СЛИВНОЙ КЛАПАН СКВАЖИННОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА Российский патент 1997 года по МПК F04B47/02 F04B53/10 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скважинным штанговым насосам, а именно клапанному устройству для слива жидкости из подъемных труб перед их извлечением из скважины.

Известна конструкция глубинного штангового насоса, где предусмотрен монтаж сбивного клапана под плунжером насоса. Сообщение полости труб после извлечения колонны штанг и плунжера производится путем сбрасывания грузового лома сверху в подъемные трубы. При ударе грузового лома обламывается чугунный (бронзовый) глухой патрубок и открывается отверстие в затрубное пространство [1]
Однако данная конструкция обладает следующими недостатками:
поперечный стержень может быть сбит спускаемым плунжером при неточности глубины спуска колонны штанг;
при откачке из скважины вязкой жидкости в связи с малой скоростью спуска грузового стержня поперечный стержень может быть не сбит.

Известна конструкция устройства [2] на вставном насосе с замком наверху и на невставном насосе со специальным сцепляющим устройством для колонны штанг. Сливное устройство крепится между верхней частью цилиндра насоса и подъемной трубой. Оно состоит из патрубка со сливным отверстием, ввернутого в цилиндр насоса. В расточке цилиндра есть упор для ограничения хода золотника, размещенного в патрубке. Золотник перекрывает сливное отверстие и имеет уплотнение из резиновых колец.

При посадке плунжера со штангами в цилиндр насоса плунжер своим весом с помощью центратора на штоке отдавливает золотник вниз до упора и закрывает сливное отверстие телом золотника. При выходе сцепляющего устройства из цилиндра насоса поперечный вкладыш перемещает золотник вверх, при этом открывается сливное отверстие на патрубке и происходит слив жидкости из полости подъемных труб в затрубное пространство.

Недостатки в работе данного сливного устройства:
резиновое уплотнение на золотнике при перемещении через сливное отверстие на патрубке выдавливается в него и откусывается краем отверстия; отсутствие возможности повторного использования клапана;
сцепляющее устройство на штоке нагнетательной части насоса сужает проходной канал жидкости и является источником местного гидравлического сопротивления.

Известна также конструкция сливного клапана глубинного насоса, содержащего цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, перекрываемыми полым цилиндрическим золотником, размещенным снаружи корпуса [3] На золотнике имеются две втулки с эксцентрическими выступами, которые связаны между собой плоскими шарнирами. Верхняя втулка закреплена на корпусе левой резьбой, а нижняя втулка телескопически связана с золотником. Данный сливной клапан размещается на верхней части насоса между подъемными трубами.

Сливное отверстие открывается за счет перемещения золотника при правом вращении колонны подъемных труб.

Недостатком в работе данного сливного клапана является отсутствие информации о перемещении золотника.

Задача изобретения повышение эффективности работы сливного клапана преимущественно при откачке высоковязкой нефти невставным штанговым насосом.

Необходимый технический результат достигается тем, что золотник в корпусе со сливным отверстием снабжен поперечным стержнем, а втулка на плунжере выполнена с прорезью для охвата поперечного стержня золотника и имеет выступ для посадки плунжера на упоре корпуса над золотником.

На чертеже представлен продольный разрез сливного клапана скважинного невставного штангового насоса. Сливной клапан размещен между нижней частью цилиндра насоса и приемным клапанным узлом (на чертеже не указан). Тонкой линией указан цилиндр и плунжер насоса. Сливной клапан состоит из корпуса 1, закрепляемого в цилиндре 2 насоса, со сливным отверстием 3, которое закрыто изнутри золотником 4 с левой резьбой. Сливное отверстие загерметизировано уплотнительными кольцами 5 сверху и 6 снизу, при этом нижние уплотнительные кольца размещены на подвижном золотнике, а верхнее кольцо на неподвижном корпусе. Золотник снабжен поперечным стержнем 7. Внутри корпуса выше золотника имеется упор 8 для посадки плунжера 9 со штангами. К нижней части плунжера прикреплена втулка 10 ступенчатой формы и на ней имеется прорезь 11 для охвата поперечного стержня золотника. Длина прорези соответствует высоте левого резьбового соединения золотника. Торцевая часть 12 втулки в двух местах от края прорези выполнена скошенной. Такое исполнение втулки обеспечивает автоматическое попадание прорези на поперечный стержень золотника при входе втулки в золотник.

Работа сливного клапана осуществляется следующим образом.

Колонна штанг с плунжером 9, имеющим на нижнем конце втулку 10 с прорезью 11, спускается вниз до упора 8 в корпусе 1. При этом втулка 10 входит в золотник 4, а поперечный стержень 7 золотника окажется в прорези 11 втулки. Вся нагрузка от веса штанг и плунжера воспринимается упором 8 в корпусе 1. При вращении с устья скважины колонны штанг золотник через свой поперечный стержень воспринимает только крутящий момент и за счет левой резьбы спускается вниз, а плунжер со втулкой с прорезью остается на упоре. При этом верхнее уплотнительное кольцо 5 также остается на месте, постепенно открывая отверстие 3 слива. Число оборотов колонны штанг определяется так, чтобы он было достаточным для вывода из зацепления в прорези втулки поперечного стержня золотника. По мере открывания отверстия слива начинается переток жидкости из полости подъемной трубы в затрубное пространство скважины.

Снятие нагрузки от веса колонны штанг с золотника позволило упростить конструкцию сливного клапана и сохранить достаточно большие проходные каналы жидкости в клапане, которые дают возможность использовать его также при подъеме высоковязкой жидкости.

Использование: для слива жидкости из полости подъемных труб. Сущность изобретения: золотник внутри корпуса со сливными отверстиями снабжен поперечным стержнем. Втулка на конце плунжера выполнена с прорезью для охвата поперечного стержня золотника и имеет выступ для посадки плунжера на упор корпуса над золотником. 1 ил.

Сливной клапан скважинного штангового насоса, содержащий корпус на нижнем конце цилиндра насоса, внутри которого размещен цилиндрический золотник, перекрывающий отверстие слива, имеющий уплотнительные элементы и закрепленный в корпусе левой резьбой, а также втулку на нижнем конце плунжера, отличающийся тем, что золотник снабжен поперечным стержнем, а втулка на плунжере выполнена с прорезью для охвата поперечного стержня золотника и имеет выступ для посадки плунжера на упоре корпуса над золотником.