Пневмоприводной скважинный бесштанговый насос

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09.07.79 (21) 2790423/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл. з

F04 В 47/06

Гасударственный комитет

СССР по делам изобретений н атнрмтий

Опубликовано 23.12.81. Бюллетень № 47 (53) УДК 621.651 (088.8) Дата опубликования описания 28.12.81 (72) Авторы изобретения

И. Н. Гайворонский и Н. И. Бережной (71) Заявитель

Ухтинский индустриальный институт (54) ПНЕВМОПРИВОДНОЙ СКВАЖИННЫЙ БЕСШТАНГОВЫЙ

НАСОС

Изобретение относится к технике для добычи нефти, в частности к пневмоприводным поршневым скважинным бесштанговым насосам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин.

Известен пневмоприводной поршневой скважинный бесштанговый насос, содержащий корпус с расположенными в нем дифференциальным поршнем и отверстиями для подачи и выпуска рабочего агента, переключающее устройство, всасывающий и нагнетательный клапаны, а также колонну труб для подвода рабочего агента (1).

Недостатками известного насоса являются его низкие КПД и долговечность из-за сложности и ненадежности переключающего устройства.

Цель изобретения — повышение КПД и надежности работы насоса.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в отверстиях для подачи и выпуска рабочего агента установлены управляемые клапаны, запорные элементы которых снабжены штоками, а переключающее устройство выполнено в виде прикрепленного к корпусу подвижного рычага, взаимодействующего с дифференциальным поршнем в крайних его положениях, причем штоки связаны с рычагом, а полость корпуса связана с полостью труб для подвода рабочего агента и затрубным пространством посредством соответственно клапанов подвода и выпуска рабочего агента.

На чертеже представлен пневмоприводной скважинный бесштанговый насос при ходе его дифференциального поршня вниз, разрез.

Насос содержит корпус 1 с расположенными в нем дифференциальным поршнем 2 и отверстиями для подачи 3 и выпуска 4 рабочего агента, в которых установлены управляемые клапаны (на чертеже не показаны), запорные элементы 5 и 6 которых снабжены штоками 7 и 8. Дифференциальный поршень 2 выполнен со сквозным каналом 9 и со стороны меньшей его ступени снабжен всасывающим клапаном 10, при этом ступени поршня снабжены уплотнительными кольцами 11 и 12. В конусном наконечнике 13 корпуса 1 расположен нагнета20 тельный клапан 14. Переключающее устройство 15 выполнено в виде прикрепленного к корпусу 1 подвижного рычага 16, взаимодействующего с дифференциаль892022 ным поршнем 2 в крайних его положениях, причем штоки 7 и 8 запорных элементов 5 и 6 связаны рычагом 16, который в свою очередь удерживается пружиной 17. Насос спускают в колонну обсадных труб 18 на колонне труб 19 для подвода рабочего агента, жестко связанной с корпусом 1 насоса, на конусном наконечнике 13 которого устанавливается колонна насосно-компрессорных труб 20, служащих для подъема жидкости из скважин. При этом корпус 1 насоса размещается в колонне обсадных труб 18 на пакере 21 и снабжен обратным клапаном 22. Полость 23 корпуса 1 связана с полостью 24 труб 19 для подвода рабочего агента и затрубным пространством

25 посредством соответственно клапанов подачи с запорным элементом 5 и выпуска с запорным элементом 6 рабочего агента. Диф ференциальный поршень 2 образует в корпусе 1 насоса подпоршневую 26 и надпоршневую 27 полости.

Насос работает следующим образом.

Подачей воздуха с поверхности в затрубное пространство 25 между колонной обсадных труб 18 и колонной труб !9 для подвода рабочего агента вытесняют жидкость через обратный клапан 22 в подпоршневую полость 26 корпуса 1 насоса под дифференциальным поршнем 2, после чего насос готов к работе, при этом клапан подачи с запорным элементом 5 открыты.

Рабочий агент (газ или воздух) подают в полость 24 колонны труб 19, который через клапан подачи с запорным элементом

5 поступает в полость 23 корпуса 1 и оттесняет дифференциальный поршень 2 в нижнее положение, при этом пластовая жидкость из полости 26 под дифференциальным поршнем 2 перетекает по каналу 9 через всасывающий клапан 11 в полость 27 конусного наконечника 13 над дифференциальным поршнем 2.

Как только дифференциальный поршень

2 доходит до крайнего нижнего положения он нажимает на связанные с рычагом 16 переключающего устройства 15 диски 8, соответственно открыв клапан выпуска газа с запорным элементом 6 и закрыв клапан подачи с запорным элементом 5, при этом полость 23 корпуса I соединяется с полостью 25 затрубного пространства, где давление равно атмосферному (без учета веса столба газа) . Давление в полости 23 корпуса 1 падает до атмосферного, при этом клапан подачи с запорным элементом 5 удерживается в закрытом положении за счет натяжения пружины 17 и перепада давления между полостями 24 и 23.

Под действием забойного давления дифференциальный поршень 2 начинает двигаться вверх, всасывающий клапан 10 закрывается и жидкость из полости 27 над дифференциальным поршнем 2 через нагне10

Зо

55 тательный клапан 14 вытесняется в полость колонны насосно-компрессорных труб 20.

Так как давление в полости 27 над дифференциальным поршнем 2 больше забойного давления в полости 26 под дифференциальным поршенм 2 в Р /д раз, то пластовая жидкость может быть поднята на высоту в Р /d раз большую, чем динамический уровень жидкости (без учета потерь давления на преодоление сил трения).

При подходе дифференциального поршня

2 к крайнему верхнему положению он нажимает на связанные с рычагом 16 переключающего устройства 15 штоки 8 и 7, при этом клапан выпуска газа с запорным элементом 6 закрывается (полость 23 корпуса 1 разобщается с полостью 25 затрубного пространства, а клапан подачи с запорным элементом 5 открывается и соединяет полость 24 колонны труб 19 для подвода рабочего агента с полостью 23 корпуса 1 насоса, при этом клапан 16 выпуска газа с запорным элементом 6 удерживается в закрытом положении за счет перепада давлений в затрубном пространстве 25 и полости 23.

Если из-за утечек через уплотнит чьные кольца Il и 12 жидкость попадает в полость

23 корпуса I насоса, то она вместе с воздухом (газом) вытесняется при ходе дифференциального поршня 2 вверх в полость

25 затрубного пространства, где она накапливается. По мере ее накопления противодавление при ходе дифференциального поршня 2 вверх увеличивается и может наступить момент, когда при открытом клапане подачи с запорным элементом 5 и закрытом клапане выпуска газа с запорным элементом 6 дифференциальный поршень не двигается вверх (на устье нет подачи жидкости). В этом случае газ (воздух) на устье подают в затрубное пространство 25 и жидкость через обратный клапан 22 вытесняется в полость 26 под дифференциальным поршнем 2.

Использование предлагаемого пневмоприводного скважинного бесштангового насоса с отсеканием подачи рабочего агента из насоса позволяет на каждый цикл подачи жидкости на поверхность расходовать незначительный объем рабочего агента, соответствующий объему полости 23. На подъем же добываемой жидкости на поверхность используется энергия самой жидкости, поступающей из пласта. 3а счет этого повышается КПД всей установки и понижается удельный расход рабочего агента и эксплуатационные расходы. Упрощение конструктивного исполнения переключающего устройства повышает также и надежность насоса в работе.

Формула изобретения

Пневмоприводной скважинный бесштанговый насос, содержащий корпус с распо892022

Составитель Э. Гинзбург

Редактор Н. Егорова Техред А. Бойкас Корректор Л. Шеньо

Заказ 11184/5! Тираж 715 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ложенным в нем дифференциальным поршнем и отверстиями для подачи и выпуска рабочего агента, переключающее устройство, всасывающий и нагнетательный клапаны, а также колонну труб для подвода рабочего агента, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и надежности, в отверстиях для подачи и выпуска рабочего агента установлены управляемые клапаны, запорные элементы которых снабжены штоками, а переключающее устройство выполнено в виде прикрепленного к корпусу подвижного рычага, взаимодействующего с дифференциальным поршнем в крайних его положениях, причем штоки связаны с рычагом, а полость корпуса связана с полостью труб для подвода рабочего агента и затрубным пространством посредством соответственно клапанов подвода и выпуска рабочего агента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

1О № 164795, кл. F 04 В 47/00, 1962.