположенные рядом с седлом 29, выполнены из немагнитного материала. Кроме того, из немагнитного материала выполнены седло 21 всасывающего клапана и по меньшей мере расположенные рядом с ним части цилиндра 19.

В показанном варианте осуществления настоящего изобретения наружный диаметр штока 53 значительно меньше внутреннего диаметра отверстия 49, определяющего кольцевое пространство, окружающее шток 53. Когда всасывающий клапан 23 находится в положении открытия, поток скважинного флюида проходит через это кольцевое пространство с нижней стороны седла 21 всасывающего клапана на его верхнюю сторону. В альтернативном варианте отверстие 49 может лишь незначительно отличаться от размера штока 53, а вокруг отверстия 49 могут быть предусмотрены дополнительные отверстия (не показаны) для прохождения потока скважинного флюида. Головка 51 клапана при этом должна быть достаточно большой, чтобы перекрывать поток сквозь эти дополнительные отверстия в положении закрытия.

Как показано на фиг. 4, плунжер 25 имеет цилиндрическую наружную поверхность, которая находится с внутренней поверхностью цилиндра 19 в плотном контакте с возможностью скольжения как в случае обычного поршня. Показанные на чертеже зазоры между наружной поверхностью плунжера и внутренней поверхностью цилиндра 19 значительно увеличены для наглядности. Плунжер 25 соединен с насосной штангой 27 посредством любого подходящего соединительного элемента 61. Часть плунжера 25, находящаяся над седлом 29 нагнетательного клапана, представляет собой не замкнутую камеру, а полость, открытую для прохождения скважинного флюида в эксплуатационную колонну НКТ 17 (фиг. 1), расположенную над плунжером 25.

На фиг. 4 показан плунжер 25, который в процессе работы находится в верхней точке рабочего хода. Оба клапана, нагнетательный 31 и всасывающий 23, находятся в положении закрытия, обусловленном действием силы тяжести, и перекрывают любой нисходящий поток скважинного флюида через отверстие 39 в седле нагнетательного клапана и отверстие 49 в седле всасывающего клапана. В цилиндре 19 имеется камера 63 переменного объема, нижний конец которой находится у седла 21 всасывающего клапана, а верхний конец - у седла 29 нагнетательного клапана. В результате предыдущего рабочего хода вверх камера 63 заполняется скважинным флюидом. Скважинный флюид может целиком состоять из жидкости и в этом случае является по существу несжимаемым. В альтернативном варианте скважинный флюид в камере 63 может представлять собой смесь жидкости и газа или целиком состоять из газа. Если в скважинном флюиде в камере 63 присутствует газ, то этот скважинный флюид является сжимаемым.

Как показано на фиг. 5, если скважинный флюид в камере 63 целиком состоит из жидкости, то по мере движения плунжера 25 вниз он будет прикладывать к скважинному флюиду в камере 63 сжимающее усилие. Во время движения плунжера 25 вниз всасывающий клапан 23 остается закрытым. Движение плунжера 25 вниз приводит к тому, что скважинный флюид, находящийся в камере 63, толкает нагнетательный клапан 31 вверх в положение открытия. В результате этого скважинный флюид в камере 63 проходит сквозь отверстие 39 в пространство над седлом 29 нагнетательного клапана, что показано стрелками 65.

Во время рабочего хода вверх (фиг. 6) действие силы тяжести вынуждает нагнетательный клапан 31 переместиться вниз в положение закрытия, перекрывая любой поток сквозь отверстие 39 в седле нагнетательного клапана. Плунжер 25 поднимает массу столба скважинного флюида в колонну НКТ 17 на длину рабочего хода вверх. Движение плунжера 25 вверх создает разрежение, или понижение давления, в камере 63 цилиндра, что вынуждает всасывающий клапан 23 переместиться вверх в положение открытия, позволяя скважинному флюиду войти в камеру 63 как показано стрелками 65.

