ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС Российский патент 2000 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти и газа.

Известен глубинный штанговый вставной насос с верхним механическим креплением (Г.В.Молчанов. Машины и оборудование для добычи нефти и газа, Москва "Недра", 1984 г., стр. 15, рис. V 6а), содержащий цилиндр со всасывающим клапаном и верхней замковой опорой, размещенной внутри колонны насосно-компрессорных труб (НКТ); установленный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжера с нагнетательным клапаном.

Недостатком известного насоса является то, что при обрыве, отвороте штанг, а также отвороте плунжера подъем колонны НКТ осуществляется без слива из нее жидкости, что приводит к нарушению экологии окружающей среды, ухудшению условий труда и т.д.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является глубинный штанговый трубный насос (там же, стр. 114, рис. V 5, б, в, г), содержащий цилиндр с установленным в башмаке съемным узлом всасывающего клапана с цапфой ловителя; расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжера с нагнетательным клапаном и ловильной втулкой.

Перед подъемом колонны НКТ посредством ловильной втулки узел всасывающего клапана снимается с башмака (седла), тем самым обеспечивается проход содержащейся в НКТ жидкости в затрубье. Однако при аварийных срывах плунжера с колонны штанг проходное отверстие в башмаке для слива жидкости остается закрытым. При случаях попадания мусора (твердых частиц) в посадочное отверстие башмака не удается как следует посадить узел всасывающего клапана, что приводит к нарушению режима работы насоса, кроме того, содержание съемного узла всасывающего клапана усложняет конструкцию в целом. Несмотря на присутствие в конструкции желобчатого плунжера, проблема улучшения смазки плунжерной пары остается в силе, решение которой привело бы к повышению ресурса производительности насоса.

Насос содержит съемный узел всасывающего клапана, размещение которого приводит к накладке составляющих разъем деталей, а значит, и к сужению проходного полезного сечения всасывающего клапана, что в конечном итоге отрицательно отражается на работе насоса как следствие появления дополнительного сопротивления жидкости. Падает производительность.

Технической задачей изобретения являются расширение функциональных возможностей, обеспечение надежности работы насоса при одновременном повышении ресурса, производительности и качества производимых работ, а также упрощение его конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что в цилиндре выполнена внутренняя кольцевая канавка, сообщенная с затрубьем и расположенная на таком уровне, что в интервале рабочего хода канавка перекрывается плунжером, а в положении нижней мертвой точки оказывается над плунжером.

На фиг. 1 изображен продольный разрез глубинного штангового насоса; на фиг. 2 - разрез насоса по линии А-А на фиг.1.

Глубинный штанговый насос состоит из цилиндра 1 (фиг. 1) со всасывающим клапаном 2, плунжера 3, установленного в цилиндре 1 с возможностью возвратно-поступального движения и содержащего нагнетательный клапан 4. Плунжер 3 соединен с колонной штанг 5, связанной со станком-качалкой (на фиг. 1, 2 не показан).

В цилиндре 1 выполнена внутренняя кольцевая канавка 6, сообщенная затрубьем 7, пространством между цилиндром 1 насоса и эксплуатационной колонной 8, через отверстие 9 (фиг.2) в цилиндре 1, расположенное на уровне канавки 6. Длина плунжера 3 и цилиндра 1, а также уровень расположения канавки 6 с отверстием 9 заданы с таким расчетом, что в пределах рабочего хода плунжера 3 канавка 6 перекрывается плунжером 3, а в положении нижней мертвой точки, изображенном на фиг. 1, канавка 6 располагается выше плунжера 3 и сообщается с затрубьем 7 через отверстие 9.

Предназначение канавки 6 состоит в том, что она в процессе работы насоса обеспечивает постоянную смазку рабочей поверхности плунжера 3 по всему его периметру и длине.

Что касается отверстия 9, то оно может быть выполнено в виде нескольких равнорасположенных по окружности каналов (в общем случае), в результате чего достигается увеличение проходного сечения, а значит и производительности проводимых технологических операций.

Наличие в цилиндре 1 кольцевой сообщенной с затрубьем канавки 6 оправдано и в случае применения насосов со стационарным всасывающим клапаном (фиг.1) и со съемным узлом всасывающего клапана (см.аналоги, прототип).

Пара скольжения цилиндр - плунжер, в частности в глубинном штанговом насосе, по поверхности разъема имеет некоторый зазор, который по мере работы насоса все возрастает. В начале процесса нагнетания, при трогании плунжера с нижнего рабочего положения вверх, находящаяся над плунжером жидкость через указанный выше зазор проходит вниз, причем устремляясь в сторону отверстия 9 (фиг.2) по причине перепада давления, что приводит к размыванию зоны подхода жидкости к этому отверстию. Наличие же кольцевой канавки 6 способствует равномерному распределению по окружности проходящей через плунжерную пару жидкости и предотвращает местный размыв трущихся поверхностей.

Глубинный штанговый насос работает следующим образом.

Перед запуском в работу станка-качалки производится подгонка плунжера 3 путем отвода его от нижней мертвой точки (фиг.1) до перекрытия канавки 6, что соответствует нижнему рабочему положению плунжера 3.

При ходе плунжера 3 вверх всасывающий клапан открывается, нагнетательный клапан 4 закрывается, полость цилиндра 1, образовавшаяся под плунжером 3, заполняется нефтью. При ходе плунжера 3 вниз всасывающий клапан 2 закрывается, нагнетательный клапан 4 открывается и содержащаяся под плунжером 3 нефть попадает в насосно-компрессорные трубы (не показаны), соединенные с цилиндром 1 и т.д.

Рабочая полость цилиндра насоса на определенном уровне снабжена сообщенной с затрубьем кольцевой канавкой, что позволяет: повысить срок службы насоса, обеспечить слив жидкости при подъеме колонны насосно-компрессорных труб и в случаях срыва плунжера; обработку призабойной зоны скважины химическим реагентом, глушение и промывку скважины непосредственно через колонну насосно-компрессорных труб напрямую, при необходимости, не извлекая из скважины колонны насосных штанг, в результате чего достигаются повышение производительности и качества проводимых технологических процессов и экономия средств.

Предназначено для использования в нефтяной промышленности для добычи нефти и газа. В цилиндре выполнена внутренняя кольцевая канавка, сообщенная с затрубьем и расположенная на таком уровне, что в интервале рабочего хода канавка перекрывается плунжером, а в положении нижней мертвой точки оказывается над плунжером. Рабочая полость цилиндра насоса на определенном уровне снабжена сообщенной с затрубьем кольцевой канавкой, что позволяет повысить срок службы насоса, обеспечить слив жидкости при подъеме насосно-компрессорных труб и в случаях срыва плунжера - обработку призабойной зоны скважины химическим реагентом, глушение и промывку скважины напрямую, при необходимости, не извлекая из скважины колонны насосных штанг, в результате чего достигаются повышение производительности и качества проводимых технологических процессов, а также экономия средств. 2 ил.

Глубинный штанговый насос для добычи нефти, содержащий цилиндр со всасывающим клапаном, установленный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, отличающийся тем, что в цилиндре выполнена внутренняя кольцевая канавка, сообщенная с затрубьем и расположенная на таком уровне, что в интервале рабочего хода канавка перекрывается плунжером, а в положении нижней мертвой точки оказывается над плунжером.