СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ ВСТАВНОЙ НАСОС Российский патент 2003 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 с полым корпусом, 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 в качестве привода толкателя использована пружина сжатия, установленная в заполненной жидкостью полости с возможностью взаимодействия с толкателем и изолированная от влияния агрессивной среды. Отверстия в корпусе обратного клапана, предназначенные для сообщения с затрубным пространством, расположены выше уровня промежуточного положения обратного клапана, 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 насоса в работе ниже уровня замковой опоры; на фиг.3 - продольный разрез насоса ниже уровня замковой опоры при спуске колонны насосно-компрессорных труб в скважину.

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 (НКТ), содержит уплотнительное кольцо 12, зафиксированное переходником 13, который в свою очередь фиксирует седло 14 обратного клапана (фиг.2), 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 верхней направляющей 20 под толкатель 21. Хвостовик 9 снабжен отверстиями 22, 23 для прохождения жидкости и наконечником 24, контактирующим с шариком 18 в процессе работы.

Приводом обратного клапана 18 служит пружина сжатия 25, установленная в изолированной полости 26 корпуса 15 обратного клапана с возможностью взаимодействия с толкателем 21. Полость 26, заполненная жидкой смазкой, изолирована от влияния агрессивной среды, имеющей место в некоторых сортах добываемой нефти, что предотвращает образование вакуума в полости 26 и корродирование такой ответственной детали, как пружина 25, и обеспечивает надежную работу обратного клапана. Пружина 25 расположена между шайбой 27 с отверстиями 28 и крышкой 29. Толкатель 21 расположен в верхней 20 и нижней 30 направляющих с уплотнительными кольцами одинакового типоразмера 31, 32, соответственно, и прокладкой 33.

При спуске НКТ 11 обратный клапан 18 (фиг.2) занимает промежуточное положение 34 (фиг. 3). При этом толкатель 21, находящийся под действием пружины 25, фиксируется срезным элементом 35 (например, из алюминиевой проволоки), установленным в общем отверстии 36. Причем с целью исключения заклинивания толкателя 21 в нижней направляющей 30 из-за отделенного 37 срезного элемента отверстие 36 в толкателе 21 выполнено с переходом в продольный паз 38 (фиг.3) с наклонным к периферии основанием 39, что способствует гарантированному сползанию отделенного 37 срезного элемента (фиг.2) и, следовательно, предотвращает заедание последнего в нижней направляющей 30.

Скважинный штанговый вставной насос работает следующим образом.

Обратный клапан, собранный в промежуточном положении 34 (фиг.3) 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 через фильтр 17, отверстия 19, седло 14 и переходник 16. 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 (фиг. 1). При посадке шпинделя 6 на замковую опору хвостовик 9 ударяет по шарику 18 обратного клапана (фиг.2), что передается на толкатель 21, связанный со срезным элементом 35, и происходит срез последнего. Отделенный кусок 37 срезного элемента сползает с наклонного основания 39 отверстия 36 толкателя 21 (фиг.3). Обратный клапан занимает рабочее положение 18 (фиг. 2), оказавшись между наконечником 24 хвостовика 9 и толкателем 21, находящимся под действием пружины 25.

При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан (не показаны) закрывается, всасывающий клапан 4 (фиг.1) открывается. Добываемая жидкость через фильтр 17, отверстия 19, 23 (фиг.2), полый шпиндель 6 (фиг.1), всасывающий клапан 4 попадает в полость цилиндра насоса. При этом 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 из колонны НКТ происходит его срыв с замковой опоры. Хвостовик 9 при этом отходит от обратного клапана 18, оставшегося один на один с толкателем 21 (фиг.2), находящимся под действием пружины 25, который одновременно с хвостовиком 9 переводит обратный клапан 18 в закрытое положение 40 (фиг.2). При этом смазка, находящаяся в полости 26, перетекает через отверстия 28 шайбы 27, через которую усилие пружины 25 передается на толкатель 21 с обратным клапаном 18. Перемещение сообщенного с внешней средой толкателя 21 по направляющим 20, 30 с одинаковым внутренним диаметром не вызывает изменения объема полости 26, что обуславливает нормальную работу уплотнительных элементов 31, 32, соответственно.

Таким образом, полость НКТ и затрубное пространство скважины оказываются разделенными, что позволяет произвести замену насоса без глушения скважины и положительно отражается на рентабельности добычи нефти.

Применение замковой опоры под наибольший типоразмер применяемых насосов позволяет сделать переход на другой типоразмер насоса без подъема НКТ.

Вставной скважинный штанговый насос предназначен для использования в технике добычи нефти при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности. В качестве привода толкателя использована пружина сжатия, установленная в заполненной жидкостью полости с возможностью взаимодействия с толкателем и изолированная от влияния агрессивной среды. Отверстия в корпусе обратного клапана, предназначенные для сообщения с затрубным пространством, расположены выше уровня промежуточного положения обратного клапана. Отверстие под срезной элемент в толкателе выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием. Применение такого насоса позволяет произвести его замену без глушения скважины, что положительно отражается на рентабельности добычи нефти, а введение замковой опоры под наибольший типоразмер применяемых насосов позволяет сделать переход на другой типоразмер насоса без подъема НКТ. 3 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 с полым корпусом, гидравлически сообщенного с затрубным пространством скважины, установленный в направляющей под обратным клапаном с возможностью взаимодействия с последним толкатель, связанный с приводом и срезным элементом, отличающийся тем, что в качестве привода толкателя использована пружина сжатия, установленная в заполненной жидкостью полости с возможностью взаимодействия с толкателем и изолированная от влияния агрессивной среды, причем отверстия в корпусе обратного клапана, предназначенные для сообщения с затрубным пространством, расположены выше уровня промежуточного положения обратного клапана, а отверстие под срезной элемент в толкателе выполнено с переходом в продольный паз с наклонным к периферии основанием.