Если скважинный флюид в камере 63 содержит значительное количество газа, то при рабочем ходе вниз нагнетательный клапан 31 может остаться закрытым из-за действия силы тяжести, поскольку при движении плунжера 25 вниз будет происходить сжатие газа в камере 63. Усилия, направленного вверх и прикладываемого к нагнетательному клапану 31 вследствие сжатия газа, может оказаться недостаточно для подъема нагнетательного клапана в положение открытия. Однако при вхождении штока 43 нагнетательного клапана в магнитное поле всасывающего клапана 23 магнитные полюса 47, 55 (фиг. 2 и 3) будут взаимно отталкиваться. Это усилие отталкивания вынуждает нагнетательный клапан 31 перемещаться вверх в положение открытия, позволяя скважинному флюиду, сжатому в камере 63, пройти сквозь отверстие 39 в седле нагнетательного клапана в колонну НКТ 17. Магнитные поля предпочтительно являются достаточно сильными для подъема нагнетательного клапана 31 до достижения плунжером 25 нижней точки своего рабочего хода вниз. Таким образом, противодействующие магнитные полюса 47, 55 (фиг. 2 и 3) предотвращают сохранение положения закрытия нагнетательного клапана 31 на всем протяжении рабочего хода вниз, что может привести к образованию газовой пробки.

Хотя настоящее изобретение представлено только в одной из своих форм, ясно, что оно предполагает возможность внесения различных изменений. Например, могут быть предусмотрены другие конструкции и формы всасывающего клапана 23 и нагнетательного клапана 31, где вместо толкателя может быть использован шар и связанный с ним соединительный элемент, обеспечивающий фиксированную ориентацию каждого из магнитных полюсов 45, 47 и 55, 57. В альтернативном варианте толкатель может быть предусмотрен только в нагнетательном клапане 31, а всасывающий клапан 23 может иметь обычную конструкцию, не предполагающую создание магнитного поля. Могут быть реализованы и многие другие конструкции, обеспечивающие получение усилия отталкивания, направленного вверх, обусловленного магнитным полем и прикладываемого к нагнетательному клапану 31, когда плунжер 25 приближается к нижней точке своего рабочего хода. Например, магнит с противоположной полярностью может быть смонтирован в цилиндре 19 или на седле 21 всасывающего клапана, а не на самом всасывающем клапане 23. Вместо постоянных магнитов в нагнетательном клапане 31 и всасывающем клапане 23 можно использовать электромагниты. Однако при этом возникла бы необходимость подвода электроэнергии. Плунжер 25 может приводиться в движение не насосными штангами, а скважинным электродвигателем.

1. Скважинная насосная установка, содержащая:

цилиндр, имеющий ось и выполненный с возможностью подвешивания в скважине;

седло всасывающего клапана, установленное в цилиндре;

всасывающий клапан;

плунжер, размещенный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении;

седло нагнетательного клапана, установленное на нижнем конце плунжера;

нагнетательный клапан; и

магнитное поле, взаимодействующее с нагнетательным клапаном и толкающее его в положение открытия при совершении плунжером рабочего хода.

2. Установка по п. 1, в которой магнитное поле создается:

подвижным магнитом, которым снабжен нагнетательный клапан для его перемещения;

неподвижным магнитом, которым снабжен цилиндр под подвижным магнитом;

причем подвижный и неподвижный магниты имеют такие полярности, что они отталкивают друг друга, вследствие чего нагнетательный клапан совершает подъем от седла нагнетательного клапана, когда подвижный магнит приближается к неподвижному магниту.

3. Установка по п. 1, в которой нагнетательный клапан и всасывающий клапан намагничены с противоположными друг другу полярностями, так что они отталкивают друг друга, когда нагнетательный клапан приближается к всасывающему клапану, тем самым создавая магнитное поле.

4. Установка по п. 1, в которой нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на

седло нагнетательного клапана, а шток содержит подвижный магнит, определяющий часть магнитного поля.

5. Установка по п. 1, в которой нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на седло нагнетательного клапана, а шток содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс находится у головки, причем магнитное поле частично определяется подвижным магнитом.

6. Установка по п. 1, в которой:

нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана;

седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала;

шток содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс находится у головки;

цилиндр снабжен неподвижным магнитом, расположенным ниже подвижного магнита и имеющим на верхнем конце такую полярность, что он отталкивает магнит нагнетательного клапана; и

подвижный и неподвижный магниты определяют магнитное поле.

