ЗАМКОВАЯ ОПОРА ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2002 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности к штанговым глубинным насосам.

Известен вставной скважинный штанговый насос (авторское свидетельство СССР N 538154, к F 04 B 47/00 1975 г.), содержащий рабочую пару плунжер-цилиндр, шток, который связан с штангами посредством муфты, замковую опору с опорным кольцом, установленным в корпусе, спускаемом на трубах, пружинный якорь, выполненный в виде пружины сжатия, опирающийся на опорную втулку, и посадочный конус, расположенный на насосе.

Недостатком известной конструкции вставного скважинного штангового насоса является то, что для осуществления ревизии его замковой опоры необходим подъем из скважины колонны труб. Кроме того, при трении подвижной втулки об уплотнительное кольцо происходит потеря герметичности. Это в свою очередь снижает надежность работы устройства в целом. Наиболее близким техническим решением к изобретению является вставной скважинный штанговый насос (авторское свидетельство СССР N 958697 F 04 B 47/00 1982 г.), содержащий плунжер, цилиндр, замковую опору с опорным кольцом, пружинный якорь, опирающийся на упорную втулку упругим распорным кольцом, тонкостенную втулку со щелями, плашку с зубьями.

Недостатком данного насоса является то, что тонкостенная втулка подвергается износу из-за напряжения пружинного якоря, что может привести к срыву конуса с опорного кольца. Пружинный механизм также подвержен коррозионному износу, что приводит к ослаблению пружины. Кроме того, данная конструкция сложна в изготовлении.

Для увеличения производительности и надежности замковой опоры замковая опора штангового глубинного насоса содержит посадочное место, новый сердечник с манжетной втулкой, нижняя часть которого снабжена ограничителем, а верхняя часть имеет конус, переходящий в цилиндр, заканчивающийся фланцем, полость сердечника выполнена для свободного перемещения штока насоса и прохода жидкости, а сам сердечник расположен в соединительной втулке с возможностью осевого перемещения вниз и вверх. Манжетная втулка изготовлена из упругоэластичного материала с возможностью расширения и передвижения по телу сердечника, посадочное место замковой опоры выполнено соответствующим наружным габаритам стенок соединительной и манжетной втулок, заканчивающимся буртиком, боковая посадочная поверхность замковой опоры выполнена шероховатой.

Замковая опора штангового глубинного насоса, включающая полый сердечник, манжетную втулку, посадочное место, отличается тем, что сердечник соединен с насосом неподвижно и выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр с фланцем, а манжетная втулка изготовлена из упругоэластичного материала и разменяна плотно в теле опоры.

Замковая опора штангового глубинного насоса, включающая полый сердечник, манжетную втулку, посадочное место, отличается тем, что полый сердечник выполнен в виде фланца, манжетная втулка изготовлена из упругоэластичного материала в форме конуса, переходящего в цилиндр, а затем во фланец, а посадочное место в теле опоры выполнено в форме, ответной форме манжетной втулки и фланца сердечника.

На фиг. 1 показана замковая опора при посадке, разрез; на фиг. 2 - замковая опора с расположенной в ней манжетной втулкой; на фиг. 3 - замковая опора с манжетной втулкой, расположенной неподвижно на теле насоса; на фиг. 4 показаны соединительная втулка 2 и сердечник 3.

Вариант 1. На корпусе насоса 1 закреплена соединительная втулка 2, сердечник 3, установленный во втулке 2, содержит на нижней части ограничитель 4, а верхняя часть его выполнена в форме конуса, переходящего в цилиндрическую и заканчивающуюся фланцем. На наружной стенке сердечника 3 расположена манжетная втулка 5, изготовленная из упругоэластичного материала (например, полиуретан). На замковой опоре 6 выполнено посадочное место для прохода фланца втулки 2 и манжетной втулки 5. Сердечник имеет сквозное отверстие для прохода жидкости и для осевого перемещения штока насоса 7.

