СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1995 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к вставным скважинным штанговым насосам, и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтедобывающей отрасли промышленности.

В качестве прототипа выбрана замковая опора вставного глубинного штангового насоса, в котором с целью сокращения потерь нефть и охраны окружающей среды при подземных ремонтах в полуфонтанирующих скважинах установленный в посадочном ниппеле подпружиненный золотник выполнен трехпозиционным и размещен с возможностью перекрытия обоих радиальных каналов ниппеля в своем верхнем положении для разобщения колонны труб от затрубного пространства при срыве насоса с опоры.

Недостатком прототипа является наличие пружины, которая в процессе эксплуатации меняет свои технические характеристики. При добыче высокосернистой нефти из-за высокой коррозии пружина выходит из строя, что ведет к подъему труб при ремонте с нефтью.

Целью изобретения является уменьшение объема вытесняемой жидкости при спуске колонны насосных труб.

Для этого шаровой затвор соединен с цилиндрическим толкателем, а в направляющей предусмотрен снабженный концентpатором напряжений в виде кольцевой выточки и консольно установленный предохранительный палец со свойством хрупкого разрушения. На цилиндрическом толкателе под предохранительный палец выполнен наклонный к горизонтали паз, соответствующий промежуточному положению шарового затвора, а для выхода обломанной части предохранительного пальца в нижней части направляющей предусмотрен сквозной паз.

На фиг.1 изображен продольный разрез скважинной штанговой насосной установки в рабочем (вертикальном) положении; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1; на фиг.4 вид по стрелке Б на фиг.3.

Скважинная штанговая насосная установка содержит вставной штанговый насос с цилиндром 1 и проходным плунжером 2, в нижней части которых установлены соответственно всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны (фиг.1). Цилиндр 1 в нижнем конце снабжен уплотнительным конусом 5, установленным в опорной муфте 6, что в сборе представляет из себя замковую опору с нижним расположением, причем опорная муфта выполнена по наибольшему типоразмеру из применяемых насосов. Опорная муфта 6 соединена с направляющей трубой 7 и колонной насосных труб 8. Полый плунжер 2 соединен с колонной насосных штанг 9. За одно целое с уплотнительным конусом 5 замка выполнен хвостовик цилиндра 10 с отверстиями 11 для прохождения жидкости. Под опорной муфтой 6 с возможностью взаимодействия с хвостовиком цилиндра 10 установлен шаровой затвор 12 с седлом 13, а под шаровым затвором 12 на резьбовом соединении с опорной муфтой 6 находится направляющая 14 с цилиндрическим толкателем 15, соединенным с шаровым затвором 12, например, сваркой или телескопически с определенным радиальным зазором (для самоуплотнения в седле 13) с последующей совместной шплинтовкой против осевого смещения.

На направляющей 14 выполнены лыски, которые образуют каналы для прохождения жидкости (фиг.2), отверстия под предохранительный палец 16 и шплинт 17 (фиг. 2), проходные открытые пазы 18, 19 (фиг.3) соответственно под гибкую связь 20 и выпадания образовавшегося предохранительного пальца 16.

По обе стороны от цилиндрического толкателя 15 симметрично последнему в направляющей 14 перпендикулярно пазу 18 установлены оси 22 с горизонтальным расположением. Под цилиндрическим толкателем 15 установлен грузик 23 (фиг. 1), связанный с хвостовиком цилиндра 15 посредством гибкой связи 20. Гибкая связь 20 пропущена над осями 22 через отверстие (не показано) в нижнем конце цилиндрического толкателя 15 и в головке грузика 23. В грузике 23 предусмотрен продольный паз 24 под ограничитель 25 хода, соединенный с опорной муфтой 6, что предохраняет от поломок привода шарового затвора в процессе транспортировки, спуско-подъемных операций и т.п.

В цилиндрическом толкателе 15 выполнен паз 26 под предохранительный палец 16 (фиг.4), причем паз 26 соответствует промежуточному положению шарового затвора 12 и расположен под определенным углом "а" к горизонтали, что способствует выпаданию образовавшегося обломка 21.

