ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к глубинным скважинным насосам с наземным силовым приводом плунжера (посредством колонны штанг).

Общеизвестны вставные штанговые насосы, в том числе и для добычи нефти, содержащие цилиндроплунжерную пару с всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере. Цилиндр снабжен элементом фиксации в колонне подъемных (так называемых насосно-компрессорных) труб, а плунжер снабжен элементом сцепления с колонной штанг силового наземного привода [1]
Известен также вставной штанговый насос, наиболее близкий к предлагаемому по набору конструктивных элементов и по его функциональным возможностям, содержащий цилиндр и плунжер. В нижней части цилиндра расположены узел фиксации его в колонне подъемных труб и всасывающий клапан, а плунжер соединен с колонной штанг и снабжен нагнетательным клапаном. При этом в стенке цилиндра выполнены радиальные сквозные каналы, сообщающие его полость с полостью колонны подъемных труб, но только при крайнем верхнем положении плунжера, то есть когда он находится в верхней мертвой точке в процессе возвратно-поступательных перемещений [2] Наличие подобных каналов (не уменьшая, практически, производительность насоса) обеспечивает более комфортные условия работы плунжера и колонны штанг. Однако процесс перелива жидкости из подъемных труб обратно в цилиндр с целью более эффективной работы всасывающего клапана и обеспечения пеногашения "вскипевшей" под плунжером жидкости не является оптимальным и может быть усовершенствован внесением конструктивных изменений в известное техническое решение, принятое за прототип.

Улучшения работы плунжера и соединенной с ним колонны штанг достигают тем, что в глубинном штанговом насосе, содержащем цилиндроплунжерную пару со всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере, в стенке цилиндра выполнены два диаметрально расположенных сквозных канала, один из которых расположен непосредственно под крайним верхним положением плунжера, верхняя кромка второго канала совпадает по высоте с нижней кромкой первого.

На фиг. 1 приведен глубинный штанговый насос; на фиг. 2 (а, б, в) изображено взаимное расположение плунжера относительно цилиндра при завершении хода нагнетания.

Глубинный штанговый насос содержит (фиг. 1) цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2, плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4, в стенке цилиндра 1 выполнены два диаметрально друг другу противоположные сквозные каналы, верхний 5 и нижний 6, выполненные в стенке цилиндра 1 со смещением их относительно друг друга по высоте таким образом, что нижняя кромка 7 первого (верхнего) канала 5, находящегося непосредственно под верхним крайним положением плунжера, находится на уровне верхней кромки 8 второго (нижнего) канала 6. Принимая во внимание, что "верхнее крайнее положение" плунжера в цилиндре достаточно условно (зависит от взаимной деформации удлинения колонны труб и колонны штанг при работе насоса с переменными нагрузками), то канал 5 должен быть щелевидным с условием что его нижняя кромка 7 всегда под плунжером при любом положении его верхней мертвой точки относительно цилиндра.

Работа насоса происходит следующим образом. Учитывая, что продукция скважин, представляющая собой сложную композицию из нефти, высокоминерализованной воды, свободных и растворенных газов и мехпримесей, способна к интенсивному пенообразованию в подплунжерной части насоса в конце хода нагнетания, процесс пеногашения и пеногазоудаления из плунжера имеет весьма важное значение. В заявленной конструкции (см. фиг. 2 фрагменты "а,б") графически условно изображены стадии открытия плунжером 2 нижнего канала 6 и верхнего канала 5 в стенке цилиндра. Жидкость над плунжером насоса свободна от пены и газов и находится под давлением нагнетания, поэтому когда плунжером открывается канал 6, жидкость врывается в цилиндр и оттесняет пену в противоположный каналу объем цилиндра (фрагмент "б" фиг. 2), но в силу инерции движения замещающей жидкости и малости временного промежутка она (пена) выталкивается за пределы цилиндра насоса в открывающийся канал 5 и всплывает по трубам вверх (фрагмент "в" по фиг. 2).

Таким образом, совокупность существенных признаков данного насоса обеспечивает сокращение влияния газосодержания продукции на работу насоса и установки в целом за счет более эффективного пеногашения и пеногазоудаления из подплунжерного пространства насоса.

Использование: для откачки газосодержащих жидкостей. Сущность изобретения: насос содержит цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, верхний и нижний сквозные каналы в стенке цилиндра. Каналы выполнены под крайним верхним положением плунжера в цилиндре диаметрально противоположно друг другу и на разной высоте. 2 ил.

Глубинный штанговый насос, содержащий цилиндроплунжерную пару со всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере, в стенке цилиндра выполнены два диаметрально расположенных сквозных канала, первый из которых расположен непосредственно под крайним верхним положением плунжера, отличающийся тем, что верхняя кромка второго канала совпадает по высоте цилиндра с нижней кромкой первого.