При посадке насоса на замковую опору втулка 2 упирается фланцем о буртик 8. Боковая поверхность посадочного места выполнена шероховатой в виде зубьев 9 (фиг. 1).

Вариант 2. На корпусе насоса 1 сердечник 3 соединен с насосом неподвижно. Полый сердечник 3 выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр с фланцем. Манжетная втулка 5 изготовлена из упругоэластичного материала и размещена плотно в теле замковой опоры 6 (фиг. 2).

Вариант 3. На корпусе насоса 1 закреплен неподвижно сердечник 3, выполненный в виде фланца. Манжетная втулка 5 изготовлена из упругоэластичного материала в форме конуса, переходящего в цилиндр с фланцем, и закреплена неподвижно на теле насоса 1. Посадочное место в теле замковой опоры 6 выполнено в форме, ответной форме манжетной втулки 5 и фланца сердечника 3 (фиг. 3).

Для насосов малого диаметра целесообразно выполнение сердечника 3 и соединительной втулки с некоторыми дополнениями, а именно: нижняя часть сердечника 3 снабжена ограничителем 4, а верхняя часть имеет утолщение 10 в форме цилиндра, переходящего в конус с цилиндром и заканчивающегося фланцем (фиг. 4). Соединительная втулка 2 в верхней части имеет форму стаканчика, внутренний диаметр которого выполнен соответствующим наружному диаметру утолщения 10 сердечника 3. А высота посадочного гнезда стаканчика выполнена больше высоты утолщения 10.

Работа замковой опоры по варианту 1 заключается в следующем: при посадке насоса 1 на замковую опору 6 втулка упирается фланцем о буртик 8. Манжетная втулка 5 также опустилась на посадочное место 9 в замковой опоре.

При дальнейшем опускании штока насоса соединительная головка (не показана) давит на верхнюю часть сердечника 3.

Сердечник 3 в свою очередь плавно входит в манжетную втулку 5, расширяя ее и плотно прижимая к стенкам посадочного места 9 замковой опоры 6, тем самым герметизируя проход жидкости по наружному диаметру насоса. Вес столба перекачиваемой жидкости давит на фланец сердечника 3, что также плотно прижимает манжетную втулку 5 к стенке замковой опоры 6.

При срыве насоса с замковой опоры плунжер насоса толкает сердечник 3 до упора ограничителя 4 с соединительной втулкой 2, при этом сердечник 3 плавно выходит из манжетной втулки 5. Манжетная втулка в это время остается в посадочном месте 9 замковой опоры 6, зацепляясь за зубья 9. В результате этого снимается напряжение манжетной втулки 5, последняя, сжимаясь, принимает первоначальную форму и свободно выходит из замковой опоры 6, не подвергаясь продиру о стенки посадочного места (фиг. 1).

При посадке насоса 1 на замковую опору 6 сердечник 3 плавно входит в манжетную втулку 5, расположенную в теле опоры, плотно расширяя ее своей конусной частью, переходящей в цилиндрическую и прижимая плотно к стенкам замковой опоры 6. Фланец полого сердечника 3 упирается о верхний торец манжетной втулки 5. Давление жидкости давит на фланец сердечника 3, тем самым усиливая плотность герметизирующей манжетной втулки 5.

Вариант 2. При срыве насоса 1 с замковой опоры 6 насос 1 с полым сердечником 3 плавно выходит из тела манжетной втулки 5, последняя остается в теле замковой опоры 6 (фиг. 2).

Вариант 3. При посадке насоса 1 на замковую опору 6 манжетная втулка 5 входит в посадочное место опоры своей конусной частью, переходящей в цилиндр с фланцем, сжимаясь, принимает форму посадочного места, которое несколько меньше по внутреннему диаметру, чем наружный диаметр манжетной втулки 5 (фиг. 3). Далее манжетная втулка 5 упирается фланцем о посадочное место опоры. Давление столба жидкости давит на сердечник в виде фланца 3, плотнее прижимая, тем самым герметизируя манжетную втулку. Срыв насоса 1 с замковой опоры 6 происходит в обратной последовательности, при этом манжетная втулка остается на теле насоса (плотно закрепленной).

