ПЛУНЖЕР Российский патент 1998 года по МПК F04B53/14 F04B47/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности, к плунжерам скважинных штанговых насосов и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности.

Известны плунжеры штанговых скважинных насосов, например, описанные в каталоге "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти", ЦИНТИХимнефтемаш, М., 1988, с. 31.

При работе плунжера находящиеся в скважинной жидкости загрязнения, механические частицы попадают в зазор между плунжером и рабочей поверхностью цилиндра насоса, вызывая повышенный износ трущихся поверхностей, а также возможное заклинивание плунжера, что снижает надежность работы насоса.

Известны плунжеры штанговых скважинных насосов, устраняющие вышеуказанный недостаток (см. свидетельство N 000047 от 25 августа 1994 г.). Такой плунжер снабжен грязесъемниками, выполненными в виде воротниковых манжет, установленных на плунжере со стороны всасывающей и нагнетательной полостей насоса, при этом в плунжере перед грязесъемниками предусмотрены разгрузочные отверстия, соединяющие нагнетательную полость с внутренним каналом плунжера.

Грязесъемники препятствуют попаданию загрязнений в зазор между плунжером и цилиндром, а через разгрузочные отверстия накопившиеся загрязнения отводятся с потоком откачиваемой скважинной жидкости.

Однако, этот плунжер имеет пониженную надежность работы по следующей причине.

При наличии в перекачиваемой скважинной жидкости примесей в виде твердых абразивных частиц, они, попадая в зону воротниковых манжет грязесъемников, могут под давлением среды внедряться в более мягкий материал манжет и при работе вызывать абразивный износ рабочей поверхности цилиндра насоса. Это может в дальнейшем привести к пониженной герметичности пары плунжер-цилиндр и, в конечном счете, к снижению в целом ресурса работы.

Цель изобретения - повышение надежности работы плунжера. Цель достигается тем, что в плунжере, включающем грязесъемники, контактирующие с внутренней поверхностью рабочего цилиндра, грязесъемники выполнены в виде разрезных пружинных колец из материала с повышенной прочностью.

Такую конструкцию плунжера отличает более надежная работа. Разрезные пружинные кольца грязесъемников, выполненные из материала с повышенной прочностью, например, термообработанной стали, беззазорно за счет сил упругости поджимаются к рабочей поверхности жидкости загрязнений в зазор между плунжером и цилиндром.

Более прочный и твердый материал пружинных колец, по сравнению с материалом воротниковых манжет известного плунжера, лучше сопротивляется вдавливанию твердых абразивных частиц загрязнений.

Благодаря этому загрязнения, в том числе твердые абразивные частицы, улавливаются кольцами грязесъемников и через разгрузочные отверстия поступают в канал плунжера жидкости и отводят вместе с потоком откачиваемой скважинной жидкости.

Сущность предложенного решения поясняется чертежом, где изображен плунжер в сборе.

Плунжер содержит полый корпус 1, во внутреннем канале "a" которого смонтирован нагнетательный клапан 2, имеющий шарик 3 и седло 4. Корпус плунжера размещен в рабочем цилиндре 5 скважинного насоса. связан с колонной насосных штанг 6 и разделяет полость рабочего цилиндра 5 на всасывающую 7 и нагнетательную 8. На плунжере со стороны всасывающей полости 7 установлен грязесъемник 9, а со стороны нагнетательной полости - грязесъемники 10, разделенные промежуточными кольцами 11. Грязесъемники 9 и 10 выполнены в виде разрезных пружинных колец из высокопрочного материала. Перед каждым грязесъемником 10 в корпусе 1 плунжера предусмотрены разгрузочные отверстия 12, соединяющие нагнетательную полость 8 с каналом "a" в плунжере.

Работа плунжера происходит следующим образом.

Под действием насосных штанг 6 плунжер совершает возвратно-поступательное перемещение в рабочем цилиндре 5 насоса.

При движении вниз скважинная жидкость через открытый нагнетательный клапан 2 и канал "a" в корпусе 1 плунжера перетекает из всасывающей полости 7 и заполняет надплунжерную нагнетательную полость 8. При этом пружинное кольцо грязесъемника 9, поджимаясь силами упругости к рабочей поверхности цилиндра 5, очищает ее от загрязнений и одновременно препятствует попаданию механических и абразивных частиц, находящихся в скважинной жидкости, в зазор между уплотняющими поверхностями плунжера и цилиндра 5.

При движении вверх шарик 3 нагнетательного клапана 2 опускается на седло 4, при этом нагнетательная полость 8 запирается и происходит подъем скважинной жидкости.

Осаждающиеся из столба скважинной жидкости механические и абразивные частицы улавливаются пружинными кольцами грязесъемников 10 и через разгрузочные отверстия 12 в плунжере возвращаются во внутренний канал "a" плунжера, не попадая в зазор между рабочим цилиндром и плунжером.

Наличие отверстий 12 позволяет разгрузить грязесъемники 10 от давления столба скважинной жидкости. Так как пружинные кольца грязесъемников 9 и 10 выполнены из высокопрочного и твердого материала, улавливаемые абразивные частицы не внедряются в материал колец и не воздействуют на трущиеся поверхности плунжера и цилиндра 5 насоса, за счет чего уменьшается износ пары плунжер-цилиндр.

Новые элементы конструкции, а именно новое выполнение грязесъемников в виде разрезных пружинных колец из высокопрочного материала, обеспечивают в совокупности с остальными элементами конструкции плунжера достижение общей поставленной задачи - повышение надежности работы плунжера и штангового скважинного насоса в целом.

Плунжер предназначен для скважинных штанговых насосов и может быть использован при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности. Плунжер включает грязесъемники с разгрузочными отверстиями, грязесъемники выполнены в виде разрезных пружинных колец из высокопрочного материала. Значительно повышается надежность в работе плунжера и штангового насоса в целом. 1ил.

Плунжер, например, штангового скважинного насоса, включающий грязесъемники с разгрузочными отверстиями, отличающийся тем, что грязесъемники выполнены в виде разрезных пружинных колец из высокопрочного материала.