СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС Российский патент 1999 года по МПК E21B43/00 F04B47/02 E21B43/25 

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для освоения и эксплуатации нефтяных, газовых, водозаборных и нагнетательных скважин.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с полым дифференциальным плунжером, меньшая ступень которого образует с цилиндром кольцевую полость, сообщаемую с затрубным пространством, и снабжена всасывающим клапаном, а также нагнетательный клапан (см. ав. св. N 77886, МКИ F 04 B 47/02, 1948 г).

Недостаток насоса состоит в его ненадежности и большой металлоемкости колонны штанг с использованием "тяжелого низа" из-за их продольного изгиба при ходе дифференциального плунжера вниз.

Более близок по технической сущности "Скважинный штанговый насос" (см. книгу Гейнриха Ришмюллера, "Добыча нефти глубинными штанговыми насосами", SBS Нефтепромысловая техника, SCHOELLER-BLECKMANN GmbH, 1988 г., стр. 15), содержащий цилиндр с всасывающим клапаном и плунжер с нагнетательным клапаном.

Этот насос создан только для откачки скважинных флюидов и для других операций, таких, например, как обработка призабойной зоны пласта не предназначен.

Задачей изобретения является расширение функциональных свойств насоса путем придания ему возможностей имплозионного воздействия на пласт.

Поставленная задача решается описываемым скважинным штанговым насосом, содержащим цилиндр с всасывающим клапаном и плунжер с нагнетательным клапаном. Новым является то, что плунжер снабжен ступенчатым хвостовиком со сквозным осевым каналом и дополнительным нагнетательным клапаном, размещенным в осевом канале хвостовика, а цилиндр снабжен поперечной перегородкой с отверстием для прохода ступенчатого хвостовика, толстая часть которого и перегородка выполнены в виде золотниковой пары, при этом устройство имеет режим откачки, когда при возвратно-поступательном перемещении плунжера толстая часть хвостовика не доходит до перегородки, и режим имплозионной обработки скважины, когда при возвратно-поступательном перемещении плунжера толстая и тонкая части хвостовика выходят за перегородку.

Исследования патентной и научно-технической литературы показали, что подобная совокупность существенных признаков является новой и ранее не использовалась, это в свою очередь позволяет сделать заключение о соответствии технического решения критериям "новизна" и "технический уровень".

На прилагаемом чертеже изображена схема предлагаемого насоса:
на фиг. 1 - насос в режиме имплозионной обработки;
на фиг. 2 - насос в режиме откачки.

Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2 и расположенным в нем плунжером 3 с нагнетательным клапаном 4 (при необходимости нагнетательный клапан 4 может быть любого вида, например кольцевым). Цилиндр снабжен перегородкой 5, разделяющей его на две части. В перегородке 5 выполнено отверстие для прохода ступенчатого по сечению хвостовика 6, большей по сечению стороной прикрепленного к плунжеру 3, причем указанные перегородка 5 и толстая часть хвостовика 6 выполнены в виде золотниковой пары. В хвостовике 6 выполнен сквозной осевой канал 7, сообщенный с внутренней полостью плунжера 3 через дополнительный нагнетательный клапан 8. В скважину насос опускают на колонне насосно-компрессорных труб 9. Для привода плунжера служит колонна штанг 10.

Технологические разъемы и уплотнения на чертеже не показаны.

Насос работает следующим образом.

Возможны два режима работы насоса: режим откачки и режим имплозионной обработки.

Режим откачки (см. фиг. 2) - толстая часть хвостовика 6 при возвратно-поступательном движении плунжера 3 не доходит до перегородки 5. В этом режиме золотниковая пара "перегородка 5 - хвостовик 6" выключена и насос работает обычным способом, нагнетательный клапан 4 и дополнительный клапан 8 работают параллельно, т. е. при ходе плунжера 3 вниз (по чертежу) происходит такт нагнетания - жидкость из полости цилиндра 1, разветвляясь через нагнетательный клапан 4 и 7 дополнительный клапан 8, поступает в колонну насосно-компрессорных труб 9, а далее на выход. При ходе плунжера 3 вверх (по чертежу) происходит такт всасывания - жидкость из скважины через всасывающий клапан 2 поступает в полость цилиндра 1. При работе насоса указанные такты чередуются.

Режим имплозионной обработки (см. фиг 1) - при возвратно-поступательном движении плунжера 3 за перегородку 5 выходят тонкая и толстая части хвостовика 6. В этом режиме золотниковая пара "перегородка 5 - хвостовик 6" включена и насос работает как устройство для имплозионного воздействия, т.е. при ходе плунжера 3 вниз (по чертежу) происходит такт нагнетания - жидкость из полости "над перегородкой 5" цилиндра 1 через нагнетательный клапан 4 и полости "под перегородкой" цилиндра 1, через сквозной осевой канал 7 и дополнительный нагнетательный клапан 8 поступает в колонну насосно-компрессорных труб 9, а далее на выход. При ходе плунжера 3 вверх (по чертежу), нагнетательный клапан 4 и дополнительный нагнетательный клапан 8 закрыты, при этом при прохождении толстой части хвостовика 6 через перегородку 5 в верхней части полости цилиндра 1 образуется вакуум, а при вхождении тонкой части хвостовика 6 в зону перегородки 5 происходит резкое засасывание жидкости через всасывающий клапан 2, т.е. возникает импульс разрежения, который при многократном повторении обрабатывает ствол скважины и призабойную зону.

Применение насоса позволит проводить качественное имплозионное воздействие на скважину и откачивать скважинную жидкость не меняя оборудование, а лишь только изменяя точку подвеса колонны штанг.

Использованная литература:
1. Аналог: "Скважинный штанговый насос", ав. св. N 77886, МКИ F 04 В 47/02, 1948 г.

2. Прототип: "Скважинный штанговый насос", книга Гейнриха Ришмюллера, "Добыча нефти глубинными штанговыми насосами", SBS Нефтепромысловая техника, SCHOELLER-BLECKMANN GmbH, 1988 г., стр. 15.

Использование: в области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для освоения и эксплуатации нефтяных, газовых нагнетательных скважин. Обеспечивает расширение функциональных свойств насоса путем придания ему возможностей имплозионного воздействия на пласт. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном. Плунжер снабжен ступенчатым хвостовиком со сквозным осевым каналом и дополнительным нагнетательным клапаном. Он размещен в осевом канале хвостовика. Цилиндр снабжен поперечной перегородкой с отверстием для прохода ступенчатого хвостовика. Его толстая часть и перегородка выполнены в виде золотниковой пары. Устройство имеет режим откачки и имплозионной обработки. При этом при возвратно-поступательном перемещении плунжера толстая часть хвостовика не доходит до перегородки. При имплозионной обработке толстая и тонкая части хвостовика выходят за перегородку. 2 ил.

Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном и плунжер с нагнетательным клапаном, отличающийся тем, что плунжер снабжен ступенчатым хвостовиком со сквозным осевым каналом и дополнительным нагнетательным клапаном, размещенным в осевом канале хвостовика, а цилиндр снабжен поперечной перегородкой с отверстием для прохода ступенчатого хвостовика, толстая часть которого и перегородка выполнены в виде золотниковой пары, при этом устройство имеет режим откачки, когда при возвратно-поступательном перемещении плунжера толстая часть хвостовика не доходит до перегородки, и режим имплозионной обработки скважины, когда при возвратно-поступательном перемещении плунжера толстая и тонкая части хвостовика выходят за перегородку.