Такие варианты исполнения замковых опор способствуют увеличению производительности, уменьшению износа и, соответственно, увеличению ресурса работы насоса.

За счет применения упругоэластичного материала позволительно применение замковой опоры в скважинах со значительной криволинейностью, а также в жидкостях с большим содержанием абразивных примесей. При срыве насоса с замковой опоры (например, для подъема насоса) выход насоса происходит плавно, без излишних нагрузок на колонну штанг, не подвергая их растяжению, а тем более, обрыву.

Для изготовления деталей данной замковой опоры не требуется высокой точности в размерах и обработке в посадочных контактных местах.

Также не требуется усилие на замковую опору при ее посадке. Конструкция экономичная, проста в исполнении и эксплуатации.

Устройство предназначено для использования в области нефтегазодобывающей промышленности, в штанговых глубинных насосах для откачки жидкостей с содержанием абразивных примесей. Содержит сердечник, установленный в соединительной втулке с возможностью осевого перемещения вверх и вниз. В нижней части сердечника заворачивается ограничитель. Верхняя часть опоры выполнена в виде конуса, переходящего в цилиндрическую форму и заканчивающегося фланцем. Сердечник имеет сквозное отверстие для прохода жидкости и для осевого перемещения штока насоса. На наружной стенке сердечника расположена манжетная втулка с возможностью расширения, изготовленная из упругоэластичного материала (например, нефтестойкая резина, полиуритан и др.). На замковой опоре выполнено посадочное место для прохода фланца соединительной втулки с манжетной втулкой. В скважинах с повышенным содержанием песка возможно применение песочного якоря в виде известных втулок на штоке насоса, закрепленных на головке с выходными окнами. Исполнение манжетной втулки из упругоэластичного материала создает высокую герметичность замковой опоры, в случае попадания абразивных частиц (например, при спуске насоса) между посадочным местом замковой опоры и наружными стенками манжетной втулки качество в работе остается неизменным. При срыве насоса с замковой опоры (например, для подъема насоса) выход насоса происходит плавно, без излишних нагрузок на колонну штанг. Конструкция проста в исполнении и эксплуатации и экономична. 3 с.п. ф-лы, 4 ил.

1. Замковая опора штангового глубинного насоса, включающая полый сердечник, соединительную и манжетную втулки и посадочное место, отличающаяся тем, что сердечник расположен в соединительной втулке с возможностью осевого перемещения и снабжен ограничителем с одной стороны, а другая выполнена в виде конуса, переходящего в цилиндр и заканчивающегося фланцем, манжетная втулка расположена на сердечнике и изготовлена из упругоэластичного материала с возможностью расширения и передвижения по телу сердечника, а посадочное место опоры выполнено соответствующим наружным габаритам соединительной и манжетной втулок, заканчивается буртиком, а боковые поверхности посадочного места опоры выполнены шероховатыми. 2. Замковая опора штангового глубинного насоса, включающая полый сердечник, манжетную втулку, посадочное место, отличающаяся тем, что сердечник соединен с насосом неподвижно и выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр с фланцем, а манжетная втулка изготовлена из упругоэластичного материала и размещена плотно в теле замковой опоры. 3. Замковая опора штангового глубинного насоса, включающая полый сердечник, манжетную втулку, посадочное место, отличающаяся тем, что полый сердечник выполнен в виде фланца, манжетная втулка изготовлена из упругоэластичного материала в форме конуса, переходящего в цилиндр, а затем во фланец, а посадочное место в теле опоры выполнено в форме, ответной форме манжетной втулки и фланца сердечника.