Скважинный вставной штанговый насос Российский патент 2023 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к вставных штанговым насосам, работающих в скважинах со сложным, искривленным стволом.

Известен скважинный штанговый насос (патент RU № 2722995, МПК F04B 47/00, опубл. 05.06.2020 Бюл. № 16), спускаемый в скважину на насосно-компрессорных трубах, включающий цилиндр, самоустанавливающийся всасывающий клапан, плунжер, самоустанавливающийся нагнетательный клапан, причем цилиндр снабжен кожухом, образующим с ним кольцевую полость и установленным с упором в верхнюю и нижнюю муфты цилиндра, при этом кожух выполнен из нескольких частей, между которыми размещены центраторы, подвижно установленные на цилиндре, причем верхняя часть кожуха соединена при помощи резьбы с верхним центратором.

Недостатками данного насоса являются сложность изготовления, сборки и обслуживания из-за необходимости наличия отдельной камеры с всасывающим насосом кожуха с центраторами и цилиндром внутри и низкая надежность из-за наличия незащищенной части цилиндра между камерой и кожухом, подверженной сильным внешним изгибающим нагрузкам при кривизне ствола скважины.

Наиболее близким по технической сущности является скважинный штанговый вставной насос (патент SU № 779636, МПК F04B 47/02, опубл. 15.11.1980), содержащий установленный в кожухе втулочный цилиндр, плунжер, верхний и нижний переводники, упорный ниппель, нижнюю замковую опору, всасывающий и нагнетательный клапаны, причем с целью повышения надежности его работы путем предотвращения радиальных колебаний цилиндра и прихватов, его в насосно-компрессорных трубах, он снабжен дополнительной замковой опорой, расположенной со стороны верхней части цилиндра, и выполненной в виде подпружиненного со стороны верхнего переводника уплотнителя-центратора, установленного на упорном ниппеле с возможностью принудительного перемещения только вниз.

Недостатками данного насоса являются сложность изготовления, сборки и обслуживания из-за наличия верхней и нижней опоры и низкая надежность из-за отсутствия центраторов внутри наружного кожуха для цилиндра насоса.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является создание скважинного вставного штангового насоса, позволяющего упростить его конструкцию за счет применения одной верхней замковой опоры и повысить надежность за счет наличия всех скользящих по цилиндру центраторов внутри кожуха, установленных на расстоянии, исключающем при работе устьевого привода заклинивание плунжера внутри цилиндра и срыв цилиндра их замковой опоры.

Техническая задача решается скважинным вставным штанговым насосом, содержащим наружный кожух, установленный в кожухе цилиндр с плунжером, всасывающим и нагнетательным клапанами, верхний и нижним переводники, нижний фильтр, замковую опору и верхний центратор.

Новым является то, что кожух выполнен с замковой опорой, установленной сверху него, внутри кожуха равномерно по длине цилиндра расположены дополнительные центраторы, причем все центраторы жестко установлены внутри кожуха с возможностью скольжения снаружи цилиндра и на расстоянии друг от друга, исключающем при работе устьевого привода заклинивание плунжера внутри цилиндра и срыв цилиндра из замковой опоры.

Новым является также то, что центраторы расположены на расстоянии друг от друга 2-2,5 м.

На фиг. 1 изображена схема насоса в продольном разрезе, установленного в скважине.

На фиг. 2 изображен увеличенный разрез А-А фиг. 1.

Скважинный вставной штанговый насос содержит наружный кожух 1 (фиг. 1), установленный в кожухе 1 цилиндр 2 с плунжером 3, всасывающим 4 и нагнетательным 5 клапанами, верхний 6 и нижним (не показан) переводники, нижний фильтр 7, замковую опору 8 и верхний центратор 9 (фиг. 1 и 2). Кожух 1 (фиг. 1) выполнен с замковой опорой 8, установленной сверху него. Внутри кожуха 1 равномерно по длине цилиндра 2 расположены дополнительные центраторы 10. Все центраторы 9 и 10 жестко установлены внутри кожуха 1 с возможностью скольжения снаружи цилиндра 2 (фиг. 1 и 2) и на расстоянии h (фиг. 1) друг от друга, исключающем при работе устьевого привода (не показан) заклинивание плунжера 3 внутри цилиндра 2 и срыв цилиндра 2 из замковой опоры 8 (показана условно). Для месторождений Республики Татарстан (РТ) эмпирическим путем определили, что центраторы 9 и 10 должны быть расположены на расстоянии друг от друга h=2-2,5 м.

Скважинный вставной штанговый насос работает следующим образом.

