СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ ВСТАВНОЙ НАСОС Российский патент 2002 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к вставным скважинным штанговым насосам с нижним расположением замковой опоры под наибольший типоразмер из применяемых насосов.

По общности признаков и принципу действия наиболее близким аналогом является скважинная штанговая насосная установка (патент RU 2034998 С1), которая содержит вставной насос с нижним расположением замковой опоры под наибольший типоразмер из применяемых насосов, запорное устройство в виде механически управляемого обратного клапана, сообщенного с затрубным пространством. Обратный клапан расположен с возможностью взаимодействия между хвостовиком, установленным под цилиндром и толкателем, размещенным в направляющей с возможностью взаимодействия со срезным элементом и приводным грузом, связанным посредством гибкой связи.

Гибкая связь должна быть изготовлена из достаточно прочного материала, который не теряет механических свойств, находясь в работе в агрессивной среде, каковой являются некоторые сорта добываемой нефти. Затруднителен подбор материала, из которого состоит гибкая связь, что приводит к сложности изготовления.

Техническая задача состоит в том, чтобы снять сложности, связанные с изготовлением.

Для достижения поставленной задачи привод толкателя выполнен в виде плоского механизма, состоящего из коромысла, один конец которого соединен с толкателем, а другой - с приводным грузом посредством установленных на шарнире тяг, причем отверстие под срезной элемент в толкателе выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием.

На фиг. 1 изображен продольный разрез скважинного штангового вставного насоса на уровне замковой опоры; на фиг.2 - продольный разрез того же насоса ниже уровня замковой опоры; на фиг.3 - разрез по линии А-А на фиг.2 в промежуточном положении обратного клапана (при спуске колонны насосно-компрессорных труб); на фиг.4 - разрез по линии Б-Б на фиг.2.

Скважинный штанговый вставной насос содержит удлинитель 1 (фиг.1) цилиндра (не показан) насоса, соединенный через переходник 2 со всасывающим клапаном, состоящим из корпуса 3 клапана, шарика 4 клапана, седла 5 клапана. Седло 5 клапана зафиксировано в его корпусе посредством шпинделя 6, на котором установлены пружина 7 замковой опоры с гайкой 8 и хвостовик 9. Внутри цилиндра установлен с возможностью возвратно-поступательного движения полый проходной плунжер с нагнетательным клапаном (не показаны).

Муфта 10 замковой опоры, соединенная с колонной насосно-компрессорных труб 11, содержит уплотнительное кольцо 12, зафиксированное переходником 13, который в свою очередь фиксирует седло 14 обратного клапана, расположенное в корпусе 15, через переходник 16. Корпус 15, соединенный с приемным фильтром 17 насоса, содержит в себе шарик 18 обратного клапана, расположенный с возможностью возвратно-поступательного движения "вверх-вниз". Корпус 15 снабжен боковыми отверстиями 19 для прохождения жидкости и нижним центральным отверстием в направляющей 20 под толкатель 21. Хвостовик 9 снабжен отверстиями 22, 23 для прохождения жидкости и наконечником 24, контактирующим с шариком 18 в процессе работы.

Обратный клапан 18 управляется плоским механизмом, состоящим из установленного на оси 25 посредством распорной втулки 26 и гайки 27 коромысла 28. Один конец коромысла 28 соединен с толкателем 21, а другой - с приводным грузом 29 посредством тяг 30, установленных шарнирно на соответствующих осях 31. Шарик 18 обратного клапана и коромысло 28 в промежуточных положениях 32, 33 соответственно зафиксированы с помощью срезного элемента 34, установленного в общем отверстии направляющей 20 и толкателя 21, а боковые отверстия 19 расположены выше уровня промежуточного положения 32 шарика 18, благодаря чему удается удерживать обратный клапан в приоткрытом положении для заполнения полости насосно-компрессорных труб (НКТ) при их спуске в скважину.

Отверстие в толкателе 21 (фиг.1) под срезной элемент 34, например, в виде проволоки (фиг. 3) выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием 35, что способствует сползанию отделенного срезного элемента в толкателе 21 и, следовательно, предотвращает заедание последнего в направляющей 21.

Скважинный штанговый вставной насос работает следующим образом.

Обратный клапан, собранный в промежуточном положении 32, в сборе с муфтой 10, уплотнительным кольцом 12 замковой опоры под максимальный типоразмер применяемых насосов и т.д. спускается в скважину вместе с колонной НКТ, при котором ее полость заполняется находящейся в скважине жидкостью, проходящей через фильтр 17, отверстия 19. Вслед за колонной НКТ в скважину спускается вставной насос, удлинитель 1 которого соединен через переходник 2 со всасывающим клапаном 4, шпинделем 6 замковой опоры, ... хвостовиком 9. При посадке шпинделя 6 на замковую опору хвостовик 9 ударяет по шарику 18 обратного клапана, что передается на толкатель 21, связанный со срезным элементом 34, и происходит срез последнего. Обратный клапан и плоский механизм его привода занимают положение, изображенное на фиг.2.

При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан (не показаны) закрывается, всасывающий клапан 4 (фиг.2) открывается. Добываемая жидкость через фильтр 17, минуя механизм привода обратного клапана 18, проходит через отверстия 19, 23, полый шпиндель 6, всасывающий клапан 4 в полость цилиндра насоса. А жидкость, находящаяся под нагнетательным клапаном, перетекает в колонну НКТ. При ходе плунжера вниз всасывающий клапан 4 закрывается, а нагнетательный открывается, находящаяся в цилиндре жидкость перетекает в надплунжерную полость и т.д.

При извлечении вставного насоса происходит его срыв с замковой опоры. Хвостовик 9 при этом отходит от обратного клапана, оставшегося один на один с толкателем 21. Под воздействием приводного груза 29 коромысло 28 плоского механизма поворачивается в положение 36, доведя шарик 18 обратного клапана до упора в седло 14 через шарнирно связанный с толкателем 21 тягу 30. Таким образом, полость НКТ и затрубное пространство скважины оказываются разделенными, что позволяет замену насоса без глушения скважины и положительно отражается на рентабельности добычи нефти.

Вставной скважинный штанговый насос предназначен для использования в технике добычи нефти для эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности. Привод толкателя обратного клапана выполнен в виде плоского механизма, состоящего из коромысла, один конец которого соединен с толкателем, а другой - с приводным грузом посредством установленных на шарнире тяг, причем отверстие под срезной элемент в толкателе выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием. Применение такого насоса позволяет его замену без глушения скважины, что положительно отражается на рентабельности добычи нефти. 4 ил.

Скважинный штанговый вставной насос с нижним расположением замковой опоры под наибольший типоразмер применяемого насоса, содержащий цилиндр со всасывающим клапаном, установленный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения полый проходной плунжер с нагнетательным клапаном, установленный на нижнем конце цилиндра хвостовик с возможностью взаимодействия с запорным устройством в виде механически управляемого обратного клапана, гидравлически сообщенного с затрубным пространством скважины, установленный в направляющей под обратным клапаном с возможностью взаимодействия с последним толкатель, связанный с приводным грузом и срезным элементом, отличающийся тем, что привод толкателя выполнен в виде плоского механизма, состоящего из коромысла, один конец которого соединен с толкателем, а другой - приводным грузом посредством установленных на шарнире тяг, причем отверстие под срезной элемент в толкателе выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием.