Скважинный гидроштанговый насос

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф»»

i °:"-: ф =с .- » б

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт.. свид-ву 9855251 (22) Заявлено 03.03.80 (21) 289.0019/25-06

Р11,М. К 1. Ъ

F 04 В 47/04 с присоединением заявки ¹ государственный комитет

СССР по делам нзооретений и открытий

I (23) Приоритет (Я) УДК621.651 (088. 8) Опубликовано 2309,82. Бюллетень ¹35

Дата опубликования описания 23.09.82

:Ъ Ъ, „

»

3 а

Ф (72) Автор изобретения

К.В»федотов

»» е

1 М» (71) 3a яв ит ель (54) СКВАЖИН НЫЙ ГИ,ЦРОШТАНГОВЫЙ НАСОС

Изобретение относится к насосам объемного вытеснения, в частности к скважинным гидроштанговым насосам и может быть использовано для подь-. ема жидких сред, в том числе агрессивных жидкостей, иэ скважин.

По основному авт.св. кт855251 известен скважинный гидроштанговый насос, содержащий цилиндр, разделенный герметичной перегородкой на рабочую и пневмогидравлическую камеру, с установленным в последней поршнем со штоком, проходящим через герметичную перегородку в рабочую .камеру, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные в рабочей камере, при этом гидроштанга гидравлически связана со штоком, который выполнен полым и посредством канала в его стенке гидравлически сообщен с подпоршневой полостью пневмогидравлической камеры, а рабочая камера снабжена соединенным с герметичной перегородкой перфорированным сердечником с глухим дном и охватывающей сердечник эластичной диафрагмой, причем в полости сердечника на нижнем конце полого штока установлен

; компенсатор утечек. Компенсатор утечек выполнен в виде цилиндрического стакана с установленным в его нижней открытой части подпружиненным позам поршнем и связанным с последним полым толкателем, взаимодействующим с дном перфорированного сердечника в нижнем положении полого штока, причем в отверстии поршня и дне стакана установлены обратные клапаны. 0 Недостаток известного скважинного гидроштангового насоса состоит в том, что при неизбежности наличия утечек рабочей жидкости иэ пневмогидравлической камеры в полост ь перфорированного сердечника из-эа существования зазоров,в уплотняющих полый шток элементах имеется различие между количеством утечек рабочей жидкости, удаляемых иэ полости перфорированного. сердечника, которые являются величиной постоянной, и количеством утечек рабочей жидкости, проникающей в полость перфорированного сердечника иэ пневмогидравлической камеры, которые не являются постоянной величиной и зависят от различного рода неуправляемых факторов в процессе работы гидроштангового. насоса.

В связи с этим возможно накопЗО ление утечек рабочей жидкости непо .960466 средственно в перфорированном сердечнике, вызывающее дополнительное напряжение эластичной диафрагмы и тем самым уменьшающее объем рабочей камеры, что, в свою очередь, вызывает снижение производительности насоса в целом и надежности его работы, Целью изобретения является увеличение производительности и повышение надежности скважинного гидроштангового насоса.

Эта цель достигается тем, что подпружиненный полый поршень компенсато ра y òå÷åê со стороны надпоршневого пространства снабжен направляющим кольцевым выступом с установленным на нем герметичным сильфоном, запол. ненным газообразной средой под давлением.

На фиг. 1 схематично представлен скважинный гидроштанговый насос в положении, соответствующем его ходу нагнетания, общий виду на фиг. 2 компенсатор утечек.

Скважинный гидроштанговый насос содержит корпус 1 в виде цилиндра, разделенный герметичной перегородкой

2 на две камеры верхнюю пневмогидравлическую 3 и нижнюю рабочую 4. В верхней пневмогидравлической камере

3 расположен поршень 5, закрепленный на полом штоке б, проходящем через герметичную перегородку 2 в рабочую камеру 4 и в стенке которого под поршнем 5 выполнен канал 7, посредством которого шток гидравлически сообщен с цодпоршневой полостью

8 пневмогидравлической камеры 3.

