Скважинный штанговый насос Советский патент 1983 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скважинным штанговым насосам для добычи нефти, и может быть использовано для откачки газожидкостных смесей из скважин. По основному авт. св. № 769087 известен скважинный штанговый насос, содержаш,ий корпус с цилиндром, прием которого оборудован всасываюш.им клапаном, и установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в рабочей полости цилиндра проходной плунжер с верхним расположением нагнетательного клапана, а также снабженный расположенным на приеме дополнительным насосом. выполненным в виде установленных в корпусе дифференциального порщня с образованием полостей, одна из которых со стороны меньшей площади поршня и полость над большей площадью поршня гидравлически сообщены с рабочей полостью цилиндра, и всасывающего кл апана, причем поршень со стороны большей площади подпружинен и имеет нагнетательный клапан 1. Недостатком известного скважинного щтангового насоса является то, что при расположении пружины внутри цилиндра дополнительного насоса из-за его ограниченных диаметральных размеров усилие пружины незначительно и, как следствие, незначительно повыщается давление и степень сжатия газожидкостной смеси в рабочем объеме основного насоса, что снижает эффективность откачки. Кроме того при использовании основного насоса вставного типа с верхним расположением замковой опоры возможен переток откачиваемой жидкости при ходе плунжера вверх через канал в стенке цилиндра на прием насоса через всасывающий клапан. Это снижает эффективность работы известного насоса и сужает область его применения. Целью изобретения является повышение эффективности эксплуатации при откачке газированных жидкостей путем увеличения степени сжатия газожидкостной смеси и расщирения области применения. Указанная цель достигается тем, что в скважинном щтанговом насосе, содержащем корпус с цилиндром, прием которого оборудован всасывающим клапаном, и установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в рабочей полости цилиндра проходной плунжер с верхним расположением нагнетательного клапана, а также снабженным расположенным на приеме дополнительным насосом, выполненным в виде установленных в корпусе дифференциального поршня с образованием полостей, одна из которых со стороны меньшей площади поршня и полость над большей плош,адью поршня гидравлически сообщены с рабочей полостью цилиндра, и всасываюшего клапана, причем поршень со стороны большей площади подпружинен и имеет нагнетательный клапан, пружина дифференциального поршня установлена снаружи корпуса дополнительного насоса, цилиндр, которого связан с приемом основного насоса посредством направляющих элементов. Кроме того, нижняя часть корпуса дополнительного насоса снабжена вертикальными окнами, а дифференциальный поршень - трубчатым перфорированным толкателем с упором, размещенным над пружи„ой и установленным с возможностью пеустановленнымремещения в вертикальных окнах. На фиг. 1 схематично представлен скважинный штанговый насос в крайнем нижнем положении плунжера основного насоса „ дифференциального поршня дополнительтт г ного насоса, общий вид; на фиг. 2 - то же, в крайнем верхнем положении. Скважинный щтанговый насос содержит основной насос с корпусом (не показаны) Цилиндром 1, прием которого оборудован всасывающим клапаном 2, и установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в рабочей полости 3 цилиндра 1 проходной плунжер 4 с верхним расположением нагнетательного клапана 5, а также снабжен расположенным на приеме дополнительным насосом (не показан),- выполненным в виде установленных в корпусе 6 цилиндра 7 и дифференциального поршня 8 со ступенями меньшей 9 или большей 10 площадей с образованием полостей, одна из которых 11 со стороны ступени с меньшей площадью 9 поршня и полости 12 и 13 со стороны ступени с большей площадью 10 поршня. Полости 11 над ступенью с меньшей площадью 9 порщня гидравлически сообщены с рабочей полостью 3 цилиндра 1 основного насоса каналом 14, а полость 12 над ступенью с большей площадью 10 порщня - каналом 15 и каналом непосредственно в самом узле всасывающего клапана 2. Полости 12 и 13 гидравлически сообщены каналом, находящимся в узле всасывающе-нагнетательного клапана 16, который расположен со стороны ступени с большей площадью 10, подпружиненного пружиной 17 дифференциального, порщня 8. Пружина 17 дифференциального лоршня 8 установлена снаружи корпуса 6 дополнительного насоса, цилиндр 7 которого связан с приемом основного насоса посредством направляющих элементов 18 и 19. Нижняя часть корпуса 6 дополнительного насоса снабжена вертикальными окнами 20, а диф-ференциальный порщень 8 - трубчатым перфорированным толкателем 21 с упором 22, размещенным над пружиной 17 и уставовленным с возможностью перемещения в вертикальных окнах 20.