Предохранительный палец 16 имеет концентратор напряжения в виде кольцевой выточки 27, а материал пальца должен обладать свойством хрупкого разрушения наподобие чугуна. Эти требования к предохранительному пальцу 16 предъявляются с целью обеспечения мгновенного разрушения его по определенной плоскости в противовес вязкому разрушению по хаотической поверхности разлома, чтобы обломок 21 предохранительного пальца 16 получался строго определенных размеров и форм, нигде не задеpживаясь выпал из сквозного паза 19 в приемный фильтр (не указан) насоса, минуя грузик 23.

Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом.

Перед спуском колонны насосных труб с опорной муфтой 6, шаговым затвором 12 в сборе и т.д. необходимо зафиксировать шаговый затвор 12 в промежуточном (приоткрытом) положении, т. е. установить предохранительный палец 16 так, чтобы он оказался в соответствующем пазе 26 цилиндрического толкателя 15.

В процессе спуска колонны насосных труб часть вытесняемой жидкости заполняет внутреннюю полость труб, проходя через открытый шаровой затвор 12. По завершении спуска насосных труб в скважину спускают на колонне штанг 9 вставной насос с уплотнительным конусом 5 цилиндра 10. Хвостовик цилиндра 10, воздействуя на шаровой затвор 12 с цилиндрическим толкателем 15, разрушает предохранительный палец 16 и уплотнительный конус 5, входит в опорную муфту 6. При этом грузик 23 приподнимается на величину опускания шарового затвора 12.

Производится обвязка устья скважины, колонна штанг соединяется с канатной подвеской станка-качалки и насосная установка включается в работу. Проходной плунжер 2, совершая возвратно-поступательное движение в цилиндре 1, откачивает жидкость по колонне насосных труб 8.

В тех случаях, когда требуется ремонт вставного насоса или замена на новый или другой типоразмер, насос вместе с колонной насосных штанг 9 отрывают от опорной муфты 6. При этом хвостовик цилиндра 10 отходит от шарового затвора 12 с цилиндрическим толкателем 15. Под действием силы тяжести земли грузик 23 смещается вниз, приподнимая цилиндрический толкатель 15 с шаровым затвором 12 до упора в седло 13 благодаря гибкой связи 20. Затрубное пространство скважины отсекается от внутренней полости колонны насосных труб, что создает условия для ремонта насосной установки без глушения скважины.

Предложенная скважинная штанговая насосная установка позволяет значительно уменьшить объем вытесняемой из скважины жидкости при спуске насосных труб благодаря конструктивному решению в приводе обратного клапана.

Сущность изобретения: запорное устройство выполнено в виде механически управляемого обратного клапана. Клапан содержит шаровой затвор, направляющую, цилиндрический толкатель, расположенный в направляющей и связанный с шаровым затвором, оси, расположенные горизонтально, симметрично по обе стороны толкателя, и груз, расположенный под толкателем и связанный с последним и осями посредством гибкой связи. Направляющая имеет консольно установленный предохранительный палец из хрупкого метериала и в ней выполнена кольцевая выточка. На толкателе под предохранительный палец выполнен наклонный к горизонтали паз, соответствующий промежуточному положению шарового затвора. Для выхода обломленной части предохранительного пальца в нижней части направляющей выполнен сквозной паз. 4 ил.

СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая колонну насосных труб, колонну насосных штанг, вставной штанговый насос с нижним расположением замковой опоры, соединенную с колонной насосных труб, включающий цилиндр с расположенным в его нижней части всасывающим клапаном, полый проходной плунжер с нагнетательным клапаном в его нижней части, установленный в цилиндре и связанный со штангами, запорное устройство и хвостовик, связанный с цилиндром и установленный с возможностью взаимодействия при монтаже насоса с запорным устройством, отличающаяся тем, что запорное устройство выполнено в виде механически управляемого обратного клапана, включающего шаровой затвор, установленный с возможностью взаимодействия с хвостовиком цилиндра и гидравлически сообщенный затрубным пространством скважины, установленную под шаровым затвором направляющую, цилиндрический толкатель, расположенный в направляющей и связанный с шаровым затвором, оси, расположенные горизонтально симметрично по обе стороны толкателя, и груз, расположенный под толкателем и связанный с последним и осями посредством гибкой связи, при этом направляющая снабжена консольно установленным предохранительным пальцем из хрупкого материала и в ней выполнена кольцевая выточка, а на толкателе под предохранительный палец выполнен наклонный к горизонтали паз, соответствующий промежуточному положению шарового затвора, а для выхода обломленной части предохранительного пальца в нижней части напрвляющей выполнен сквозной паз.