В скважину 11 с вскрытым перфорацией 12 продуктивным пластом 13 на колонне технологических труб 14 спускают кожух 1 с замковой опорой 8, центраторами 9 и 10. Причем кожух 1 соединен сверху верхним переводником 6 (муфта, резьба, сварки или т.п.) с колонной труб 14, а снизу - нижним переводником (муфта, резьба, сварки или т.п.) с хвостовиком 15 (показан условно). Колонну труб 14 после спуска в скважину фиксируют на устье (не показано) скважины 11. В колонну труб 14 на штангах 16, соединенных с плунжером 3, спускают цилиндр 2 с плунжером 3, всасывающим 4 и нагнетательным 5 клапанами и фильтром 7 до взаимодействия с замковой опорой 8, в которой цилиндр 2 верхней частью герметично фиксируется. На форму замковой опоры 8, вид крепления и герметизации в ней цилиндра 2 автор не претендует, так как замковые опоры 8 различной конструкции широко известны из открытых источников и технической документации. За счет центраторов 9 и 10 цилиндр 2 (фиг. 2) устанавливается практически соосно относительно кожуха 1, несмотря на любую кривизну ствола скважины 11, а также перемещение внутри плунжера 3, и исключая перекос цилиндра 2 в замковой опоре 8, обеспечивая надежное их соединение и герметизацию.

После фиксации цилиндра 2 (фиг. 1) в замковой опоре 8, что фиксируется снижением веса спускаемого насоса на колонне штанг 16, регистрируемым устьевым индикатором веса (УИВ - не показан). При этом плунжер 3, перемещается в нижнее положение относительно цилиндра 2. Устье скважины 11 оборудуют устьевой арматурой (не показана), а колонну штанг 16 соединяют с устьевым приводом, который запускают в работу для передачи возвратно-поступательного движения через штанги 16 плунжеру 3. При ходе вверх плунжер 3 за счет закрытого нагнетательного клапана 5 выдавливает из надплунжерной полости цилиндра 2 жидкость через отверстия 17 цилиндра 3 в колонну труб 14, создавая разрежение в подплунжерной полости цилиндра 2, за счет чего всасывающий клапан 5 открывается и жидкость из продуктивного пласта13 через перфорацию 12, хвостовик 15 фильтр 7 и всасывающий клапан 4 поступает в цилиндр 2. При ходе вниз плунжер 3 создает избыточное давление в подплунжерной полости цилиндра 2, открывая нагнетательный клапан 5 и закрывая всасывающий клапан 4. В результате жидкость из подплунжерной полости цилиндра 2 через нагнетательный клапан 5 и отверстия 18 плунжера 3 перетекает из подплунжерной полости в надплунжерную. Далее циклы повторяются и жидкость (продукция пласта 13) при помощи насоса по колонне труб 14 поднимается на поверхность из скважины 11. При этом за счет скользящей посадки относительно центраторов 9 и 10 цилиндра 2 нивелируется незначительное его удлинение и сжатие при изменении давления внутри, что исключает изгибание и перекос цилиндра 2 в кожухе и, как следствие, исключается заклинивание плунжера 3 внутри цилиндра 2 и срыв цилиндра 2 из замковой опоры 8. А наличие только одной замковой опоры 8 значительно упрощает конструкцию вставного насоса.

Предлагаемый скважинный вставной штанговый насос позволяет упростить его конструкцию за счет применения одной верхней замковой опоры и повысить надежность за счет наличия всех скользящих по цилиндру центраторов внутри кожуха, установленных на расстоянии, исключающем при работе устьевого привода заклинивание плунжера внутри цилиндра и срыв цилиндра из замковой опоры.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к вставным штанговым насосам, работающим в скважинах со сложным, искривленным стволом. Скважинный вставной штанговый насос содержит наружный кожух 1, установленный в кожухе 1 цилиндр 2 с плунжером 3, всасывающим и нагнетательным клапанами 4 и 5, верхний переводник 6 и нижний переводник, нижний фильтр 7, замковую опору 8 и верхний центратор 9. Кожух 1 выполнен с опорой 8, установленной сверху него. Внутри кожуха 1 равномерно по длине цилиндра 2 расположены дополнительные центраторы 10. Все центраторы 9 и 10 жестко установлены внутри кожуха 1 с возможностью скольжения снаружи цилиндра 2 и на расстоянии друг от друга, исключающем при работе устьевого привода заклинивание плунжера 3 внутри цилиндра 2 и срыв цилиндра 1 из опоры 8. Изобретение направлено на упрощение конструкции и повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Скважинный вставной штанговый насос, содержащий наружный кожух, установленный в кожухе цилиндр с плунжером, всасывающим и нагнетательным клапанами, верхний и нижний переводники, нижний фильтр, замковую опору и верхний центратор, отличающийся тем, что кожух выполнен с замковой опорой, установленной сверху него, внутри кожуха равномерно по длине цилиндра расположены дополнительные центраторы, причем все центраторы жестко установлены внутри кожуха с возможностью скольжения снаружи цилиндра и на расстоянии друг от друга, исключающем при работе устьевого привода заклинивание плунжера внутри цилиндра и срыв цилиндра из замковой опоры.

2. Скважинный вставной штанговый насос по п. 1, отличающийся тем, что центраторы расположены на расстоянии друг от друга 2-2,5 м.