7. Установка по п. 1, в которой:

нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана и перекрывает отверстие;

шток перемещается вместе с головкой и имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра отверстия, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в кольцевое пространство вокруг штока, когда нагнетательный клапан находится в положении открытия;

седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала;

шток содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс находится у головки;

цилиндр снабжен неподвижным магнитом, размещенным ниже подвижного магнита и имеющим на верхнем конце такую же полярность, что и полярность магнита нагнетательного клапана на нижнем конце штока; и

подвижный и неподвижный магниты определяют магнитное поле.

8. Установка по п. 1, в которой:

нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка нагнетательного клапана садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана;

седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала;

шток нагнетательного клапана содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока нагнетательного клапана, а противоположный полюс находится у головки нагнетательного клапана;

всасывающий клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле всасывающего клапана, причем в положении закрытия головка всасывающего клапана садится на верхнюю сторону седла всасывающего клапана;

седло всасывающего клапана выполнено из немагнитного материала;

шток всасывающего клапана содержит неподвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока всасывающего клапана, а противоположный полюс находится у головки всасывающего клапана, причем у головки всасывающего клапана неподвижный магнит имеет такую полярность, что он отталкивает подвижный магнит; и

подвижный и неподвижный магниты определяют магнитное поле.

9. Установка по п. 1, содержащая:

кольцевое пространство в нагнетательном клапане, окружающее шток нагнетательного клапана в отверстии в седле нагнетательного клапана, сквозь которое проходит скважинный флюид, когда нагнетательный клапан находится в

положении открытия, причем в положении закрытия головка нагнетательного клапана перекрывает это кольцевое пространство; и

кольцевое пространство во всасывающем клапане, окружающее шток всасывающего клапана в отверстии в седле всасывающего клапана, сквозь которое проходит скважинный флюид, когда всасывающий клапан находится в положении открытия, причем в положении закрытия головка всасывающего клапана перекрывает это кольцевое пространство.

10. Скважинная насосная установка, содержащая:

цилиндр, имеющий ось и выполненный с возможностью подвешивания в скважине;

седло всасывающего клапана, установленное на нижнем конце цилиндра;

всасывающий клапан, расположенный на седле всасывающего клапана с возможностью перемещения в осевом направлении относительно этого седла между положением открытия, в котором скважинный флюид может войти в цилиндр, и положением закрытия, в котором происходит перекрытие нисходящего потока из цилиндра;

плунжер, размещенный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении;

седло нагнетательного клапана, установленное на нижнем конце плунжера и имеющее сквозное отверстие;

нагнетательный клапан, содержащий подвижную головку, которая в положении закрытия нагнетательного клапана садится на седло нагнетательного клапана, и шток, простирающийся вниз от головки нагнетательного клапана сквозь отверстие и содержащий подвижный магнит; и

неподвижный магнит, которым снабжен цилиндр ниже подвижного магнита, причем неподвижный и подвижный магниты имеют полярности, при взаимодействии которых друг с другом нагнетательный клапан совершает подъем относительно своего седла в положение открытия при приближении плунжера к нижней точке рабочего хода.

11. Установка по п. 10, в которой подвижный магнит имеет полюс на нижнем конце, а неподвижный магнит имеет полюс на верхнем конце, который отталкивает полюс на нижнем конце подвижного магнита.

12. Установка по п. 10, в которой шток нагнетательного клапана имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра отверстия, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в кольцевое пространство вокруг штока нагнетательного клапана, когда нагнетательный клапан находится в положении открытия.

13. Установка по п. 10, в которой всасывающий клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки всасывающего клапана сквозь отверстие в седле всасывающего клапана, причем головка всасывающего клапана садится на верхнюю сторону седла всасывающего клапана в положении закрытия всасывающего клапана, а шток всасывающего клапана содержит неподвижный магнит.

