СКВАЖИННЫЙ ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС Российский патент 2004 года по МПК F04B47/00 F04B53/14 

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

Известны глубинные штанговые насосы (М.А.Абдуллаев. Глубинные насосы. - Баку: Азнефтеиздат, 1951, с. 7), состоящие из цилиндра, всасывающего клапана и плунжера с нагнетательным клапаном. Всасывающие и нагнетательные клапана состоят из седла клапана, держателя седла клапана, шарика и клетки клапана, служащей для ограничения высоты подъема шарика.

Недостатком указанного прототипа является ограничение производительности насоса, обусловленное введением срабатывания обратных клапанов, в свою очередь, зависящим от физических свойств жидкости, например динамической вязкости. Известно, что при перекачивании скважинной жидкости высокой вязкости производительность указанных насосов существенно падает. Повышенное газосодержание также отрицательно сказывается на времени срабатывания насосов. Эффектность работы указанного насоса снижается при значительном отклонении ствола скважины от вертикали.

Наиболее близким к изобретению является глубинный штанговый насос (RU 2165010, Е 21 В 43/00, F 04 В 47/00, опубл. 10.04.2001, Бюл. №10), включающий в себя цилиндр, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, установленный в конце цилиндра удлинительный ниппель с всасывающим клапаном и втулочным упором плунжера. Всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера, а удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен заглушкой. В верхней части цилиндра выполнено отверстие, сообщенное с межтрубным пространством, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера.

Недостатком указанного прототипа является ограничение производительности насоса, обусловленное временем срабатывания обратных клапанов, в свою очередь, зависящим от физических свойств жидкости, например динамической вязкости. Известно, что при перекачивании скважинной жидкости высокой вязкости производительность указанных насосов существенно падает. Повышенное газосодержание также отрицательно сказывается на времени срабатывания насосов. Эффектность работы указанного насоса снижается при значительном отклонении ствола скважины от вертикали.

Технической задачей изобретения является:

во-первых, расширение функциональных возможностей за счет перекачивания продукции скважин на различных режимах и независимо от вязкости жидкости и содержания в ней газа,

во-вторых, расширение области применения за счет обеспечения работоспособности при любых углах наклона стволов скважин.

Техническая задача решается скважинным плунжерным насосом, содержащим заглушенный снизу цилиндр, с расположенными сбоку всасывающим и нагнетательным клапанами, плунжер.

Новым является то, что плунжер имеет кольцевые проточки, подплунжерная область сообщается с надплунжерной областью всасывающим и нагнетательным каналами через дополнительный клапан, расположенный между всасывающим и нагнетательным клапанами, при этом дополнительный клапан образован взаимодействием кольцевых проточек плунжера с боковыми каналами цилиндра, образованными всасывающими и нагнетательными каналами, а всасывающий и нагнетательный клапаны образованы взаимодействием боковых отверстий цилиндра с плунжером, причем всасывающий и нагнетающий каналы выполнены с возможностью перекрытия в верхней и нижней мертвой точках хода плунжера.

Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям “новизна” и “изобретательский уровень”.

На фиг.1 изображен скважинный плунжерный насос - нижнее положение;

На фиг.2 изображен скважинный плунжерный насос - верхнее положение;

На фиг.3 изображен скважинный плунжерный насос, выноска 1;

На фиг.4 изображен скважинный плунжерный насос, выноска 2 - каналы открыты и каналы закрыты.

Скважинный плунжерный насос (фиг.1 и 2), содержащий заглушенный снизу цилиндр 1, расположенные сбоку всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны, плунжер 4. В плунжере 4 выполнены кольцевые проточки 5. Подплунжерная область 6 сообщается с надплунжерной областью 7 всасывающим 8 и нагнетательным 9 каналами через дополнительный клапан 10. Дополнительный клапан 10 образован взаимодействием кольцевых проточек 5 плунжера 4 и боковыми отверстиями 11 цилиндра 1, образованными всасывающим 8 и нагнетательным 9 каналами. Всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны образованы взаимодействием боковых отверстий 12 и 13 цилиндра 1 и плунжером 4.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При движении плунжера 4 вверх, до верхней мертвой точки (фиг.2), открывается боковое отверстие 12 (фиг.2 и 3) всасывающего клапана 2 (фиг.2) и закрывается боковое отверстие 13 (фиг.2), продукция скважины поступает через цилиндр 1 в подплунжерную область 6 и заполняет ее до отверстий 11. Движение плунжера 4 с выполненными в нем каналами 5 приводит к периодическому открытию и закрытию отверстий 11 дополнительного клапана 10 (фиг.1), соединяющих подплунжерную область 6 и надплунжерную область 7 благодаря наличию всасывающего 8 и нагнетательного 9 каналов, а также нагнетательного клапана 3 (фиг.2). При этом происходит периодическое открытие и закрытие боковых отверстий 11 (фиг.4). При движении плунжера 4 вниз боковое отверстие 12 перекрывается, препятствуя сливу жидкости обратно в скважину. Оставшаяся часть жидкости вытесняется плунжером 4 в нижнюю емкость 6 и создает перепад давления. Под действием этого давления жидкость через отверстия 11 и кольцевые проточки 5 периодически поступает в надплунжерную область 7. Одновременно с описанным выше процессом всасывания при ходе плунжера 4 (фиг.1) вверх жидкость транспортируется на дневную поверхность. Цикл повторяется.

Использование устройства позволяет обеспечить перекачивание продукции скважин на различных режимах независимо от вязкости жидкости и содержания в ней газа, расширить область применения за счет использования в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Насос предназначен для использования в нефтяной промышленности для добычи нефти. Скважинный плунжерный насос содержит заглушенный снизу цилиндр, с расположенными сбоку всасывающим и нагнетательным клапанами и плунжер. Плунжер имеет кольцевые проточки. Подплунжерная область сообщается с надплунжерной областью всасывающим и нагнетательным каналами через дополнительный клапан, расположенный между всасывающим и нагнетательным клапанами. Дополнительный клапан образован взаимодействием кольцевых проточек плунжера с боковыми каналами цилиндра, образованными всасывающими и нагнетательными каналами. Всасывающий и нагнетательный клапаны образованы взаимодействием боковых отверстий цилиндра с плунжером, причем всасывающий и нагнетающий каналы выполнены с возможностью перекрытия в верхней и нижней мертвой точках хода плунжера. Обеспечивается перекачивание продукции скважин на различных режимах независимо от вязкости жидкости и содержания в ней газа. Значительно расширяется область применения за счет использования в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. 4ил.

Скважинный плунжерный насос, содержащий заглушенный снизу цилиндр, с расположенными сбоку всасывающим и нагнетательным клапанами, плунжер, отличающийся тем, что плунжер имеет кольцевые проточки, подплунжерная область сообщается с надплунжерной областью всасывающим и нагнетательным каналами через дополнительный клапан, расположенный между всасывающим и нагнетательным клапанами, при этом дополнительный клапан образован взаимодействием кольцевых проточек плунжера с боковыми каналами цилиндра, образованными всасывающими и нагнетательными каналами, а всасывающий и нагнетательный клапаны образованы взаимодействием боковых отверстий цилиндра с плунжером, причем всасывающий и нагнетающий каналы выполнены с возможностью перекрытия в верхней и нижней мертвой точках хода плунжера.