СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС Российский патент 2005 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к области добычи нефти из продуктивных пластов скважинными штанговыми насосами и может быть использовано в нефтегазовых отраслях промышленности при эксплуатации скважин.

Известны штанговые насосы для добычи нефти, содержащие цилиндр, плунжер, шток, штанги, всасывающий и нагнетательный клапаны, в которых оба клапана выполнены в виде шарика и открываются и закрываются потоком флюида при возвратно-поступательном движении плунжера в цилиндре (Адонин А.Н. Добыча нефти штанговыми насосами. - 1979. - С.7-8).

Недостатком таких конструкций является ненадежность работы нагнетательного и всасывающего клапанов скважинного штангового насоса в вязких жидкостях, так как клапаны забиваются парафинами и смолами и пропускают откачиваемую жидкость при возвратно-поступательном движении плунжера насоса.

Известны устройства штанговых насосов для открытия и закрытия нагнетательного клапана от хода колонны насосных штанг (А.С. СССР №1675577, кл. F 04 В 47/02, заявлено 16.10.89; патент РФ №2140570. F 04 В 47/00, 53/14. заявлено 19.11.98).

Недостатком этих устройств является отсутствие принудительного открытия и закрытия всасывающего клапана, который срабатывает от потока скважинной жидкости, добываемой из продуктивного пласта, низкая надежность работы клапанов из-за большой нагрузки на нагнетательный клапан.

Наиболее близким, принятым за прототип, является “Скважинный штанговый насос с шариком клапана, соединенным со штангой”. Скважинный штанговый насос содержит подвижный поршневой блок, размещенный в корпусе насоса. Внутри блока проходит в осевом направлении центральная штанга насоса. На нижнем конце штанги расположен шарик клапана. Вблизи нижнего конца поршневого блока расположено седло клапана. Штанга насоса имеет буртик, входящий в зацепление с верхним концом поршневого блока. Поршневой блок имеет кольцевой канал для прохода жидкости через этот блок. Блок совершает возвратно-поступательное перемещение внутри корпуса насоса. При рабочем ходе штока вниз осуществляется зацепление буртика с верхним концом поршневого блока. При рабочем ходе штока вверх шарик клапана прижимается к седлу и толкает поршневой блок вверх. Перекрытие седла клапана шариком и перемещение поршневого блока вверх обеспечивают перемещение вверх столба жидкости (заявка WO, №9510707, F 04 В 53/12, заявка РСТ/US/11284, заявлено 06.10.94).

Недостатком этого устройства является низкая эксплуатационная надежность в работе, связанная с большой нагрузкой на шарик и седло нагнетательного клапана, недолговечностью насоса, так как из-за больших контактных давлений в паре шарик-седло происходит разрушение рабочих поверхностей, особенно при откачке жидкости, содержащей абразивную примесь. Кроме того, из-за больших нагрузок на шарик применяется диаметр штанги увеличенных размеров, а это увеличивает дополнительные сопротивления движению жидкости.

Предложено устройство, в котором скважинный штанговый насос содержит поршневой блок, корпус, центральную штангу с буртиком, колонну насосных штанг, в котором нагнетательный клапан выполнен в виде золотниковой пары, состоящей из золотника, гильзы и центратора, причем верхняя часть золотника расположена в гильзе, а нижняя в центраторе на нижнем конце поршневого блока, а кинематическая связь золотника с колонной насосных штанг выполнена посредством центральной штанги с упором, который выдерживает нагрузку при контакте с переходником, закрепленным неподвижно на верхнем конце поршневого блока.

Предложенное устройство позволяет повысить надежность и долговечность работы скважинного штангового насоса путем снижения нагрузки на нагнетательный клапан, увеличить коэффициент наполнения насоса и уменьшить сопротивления потоку откачиваемой жидкости внутри поршневого блока.

На фиг.1 представлен принцип работы скважинного штангового насоса при ходе штанг “вверх”. На фиг.2 представлен принцип работы скважинного штангового насоса при ходе штанг “вниз” (см. сплошные стрелки).

Скважинный штанговый насос состоит из корпуса 1 с расположенным в нем поршневым блоком 2, верхняя часть которого имеет переходник 3. В нижней части поршневого блока 2 расположен нагнетательный клапан скважинного штангового насоса, выполненный в виде золотниковой пары, которая состоит из золотника 4, гильзы 5 и центратора 6. Верхняя часть золотника 4 расположена в гильзе 5, а нижняя в центраторе 6 на нижнем конце поршневого блока 2. Кинематическая связь золотника 4 с колонной насосных штанг 8 выполнена посредством центральной штанги 7. Центральная штанга насоса имеет буртик 9 и упор 10, входящие в зацепление поочередно в зависимости от хода колонны штанг 8 с переходником 3. Упор 10 выдерживает большую нагрузку при контакте с переходником 3, закрепленным неподвижно на верхнем конце поршневого блока 2.

Работает скважинный штанговый насос следующим образом. После спуска скважинного штангового насоса в насосно-компрессорные трубы НКТ, которые (фиг.1 и 2) не показаны, и закреплении в них корпуса 1 осуществляется возвратно-поступательное движение колонны штанг 8. При ходе штанг 8 “вверх” (фиг.1) золотник 4 посредством центральной штанги 7 входит в гильзу 5, перекрывая ее, а упор 10 поднимает через переходник 3 поршневой блок 2, подавая рабочую жидкость в НКТ, согласно пунктирным стрелкам.

При ходе штанг 8 “вниз” (фиг.2) буртик 9 воздействует на переходник 3, толкая поршневой блок 2, центральная штанга 7 насоса перемещает золотник 4, открывая гильзу 5, что обеспечивает протекание жидкости.

При возвратно-поступательном перемещении золотника 4 в гильзе 5 он постоянно центрируется центратором 6. Далее цикл работы насоса повторяется.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить надежность и долговечность работы скважинного штангового насоса путем снижения нагрузки на нагнетательный клапан, увеличить коэффициент наполнения насоса и уменьшить сопротивление потоку откачиваемой жидкости внутри поршневого блока.

Насос предназначен для использования в области добычи нефти из продуктивных пластов в нефтегазовых отраслях промышленности при эксплуатации скважин. Насос содержит поршневой блок, корпус, центральную штангу с буртиком, колонну насосных штанг. Нагнетательный клапан выполнен в виде золотниковой пары, состоящей из золотника, гильзы и центратора. Верхняя часть золотника расположена в гильзе, а нижняя в центраторе на нижнем конце поршневого блока. Кинематическая связь золотника с колонной насосных штанг выполнена посредством центральной штанги с упором, который выдерживает нагрузку при контакте с переходником, закрепленным неподвижно на верхнем конце поршневого блока. Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность работы скважинного штангового насоса путем снижения нагрузки на нагнетательный клапан, увеличить коэффициент наполнения насоса и уменьшить сопротивления потоку откачиваемой жидкости внутри поршневого блока. 2 ил.

Скважинный штанговый насос, содержащий поршневой блок, корпус, центральную штангу с буртиком, колонну насосных штанг, отличающийся тем, что нагнетательный клапан выполнен в виде золотниковой пары, состоящей из золотника, гильзы и центратора, причем верхняя часть золотника расположена в гильзе, а нижняя в центраторе на нижнем конце поршневого блока, а кинематическая связь золотника с колонной насосных штанг выполнена посредством центральной штанги с упором, который выдерживает нагрузку при контакте с переходником, закрепленным неподвижно на верхнем конце поршневого блока.