Корпус и цилиндр 1 основного насоса посредством замковых пружин 23 и опоры, 24 установлен в насосных трубах 25 и снабжен каналом 26 для гидравлического сообщения рабочей полости 3 цилиндра 1 с каналом 27 вокруг его корпуса. Проходной плунжер 4 закреплен на колонне насосных штанг 28. Ступень с больщей площадью 10 поршня снабжена проходными каналами 29. Пружина 17, установленная снаружи корпуса 6, опирается на его торец 30.

Насос работает следующим образом.

В рабочем положении основной насос удерживается замковой пружиной 23 в замКОБОЙ опоре 24. При этом прием насоса герметически сообщен с цилиндром 7 дополнительного насоса посредством направляющих 18 и 19.

В крайнем нижнем положении (фиг. 1) плунжера 4 основного насоса на дифференциальный поршень 8 сверху воздействует высокое давление столба перекачиваемой жидкости в насосных трубах 25 последовательно через каналы 26, 27 и 14. При этом нагнетательный, клапан 5 открыт, а всасывающий клапан 2 закрыт. Под воздействием перепада давлений дифференциальный поршень 8, толкатель 21 и упор 22 находятся в крайнем нижнем положении, а пружина 17 - в сжатом состоянии, причем всасывающе-нагнетательный клапан 16 открыт, 1-1.1

При ходе плунжера 4 вверх происходит

всасывание жидкости в рабочую полость 3 цилиндра 1 основного насоса последовательно через вертикальные окна 20, перфорированный толкатель 21, всасывающе-нагнетательный клапан 16, проходные каналы 29, каналы 15 и всасывающий клапан 2. При этом в рабочей полости 3 цилиндра 1

поддерживается пониженное давление, равное давлению на приеме насоса. Перфорированный толкатель 21, кроме основной функции по передаче усилий на пружину 17, благодаря наличию перфорационных каналов (не показаны) в нем обеспечивает возможность дополнительной сепарации откачиваемой газированной жидкости, что способствует увеличению эффективности ее откачки.

В крайнем верхнем положении, плунжер 4 своим нижним торцом проходит канал 26 и открывает его, сообщая таким образом полость высокого давления над дифференциальным порщнем 8 с областью пониженного давления в рабочей полости 3 цилиндра 1.

Под воздействием силы сжатия пружины 17 дифференциальный поршень 8 повышает давление в рабочей полости 3 цилиндра I основного насоса, что обеспечивает дополнительную степень сжатия откачиваемой газированной жидкости, и как следствие, возможность нагнетания дополнительной порции жидкости в цилиндр 1 основного насоса. Внешнее расположение пружины 17 на корпусе 6 дополнительного насоса позволяет повысить давление сжатия газожидкостной смеси за счет создания возможности применения пружин с повышенной жесткостью, что, в свою очередь, позволит повысить эффективность откачки. . Обеспечение соединения основного насоса с дополнительным посредством направляющих элементов расширяет область применения скважинного насоса, так как. становится возможным применять как невставные, так и вставные штанговые насосы как с нижней, так и с верхней посадкой в замковой опоре.

4

Фиг. 2

г

/7

1. СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС по авт. св. № 769087, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации при откачке газированных жидкостей путем увеличения степени сжатия газожидкостной смеси и расширения области применения, пружина дифференциального поршня установлена снаружи корпуса дополнительного насоса, цилиндр которого связан с приемом основного насоса посредством направляющих элементов. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что нижняя часть корпуса дополнительного насоса снабжена вертикальными окнами, а дифференциальный поршень - трубчатым перфорированным толкателем с упором, размешенным над пружиной и установленным с возможностью перемещения в вертикальных окнах.