14. Установка по п. 10, в которой:

всасывающий клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки всасывающего клапана сквозь отверстие в седле всасывающего клапана, причем в положении закрытия всасывающего клапана головка всасывающего клапана садится на верхнюю сторону седла всасывающего клапана;

неподвижный магнит образует часть всасывающего клапана и имеет полюс у головки всасывающего клапана, который отталкивает подвижный магнит; и

шток всасывающего клапана имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра отверстия в седле всасывающего клапана, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в седле всасывающего клапана в кольцевое пространство вокруг штока всасывающего клапана, когда всасывающий клапан находится в положении открытия.

15. Установка по п. 10, в которой седло нагнетательного клапана и седло всасывающего клапана выполнены из немагнитного материала.

16. Способ выкачивания скважинного флюида из скважины, включающий:

(а) обеспечение насоса с возвратно-поступательным движением, содержащего цилиндр, всасывающий клапан, установленный на цилиндре, нагнетательный клапан, установленный на плунжере, причем с нагнетательным клапаном связано верхнее магнитное поле, а с цилиндром под плунжером связано нижнее магнитное поле;

(б) подвешивание насоса в скважине;

(в) осуществление рабочего хода плунжера вниз в цилиндре; и

(г) взаимодействие верхнего магнитного поля с нижним магнитным полем при перемещении плунжера вниз и ответное перемещение нагнетательного клапана в положение открытия.

17. Способ по п. 16, включающий подъем плунжера после достижения нижней точки рабочего хода на этапе (г), что вызывает перемещение нагнетательного клапана в положение закрытия и прекращение взаимодействия верхнего и нижнего магнитных полей.

18. Способ по п. 16, в котором этап (а) включает:

оснащение нагнетательного клапана седлом;

монтаж подвижного магнита на нагнетательном клапане для обеспечения перемещения последнего относительно своего седла;

причем на этапе (г) нагнетательный клапан перемещается вверх относительно своего седла.

19. Способ по п. 18, в котором этап (а) включает:

оснащение всасывающего клапана седлом, образующим узел всасывающего клапана;

монтаж на узле всасывающего клапана неподвижного магнита с полярностью, обеспечивающей отталкивание подвижного магнита.

20. Способ по п. 16, в котором этап (а) включает:

оснащение нагнетательного клапана седлом, имеющим сквозное отверстие;

оснащение нагнетательного клапана головкой, которая садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана, и штоком, простирающимся сквозь упомянутое отверстие и содержащим подвижный магнит;

причем на этапе (г) нагнетательный клапан перемещается вверх относительно своего седла, а скважинный флюид проходит через кольцевое пространство между штоком и отверстием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройству органов распределения машин объемного вытеснения. Клапанный узел поршневой машины состоит из смонтированных в корпусе (1) гильзы (2) с поршнем (3), взаимодействующего с торцевой поверхностью (4), подпружиненного нагнетательного клапана (5) и размещенного в нем подпружиненного всасывающего клапана (6).

Изобретение относится к области возвратно-поступательных плунжерных и поршневых насосов, в частности к устройствам для упора и удержания клапана. Устройство (220) выполнено с возможностью взаимодействия с камерой (262) для сообщения каналов по текучей среде возвратно-поступательного насоса (250), включает в себя пластину (221), удерживающую пружину и множество удерживающих выступов (223), проходящих по существу от первой стороны пластины (221), удерживающей пружину.

Изобретение относится к области мотор-компрессоров для использования в холодильной технике и кондиционировании. Клапанный механизм для мотор-компрессора содержит монолитную клапанную плиту без седел с отверстиями всасывания и нагнетания цилиндрической или не цилиндрической формы.

Изобретение относится к исполнительному устройству с принудительной передачей, применяем для управления линейным клапаном поршневого компрессора, используемого в нефтегазовой промышленности, и соответствующие способы.

Насос // 2629859
Изобретение относится к устройствам для перекачивания густых и газосодержащих жидкостей с абразивами, в частности к поршневым насосам, в частности к буровым и нефтепромысловым насосам.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в наклонных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к области медицины, а именно к насосному устройству, в частности для водоструйной хирургии. Насосное устройство (10) для использования в медицинской технике содержит корпус (13) насоса, содержащий две части (14, 15); всасывающий канал (16) и напорный канал (17) в первой части (14) корпуса; по меньшей мере два цилиндра (22, 26) насоса во второй части (15) корпуса; выемки (31) клапанных камер в одной из частей (14, 15) корпуса и запоры (32) клапанных камер, которые соотнесены с выемками (31) клапанных камер для их замыкания с образованием клапанной камеры; по меньшей мере один запирающий компонент клапана, который выполнен проницаемым для стерилизующего газа.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в вертикальных, наклонных и горизонтальных скважинах.

