СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам и может быть использовано при добыче высоковязких пластовых жидкостей.

Известна скважинная штанговая насосная установка, содержащая соединенный с колонной насосных труб штанговый насос, подвижный плунжер которого установлен в неподвижном цилиндре, всасывающий и нагнетательные клапаны, расположенные в цилиндре и плунжере, колонну насосных штанг, соединенную с плунжером (см. Справочная книга по добыче нефти под ред.Гиматудинова Ш.Г. М. Недра, 1974, с.309-310).

Недостатком ее является повышенные гидравлические сопротивления движению колонны штанг вниз при добыче высоковязких пластовых жидкостей, что может привести к ее зависанию, увеличению нагрузок на колонну штанг и их поломке.

Известна скважинная штанговая установка, в которой в колонне насосных труб над плунжером размещены утяжеленные штанги, см.выше, с.346-348, рис. VШ.54.

Недостатком известной установки является увеличение максимальных нагрузок в точке подвеса утяжеленных штанг, возникновение дополнительных сил трения колонны штанг о колонну насосных труб, а также повышенные гидравлические сопротивления движению колонны вниз и, как следствие, снижение надежности скважинной установки.

Наиболее близким решением является скважинная штанговая насосная установка, содержащая соединенный с колонной насосных штанг подвижный плунжер, который установлен в неподвижном цилиндре, всасывающий и нагнетательный клапаны, колонну насосных труб, связанный с плунжером груз, расположенный ниже плунжера.

Недостатком известного устройства является приведение к перекосу плунжера под действием груза, соединенного нежестко. Кроме того, груз не осуществляет прямого натяжения штанговой колонны.

Целью изобретения является повышение надежности установки за счет создания дополнительной растягивающей нагрузки на плунжер, которая позволит компенсировать силы гидравлического сопротивления движению колонны штанг вниз, исключить возникновение дополнительных сил механического трения колонны штанг о насосные трубы, а также обеспечить равномерное распределение нагрузок по длине штанговой колонны.

Это достигается тем, что в отличие от известной скважинной штанговой насосной установки, содержащей соединенный с колонной насосных труб штанговый насос, подвижный плунжер которого установлен в неподвижном цилиндре, всасывающий и нагнетательный клапаны, колонну насосных труб, связанный с плунжером груз, расположенный ниже плунжера, и груз жестко с ним связанный.

Груз может быть соединен с нижним концом плунжера непосредственно или через уплотнительное устройство, которое позволит обеспечить минимальный объем вредного пространства в рабочей камере насоса и приведет к возникновению дополнительной гидравлической нагрузки на плунжер, обеспечивающий натяжение штанговой колонны при ходе вниз.

Для облегчения и ускорения сборки штангового насоса в условиях производственных баз обслуживания уплотнительное устройство может быть выполнено в виде плунжера, соединенного с основным плунжером через шток с образованием рабочей камеры между штоком и корпусом всасывающего узла, при этом всасывающие клапаны смещены от оси цилиндра и расположены под одинаковым углом друг к другу в нижней части рабочей камеры. Количество их определяется типоразмером насоса.

На фиг. 1 схематично изображена скважинная штанговая насосная установка, общий вид; на фиг. 2 штанговый насос, продольный разрез; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.2.

Установка содержит соединенный с колонной насосных труб 1 штанговый насос 2, полый плунжер 3 которого с нагнетательным клапаном 4 подвижно установлен в неподвижном цилиндре 5. Верхний конец плунжера 3 соединен с колонной насосных штанг 6, а нижний непосредственно с грузом 7, выполненным, например, в виде сплошного металлического стержня или трубчатой конструкции и т.п. Груз 7 может быть соединен с нижним концом плунжера 3 через уплотнительное устройство 8, выполненное в виде уплотнительного плунжера меньшего диаметра 9, размещенного в цилиндре 10 и соединенного с основным плунжером 3 через шток 11 и переводник 12 с отверстиями 13. В нижней части рабочей камеры 14, образованной между штоком 11 и корпусом всасывающего узла 15, размещены по периферии со смещением друг от друга под одинаковым углом всасывающие клапаны 16. К корпусу всасывающего узла 15 присоединен переводник 17 и фильтр 18.

Установка работает следующим образом.

При ходе плунжера 3 вверх объем рабочей камеры 14, расположенной под плунжером 3, увеличивается, и камера 14 через всасывающие клапаны 16 заполняется жидкостью из скважины через фильтр 18. При ходе плунжера 3 вниз всасывающие клапаны 16 закрываются, давление в рабочей камере 14 увеличивается до давления нагнетания, открывается нагнетательный клапан 4, и жидкость поступает в насосные трубы. Груз 7, смонтированный в нижней части уплотнительного плунжера 9, способствует движению плунжера 3 и штанговой колонны 6 вниз. Конструкция насоса с уплотнительным плунжером 9 при ходе вниз создает дополнительную гидравлическую нагрузку на основной плунжер 3 за счет разницы сечений основного 3 и уплотнительного плунжера 9, в это время нагнетательный клапан 4 открыт, и нагрузка на уплотнительный плунжер 9 создается весом столба жидкости в насосных трубах 1 за вычетом столба жидкости в затрубном пространстве.

Использование: в технике добычи нефти в нефтегазодобывающей промышленности. Сущность изобретения: насосная установка содержит соединенный с колонной насосных труб 1 штанговый насос 2, полый плунжер 3 которого с нагнетательным клапаном 4 подвижно установлен в цилиндре 5. Верхний конец плунжера 3 соединен с колонной насосных штанг 6. Нижний конец соединен с уплотнительным устройством 8 и грузом 7. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Скважинная штанговая насосная установка, содержащая соединенный с колонной насосных штанг подвижный плунжер, который установлен в неподвижном цилиндре, всасывающий и нагнетательный клапаны, колонну насосных труб, связанный с плунжером груз, расположенный ниже плунжера, отличающаяся тем, что груз жестко соединен с плунжером. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что между грузом и плунжером размещено уплотнительное устройство. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что уплотнительное устройство выполнено в виде плунжера, соединенного с основным плунжером через шток, с образованием рабочей камеры, в нижней части которой смонтированы всасывающие клапаны, которые смещены от оси цилиндра и расположены по периферии под одинаковым углом друг к другу.