ДЕМПФЕР НАСОСНЫХ ШТАНГ Российский патент 2008 года по МПК F04B47/02 E21B17/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти, а именно к скважинным штанговым насосным установкам, используемым при добыче нефти.

Известно аналогичное устройство - компенсатор, входящий в состав скважинной штанговой насосной установки, включающей насос, колонны НКТ и насосных штанг и соединяющие головки верхней и нижней штанг компенсаторы. Компенсатор выполнен в виде закрепленных на колонне насосных штанг стаканов с отверстием в днище и упругим элементом (выполненным внутри цилиндрического корпуса в виде обратного клапана и средоразделителя, пространство между которыми заполнено газом), связанным с днищем стакана и головкой нижней штанги (К.Р.Уразаков и др. Нефтепромысловое оборудование для кустовых скважин. - М.: Недра, 1999, с.108).

Недостатком данного компенсатора является:

- низкая эффективность работы из-за невозможности уменьшить и регулировать инерционные нагрузки, действующие в точке подвеса колонны штанг при ее ходе вниз.

Также известно аналогичное устройство - компенсатор, входящий в состав скважинной штанговой насосной установки по патенту №2209341 (№ заявки 2002112124/06, опубликовано 27.07.2003 г.). Компенсатор выполнен в виде стакана, соединяющего головки верхней и нижней штанг, при этом стакан снабжен регулировочным средством и упругим элементом в виде тарельчатой пружины, связанной с днищем стакана и ступенью большего диаметра головки нижней штанги.

Недостатком компенсатора является:

- низкая эффективность работы из-за невозможности уменьшить инерционные нагрузки;

- конструкция имеет низкую степень надежности из-за повышенного износа трущихся поверхностей и упругого элемента вследствие изгиба и вращения колоны штанг;

- высокая жесткость упругих элементов (пружина тарельчатая), что не позволяет гасить осевые колебания от небольших нагрузок, а при высоких нагрузках при движении штанги вверх возникают удары и резонансные колебания.

Задача данного изобретения - повышение эффективности работы штанговой колонны при уменьшении инерционных нагрузок в точке подвеса штанг и снижении осевых колебаний возле глубинного насоса при ее ходе вверх-вниз.

Поставленная задача достигается тем, что демпфер насосных штанг содержит поршень, размещенный в цилиндрическом корпусе с образованием поршневой полости, при этом поршень соединен со штоком, на торце цилиндрического корпуса установлена пробка-направляющая для штока, внутри которого выполнен канал, соединяющий штоковую полость с поршневой, с установленным в нем, на торце штока жиклером для регулирования скорости перетока масла, залитого в поршневой полости, при этом в корпусе установлена одна или две пневмокамеры.

Посредством резьбы соединены поршень со штоком. Шток перемещается в пробке-направляющей. Шток имеет канал для перетока масла при работе демпфера; и жиклер, установленный на торце штока, для регулировки скорости перетока масла, что позволяет регулировать и уменьшать инерционные нагрузки. Жиклер позволяет при ходе вверх и вниз штанговой колонны с определенной скоростью перетекать жидкости (маслу) из одной полости в другую. А пневмокамера совместно с жиклером позволяет плавно гасить инерционные нагрузки, возникающие при смене направления движения колонны штанг в диапазоне длины хода и скорости движения плунжера штангового насоса.

Отличительными признаками данного изобретения является:

- наличие упругого элемента - пневмокамеры (одной или двух), которые обеспечивают плавность работы.

- наличие жиклера, позволяющего с заданной скоростью перетекать жидкости из одной камеры в другую.

На чертеже схематично представлен демпфер насосных штанг, общий вид в разрезе.

Демпфер насосных штанг снабжен цилиндрическим корпусом 1 с пробкой-направляющей 9 на торце, внутри которого помещен поршень 2. Поршень посредством резьбы соединен со штоком 3. Поршень зафиксирован контргайкой 7. Для плавной работы демпфера внутри корпуса помещена пневмокамера 5 и залито масло 11 расчетного объема. На штоке выполнен канал 10 и жиклер 6, установленный на торце штока.

Демпферы устанавливают в колонне насосных штанг с определенным шагом.

Демпфер насосных штанг работает следующим образом.

При ходе штанг вниз, в начале начинает движение шток (3) в камере корпуса (1), уменьшая объем поршневой полости (8). Масло сжимает пневмокамеру и через жиклер перетекает в штоковую полость (4). Затем начинает движение корпус (1) и закрепленная к нему следующая штанга и т.д.

При движении штанг вверх шток, перемещаясь, увеличивает объем поршневой полости, масло через жиклер из штоковой полости перетекает в поршневую полость. Пневмокамера занимает первоначальный объем. При работе глубинного насоса демпфер компенсирует инерционные и резонансные колебания за счет плавного перетока масла из одной полости в другую и сжатия пневмокамеры.

Комплект демпферов на насосных штангах снижает инерционные нагрузки на них из-за несовпадения амплитуды колебаний каждого демпфера и взаимопоглощения колебаний, уменьшая тем самым число обрывов и создавая благоприятные условия при добыче нефти.

Устройство предназначено для использования в нефтяной промышленности при добыче нефти штанговыми насосами. Демпфер насосных штанг выполнен в виде цилиндрического корпуса с пробкой-направляющей на торце. Корпус снабжен одной или двумя пневмокамерами и поршнем. Полость между ними залита маслом расчетного объема, причем поршень соединен со штоком, внутри которого выполнен канал для перетока масла. Скорость перетока регулируется жиклером, установленным на торце штока. Повышается эффективность работы штанговой колонны при уменьшении инерционных нагрузок в точке подвеса штанг. 1 ил.

Демпфер насосных штанг, содержащий поршень, размещенный в цилиндрическом корпусе с образованием поршневой полости, отличающийся тем, что поршень соединен со штоком, на торце цилиндрического корпуса установлена пробка - направляющая для штока, внутри которого выполнен канал, соединяющий штоковую полость с поршневой, с установленным в нем на торце штока жиклером для регулирования скорости перетока масла, залитого в поршневую полость, при этом в корпусе установлена одна или две пневмокамеры.