Изобретение касается поршневых компрессоров, используемых в нефтяной и газовой промышленности, имеющих приводные поворотные клапаны с уплотнительными профилями между ротором и статором.

Изобретение относится к элементам скольжения, которые скользят относительно друг друга и могут быть использованы в поршневых насосах и двигателях, выполненных с использованием этих элементов.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для свабирования по эксплуатационной колонне скважин с вязкой продукцией, на которых исключена возможность газонефтепроявлений.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти с большим содержанием газа. Технический результат – обеспечение возможности вывода малодебитных скважин с большим содержанием газа на длительный стационарный режим работы скважин с минимальными рисками срыва подачи насоса, заклинивания плунжера в цилиндре насоса.

Изобретение относится к системе ручного тормоза, используемого на безбалансирном станке-качалке, включает приводной механизм, установленный в нижней части станка-качалки, и исполнительный механизм, установленный на боковой стороне главной ведущей звездочки станка-качалки.

Изобретение относится к области приводов глубинных насосных установок, в частности к безбалансирному станку-качалке с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик.

Изобретение относится к области приводов для глубинных насосов ,в частности к безбалансирным станкам-качалкам с двумя двигателями и редуктором, встроенным в ролик.

Изобретение относится к области приводов глубинных насосов, в частности к безбалансирному станку-качалке с приводом от двухосного двигателя. Безбалансирный станок-качалка с приводом от двухосного двигателя включает раму, стойку и приводной механизм.

Изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с приводом от блока редукции двигателя. Безбалансирный станок-качалка с приводом от блока редукции двигателя включает раму, стойку и приводной механизм.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть применена для эксплуатации скважин на многопластовых залежах нефти. Установка включает верхний штанговый насос трубного исполнения с боковым всасывающим клапаном, отверстием и нагнетательным клапаном в цилиндре для отбора продукции верхнего пласта, нижний насос трубного исполнения с нагнетательным, всасывающим клапанами для отбора продукции нижнего пласта и приемным патрубком, проходящим через пакер, разделяющий пласты, полые штанги, соединенные с плунжером насоса.

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для привода скважинных штанговых насосов. Станок-качалка содержит основание, опорную стойку, на которой расположен балансир с шарнирно прикрепленной к нему головкой, связанный с установленным на опорной стойке подшипником, электродвигатель, дополнительную уравновешивающую систему, имеющую опору, выполненную в виде трубы, установленной на самостоятельном фундаменте.

Изобретение относится к технике добычи нефти и, в частности, к скважинным штанговым насосным установкам. Технический результат - снижение металлоемкости пневмокомпенсатора и повышение эффективности его работы в холодных погодных условиях.

Изобретение относится к области нефтяных скважинных насосов для выкачивания скважинного флюида. Скважинный насос содержит седло всасывающего клапана с всасывающим клапаном, установленное на нижнем конце цилиндра. Внутри цилиндра расположен плунжер, совершающий возвратно-поступательное движение в осевом направлении. На нижнем конце плунжера смонтировано седло нагнетательного клапана с нагнетательным клапаном. Нагнетательный клапан содержит головку, которая садится на седло нагнетательного клапана, когда последний находится в положении закрытия. Нагнетательный клапан содержит шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана. Шток представляет собой постоянный магнит. Другой постоянный магнит расположен на цилиндре под подвижным магнитом. Полярности этих магнитов таковы, что их взаимодействие вызывает подъем нагнетательного клапана относительно своего седла в положение открытия по мере приближения плунжера к нижней точке рабочего хода. Предотвращается сохранение положения закрытия нагнетательного клапана на всем протяжении рабочего хода вниз, что предотвращает образование газовой пробки, которая приведет к срыву подачи насосом жидкости в направлении устья скважины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх