Скважинный штанговый насос
Владельцы патента RU 2681021:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Устройство содержит цилиндр с всасывающим клапаном, приемный фильтр, выполненный в виде перфорированного хвостовика со средствами очистки. Приемный фильтр телескопически соединен с рабочим цилиндром и выполнен с возможностью ограниченного упором осевого перемещения. Средство очистки фильтра содержит два центратора, выполненные, например, в виде колец ответно цилиндру и хвостовику, соединенные как минимум тремя стержнями с одинаковым угловым шагом относительно друг друга. Верхний центратор жестко соединен с цилиндром. Хвостовик установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно нижнего центратора. Средство очистки снабжено скребками, выполненными в виде колец, в которых выполнены, ответно стержням, три сквозных отверстия, через которые пропущены стержни. Скребки установлены неподвижно в стержнях и, например, зафиксированы в них посредством зажимных винтов, выполняющих функции упоров. В верхней части хвостовика могут быть выполнены как минимум два закрытых продольных паза с возможностью взаимодействия нижней и верхней стенок пазов с упором. Повышается надежность работы, упрощается конструкция. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.
Известен штанговый скважинный насос (Каталог "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти" ЦИНТИХимнефтемаш, М. 1988, с. 22), содержащий рабочий цилиндр, внутри которого с минимальным зазором перемещается полый плунжер с нагнетательным клапаном, связанный с колонной насосных штанг, в нижней части цилиндра установлен всасывающий клапан, вход которого соединен с выходом фильтра.
Недостатками известного штангового скважинного насоса являются снижение объемной подачи с засорением фильтра, а также значительная трудоемкость подъема и опускания насоса для очистки фильтра
Известен штанговый скважинный насос, содержащий рабочий цилиндр, внутри которого установлен плунжер с нагнетательным клапаном, связанный с колонной насосных штанг, в нижней части цилиндр снабжен всасывающим клапаном, вход которого соединен с полостью фильтра, выполненного в виде перфорированного хвостовика, охватываемого очищаемым устройством, выполненным в виде спирали, привода устройства (см. А.с. СССР №1617199, 1988 г.).
Очищение поверхности фильтра позволяет повысить его пропускную способность.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции очищающего устройства и его привода.
Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр со всасывающим клапаном, приемный фильтр со средствами очистки, включающий связанный с рабочим цилиндром цилиндрический перфорированный хвостовик, внутренняя полость которого сообщена со входом всасывающего клапана, наружные скребки, охватывающие хвостовик и соединенные между собой тягой, установленные с возможностью относительного возвратно-поступательного движения (см. Пат. РФ №2020269, 1994 г.), который принят за прототип.
Недостатками указанного устройства являются сложность конструкции и недостаточная надежность работы.
Целью предлагаемого технического решения является повышение надежности работы за счет упрощения конструкции.
Указанная цель достигается тем, что в скважинном штанговом насосе, содержащем рабочий цилиндр с всасывающим клапаном, приемный фильтр со средствами очистки, включающий соединенный с рабочим цилиндром цилиндрический перфорированный хвостовик, внутренняя полость которого сообщена с входом всасывающего клапана и наружные скребки, охватывающие хвостовик и соединенные между собой тягами, согласно техническому решению, хвостовик телескопически соединен с цилиндром с возможностью ограниченного упором осевого перемещения, в скребках выполнены как минимум три сквозные осевые отверстия с одинаковым угловым шагом относительно друг друга, тяги выполнены в виде стержней ответно отверстиям в скребках, соединенные неподвижно с двумя центраторами, ответно выполненными соответственно цилиндру и хвостовику, при этом центратор цилиндра жестко соединен с последним, а хвостовик выполнен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно другого центратора.
В верхней части хвостовика выполнены, как минимум, два закрытых продольных паза с возможностью взаимодействия верхней и нижней поверхности пазов с упором.
2
Расстояние между скребками не больше максимального хода хвостовика.
Скребки снабжены упорами с возможностью изменения расстояния между скребками.
Хвостовик в нижней части снабжен нормально закрытым обратным клапаном.
Конструкция предлагаемого устройства поясняется чертежом.
На фиг. 1 представлена схема скважинного штангового насоса с приемным фильтром;
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
На фиг. 3 - узел Б на фиг. 1;
На фиг. 4 -вариант исполнения фильтра с донным клапаном. Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 (см. фиг. 1 и 2) с полым плунжером 2, в нижней части плунжера 2 установлен нагнетательный клапан 3, а в нижней части цилиндра - всасывающий клапан 4 с образованием рабочей полости 5 насоса. Насос в нижней части, соосно цилиндру 1 снабжен цилиндрическим перфорированным хвостовиком (фильтром) 6, телескопически соединенным с цилиндром 1 с возможностью ограниченного упором 7 цилиндра 1 осевого перемещения и с образованием полости 8 фильтра 6. В верхней части хвостовика 6, выполнены, например, как минимум, два закрытых продольных сквозных паза 9 с возможностью взаимодействия с нижней и верхней стенок (на фиг. не указаны) пазов 9 с упором 7. Упор 7 может быть выполнен в виде, например, разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевой канавке 10 цилиндра 1.
Средство очистки фильтра содержит два центратора 11 и 12, выполненные, например, в виде колец ответно цилиндру 1 и хвостовику 6, соединенные, как минимум, тремя тягами 13, выполненными в виде стержней, и установленными соосно цилиндру 1 с одинаковым угловым шагом относительно друг друга. При этом центратор 11 жестко соединен
с цилиндром 1, а хвостовик 6 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно центратора 12.
Средство очистки снабжен скребками 14 (фиг. 2), выполненными в виде колец, в которых выполнены, ответно стержням 13, три сквозные отверстия (на фиг. не указаны), через которые пропущены стержни 13. Скребки 14 установлены неподвижно в стержнях 13, и, например, зафиксированы в них посредством зажимных винтов 15 (фиг. 3), выполняющих функции упоров.
Насос с фильтром 6 опущен в эксплуатационную колонну 16 скважины. Плунжер 2 соединен с приводом (на фиг. не показан) посредством колонны штанг 17.
Фильтр 6 в нижней части может быть снабжен центральным нормально закрытым обратным клапаном 18 (фиг. 4), выполненным, например, с конической боковой поверхностью.
Устройство работает следующим образом.
Пусть плунжер 2 находится в крайнем нижнем положении (фиг. 1). Нагнетательный клапан 3 чуть приоткрыт, а всасывающий клапан 4 закрыт. Хвостовик 6 под действием собственного веса находится в крайнем нижнем положении. Это достигается тем, что вес хвостовика 6 больше суммарных сил трения скребков 14 по поверхности хвостовика 6.
Скребки 14 взаимодействуют с боковой поверхностью хвостовика 6.
При движении плунжера 2 вверх давление в рабочей полости 5 снижается. Клапан 3 закрывается. Под действием перепада давления клапан 4 открывается, и жидкость, например, из пласта, (на фиг. не показан) через полость 8 фильтра 6 перетекает в рабочую полость 5.
Когда ячейки (на фиг. не указаны) перфорированного хвостовика (фильтра) 6 не засорены, его пропускная способность высокая. Поэтому перепад давления жидкости через фильтр 6 незначительный.
Со временем ячейки фильтра 6 засоряются механическими примесями и вязкой нефтью. При ходе плунжера 2 вверх, при цикле всасывания, перепад давления через ячейки хвостовика 6 возрастают. Давление в полости 8 фильтра 6 снижается. Под действием перепада давления между давлением пласта и полости 8 подвижный хвостовик 6 начинает перемещаться вверх. Скребки 14, скользя по поверхности хвостовика 6, очищают его от механических примесей и вязкой нефти. Скребки 14, неподвижно установленные на стержнях 13, остаются неподвижными.
При ходе нагнетания, когда плунжер 2 перемещается вниз, давление в полости 8 становится равным пластовому давлению. Подвижный хвостовик 6 под действием его веса опускается вниз. При этом скребки 14 дополнительно очищают поверхность хвостовика 6.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет автоматически включить в работу скребки 14 при засорении фильтра 6.
Для достижения эффективной очистки поверхности хвостовика 6 расстояние между скребками 14 выбирается в зависимости от концентрации механических частиц и вязкости добываемой среды.
Расстояние между скребками 14 может регулироваться путем ослабления зажимного винта 15 (фиг. 3), например, при изменении числа скребков 14.
В процессе работы насоса внутри фильтра 6, а точнее в днище хвостовика 6, могут накапливаться механические примеси. Если на днище хвостовика 6 установлен нормально закрытый обратный клапан 18 (фиг. 4), при значительном накапливании твердых частиц, клапан 18 автоматически открывается, и механические примеси опускаются на забой скважины, опорожняя полость 8 фильтра 6.
1. Скважинный штанговый насос, содержащий рабочий цилиндр со всасывающим клапаном, приемный фильтр со средствами очистки, включающий соединенный с рабочим цилиндром цилиндрический перфорированный хвостовик, внутренняя полость которого сообщена с входом всасывающего клапана, и наружные скребки, охватывающие хвостовик и соединенные между собой тягами, отличающийся тем, что хвостовик телескопически соединен с цилиндром с возможностью ограниченного упором осевого перемещения, в скребках в виде колец выполнены как минимум три сквозных осевых отверстия с одинаковым угловым шагом относительно друг друга, тяги выполнены в виде стержней ответно отверстиям в скребках, соединенных неподвижно с двумя центраторами, ответно выполненными соответственно цилиндру и хвостовику, при этом центратор цилиндра жестко соединен с последним, а хвостовик выполнен с возможностью относительного осевого перемещения относительно другого центратора.
2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что в верхней части хвостовика выполнены как минимум два закрытых продольных паза с возможностью взаимодействия верхней и нижней поверхностей пазов с упором.
3. Насос по п. 1 или 2, отличающийся тем, что скребки снабжены регулируемыми упорами с возможностью изменения расстояния между скребками.
4. Насос по п. 1 или 2, отличающийся тем, что хвостовик в нижней части снабжен нормально закрытым обратным клапаном.