Полый шток б своим верхним концом гидравлически связан с гидроштангой 9. Рабочая камера 4 снабжена соединенным с герметичной перегородкой 2 перфорированным сердечником 10 с глухим дном 11 и охватывающей сердечник эластичной диафраг- мой 12.

На нижнем конце полого штока б в полости перфорированного сердечника 10 установлен компенсатор 13 уте.чек, а в рабочей камере 4 расположен всасывающий 14 и нагнетательный 15 клапаны. Компенсатор 13 утечек выполнен в виде цилиндрического стакана

16, с установленным в его нижней открытой части подпружиненным полым поршнем 17, размещенным с возможностью аксиального перемещения и связан. ным с последним полым толкателем 18, взаимодействующим с глухим дном 11 перфорированного сердечника 10 в нижнем положении полого штока б, причем в отверстии поршня 17 и дне стакана 19 установлены, соответственно, обратные клапаны 20 и 21.

Подпружиненный полый поршень 17 компенсатара со стороны надпоршневого пространства снабжен направляющим кольцевым выступом 22, концентрично которому установлен герметичный сильфон 23„ заполненный газообразной средой под давлением.

В верхней части пневмогидравлической камеры 3 установлена перфорированная перегородка 24, служащая направляющей для полого штока б и сообщающая надпоршневое пространство пневмогидравлической камеры 3 с кольцевой полостью 25, заполненной газо10 образной средой под давлением. Скважинный гидроштанговый насос установлен на пакере 26 в скважине 27.

Предлагаемый скважинный гидроштанговый насос работает следующим

35 образом

Полный цикл работы скважинного гидроштангового насоса включает в себя ход всасывания, когда поршень

5 насоса перемещается вверх, и ход

Я} нагнетания, когда поршень 5 насоса перемещается вниз, В исходном положении поршень 5 под действием давления газообразной среды, находящейся в кольцевой

25 полости 25, находится в крайнем нижнем положении, причем нижний конец полого штока 6, находясь также в нижнем положении, вытесняет через перфорированный сердечник 10 находя30 щуюся в полости последнего рабочую жидкость в полость эластичной диафрагмы 12, растягивая ее, при этом всасывающий клапан 14 рабочей камеры 4 закрыт, а нагнетательный клапан

15 открыт.

При подводе рабочего давления от поверхностного силового насоса через механизм дистанционного гидравлического управления (не показаны)

40 и гидроштангу 9 к полому штоку 6, рабочая жидкость, поступая через канал 7 в стенке штока в подпоршневую полость 8 пневмогидравлической камеры 3, перемещает поршень 5 вверх, 45 а газообразная среда в,кольцевой полости 25 сжимается, Нижний конец полого штока б перемещается вверх, а рабочая жидкость, находящаяся между эластичной диафрагмой 12 и перфорированным сердечником

10, поЯ действием упругих сил диафрагмы и пластового давления пОступает в полость перфорированного сердечника 10, При этом нагнетательный клапан 15 под действием гидростатического давления столба добываемой жидкости закрыт а добываемая жидкость через открывшийся всасывающий клапан

14 поступает в рабочую камеру 4. При .достижении поршнем 5 верхнего положения механизм дистанционного гидравлического управления (не показан) отключает гидроштангу 9 от поверхностного силового насоса (не показан) ° Поршень 5 под действием газо65 образной среды, сжатой в кольцевой

960466 полости 25, начинает перемещаться вниз, а рабочая жидкость, находящая ся в подпоршневой полости 8 пневмогидравлической камеры 3, через канал 7 в полом штоке б поступает в гидроштангу 9 и далее на слив. Нижний конец полого штока б вытесняет рабочую жидкость, находящуюся в полости перфорированного сердечника 10 в пространство между перфорированным сердечником 10 и эластичной диафрагмой 12,;растягивая последнюю. Добываемая 4(идкость поступает из рабочей камеры 4 через нагнетательный клапан 15 по кольцевому пространству скважины 27 над пакером 26 в колонну насосных труб (не показана) и далее на поверхность, В процессе работы насоса при ходе нагнетания возможны утечки рабочей . жидкости иэ пневмогидравлической камеры 3 в полость перфорированного сердечника 10 эа счет зазоров, имеющихся в уплотняющих полый шток 6 элементах (не показаны) .

Рабочая жидкость при ходе всасывания, попадая в перфорированный сердечник 10, накапливается в нем, что приводит к предварительному растягиванию эластичной диафрагмы 12 и, как следствие, к сокращению объема рабочей камеры 4. Чтобы избежать этого, на нижнем конце полого штока б установлен компенсатор 13 утечки, посредством которого рабочая жидкость, попавшая в перфорированный сердечник 10 при ходе всасывания, удаляется.из него при ходе нагнетания. При движении вниз полого .штока б с закрепленным на его нижнем конце компенсатором 13 утечек поршень 17 и связанный с ним полый толкатель 18 находятся под действием пружины (не o6oзначена) в крайнем нижнем положении. Надпоршневое пространство цилиндрического стакана 16 заполнено рабочей жидкостью и перекрыто обратными клапанами 20 и 21.

В конце хода нагнетания. полый толкатель 18 упирается в глухое дно 11 перфорированного сердечника 10 и посредством поршня 17 через открывающийся обратный клапан 21 компенсатора 13 утечек вытесняет находящиеся в цилиндре 16 утечки рабочей жидкости в полый шток б и далее в гидроштангу 9. При этом обратный клапан 20 закрыт. Компенсатор утечек 13 в конце хода нагнетания частично выполняет функции тормоза поршня 5 насоса.

При ходе всасывания подпружиненный полый поршень 17 и связанный с ним полый толкатель 18 под действием пружины опускается вниз, и утечки рабочей жидкости, попавшие иэ пневмогидравлической камеры 3 в перфорированный сердечник 10, поступают через открытый обратный клапан

20 в подпоршневое пространство цилиндрического стакана 16. Обратный клапан 21 при этом закрыт.

10 Количество утечек рабочей жидкости, поступающих из пневмогидравлической камеры 3 в перфорированный сердечник 10 за счет зазоров, имеющихся в уплотняющих полый шток б элеменt5. тах, неодинаково за каждый из ходов поршня 5 ° Для компенсации разности поступающих в перфорированный сердечник 10 утечек рабочей жидкости на направляющем кольцевом выступе

22 подпружиненного полого поршня 17 со стороны надпоршневого пространства размещен герметичный сильфон 23, заполненный газообразной средой под давлением. Колебания в поступлениях

25 утечек рабочей жидкости вызывают изменения давления в перфорированном сердечнике 10, что, в свою очередь, изменяет объем сильфона 23 и, следовательно, объем надпоршневого пространства цилиндрического стакана

16, который определяет количество удаляемых утечек. Этим достигается гармоническая связь между количеством поступающих из пневмогидравлической камеры 3 утечек рабочей жидкости и их удалением иэ перфорированного сердечника 10 в гидроштангу 9.

Наличие в компенсаторе утечек скважинного гидроштангового насоса

4О герметичного сильфона, заполненного газообразной средой под давлением, обеспечивает ему по сравнению с известными скважинными насосами повышение надежности в работе, а также

45 увеличение производительности.

Формула изобретения

5О Скважинный гидроштанговый насос по авт.св. 9855251, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения надежности, подпружиненный полый поршень компенсатора утечек со стороны надпоршневого пространства снабжен направляющим кольцевым выступом с установленным на нем герметичным сильфоном, заполненным газообразной средой под давлением.

960466

27

Hf

Составитель Э,Гинзбург

Техред И.Гайду Корректор A.Ôåðåíö

Редактор В.Данко

Заказ 7230/42 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4