Составной плунжер для плунжерного лифта Советский патент 1984 года по МПК F04B47/12 

Изобретение относится к технике для добычи нефти и может быть исполвэовано в нефтяной промьполенности при добыче нефти из забоев газовых сква ЯСИН и других горных выработок с помощыо плунжерио-лифтных установок.

По основному авт.ев, № 972055, известен составной плунжер для плунжерного Л1«{)та, включающий корпус и связанные с ним верхний и нижний клапаны, причем корпус выполнен разъ емным по плоскости, расположенной под углом к его продольной оси с возможностью ограниченного перемецения его составных частей в радиаль иом направлении Г .

Недостатком известного устройства является то, что в направлении меньших осей элементных проекций составных частйй плунжера кольцевой зазор остается больивда, порадка 2-3 мм, обуславливая наличие значительных утечек. Это, в свою очередь, не позвляет повысить производительность плунжерного лифта в необходимых пределах.

Цель изобретения - повышение производительности плунжерного лифта путем уменьшения кольцевого зазора между плунжером и лифтовыми трубами за счет радиального смещения составных частей плунжера.

Указанная цель достигается тем, что составной плунжер для плунжерного лифта снабжен по меньшей мере оди1е4 дополнительным промежуточгшм элементом, установленщлм между состаш1ыми частями плунжера и стшсуемым с верхней и нижней частями по плоскостям, повернуть) одна относительно другой на угол 90 , образованный проекциями больших полуосей эллиптических поверхностей стыкования на горизонтальную плоскость.

На фиг.1 схематично представлен составной плунжер при его движении вверх, разрез; на фиг,2 - то же, при его движении вниз; на фиг.З проекция кольцевого зазора составного плунжера; на фиг.4 - проекция кольцевого зазора плунжера составного, прототип.

Составной плунжер для плунжерного лифта включает корпус 1 и связанные с ним верхний и нижний 2 и З) клапаны, и выполнен разъемным, имея по крайней мере две части: верхнюю А и нижнюю 5, состыкованные фиксатором б по плоскости 7, расположенной под углом у его продольной оси с возможностью ограниченного перемещения его составных частей 4 и 5 в радиальном направлении. Верхний 2 и нижний 3 клапаны связаны с корпусом 1 соответственно ограничителями 8 и 9 их хода. Плунжер снабжен по меньшей мере одним дополнительным промежуточным элементом 10, установленньш между составными частями плунжера и стшсуемым с верхней 4 и нижней 5 частями соответственно по плоскостям 7 и П, повернутым одна относительно другой на угол 90°, образованный проекциями больших полуосей эллиптических поверхностей стыковани на горизонтальную плоскость, причем плоскости 7 и 11 расположены таким образом, что высшая точка А дополнительного промежуточного элемента 10 находится выше низшей точки плоскости 7. В этом случае достигается максимальное перекрытие лсивого сечения плунжерного лифта (фиг.З). Плунжер устанавливается в лифтовых, трубах 12. Йлапаны 2 и 3 имеют возможность перемещаться вверх и вниз, выходя и входя в контакт с корпусом 1 плунжера направляющими 13, Выход клапанов из плунжера ограничивается ограничителями 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении плунжер . посредством нижнего клапана 3 опирается на нижний амортизатор (не показан) лифтовых труб 12. При этом плунжер снизу закрыт клапаном 3, а сверху - клапаном 2. Вследствие подачи рабочего агента (газа) в лифтовые трубы 12 через их башмак (не показан) плунжер движется вверх (фиг.I), при этом нижний клапан 3 удерживается в закрытом положении под напором рабочего агента, а верхний 5 - под напором поднимаемого столба жидкости. При ходе плунжера вверх его составные части 4,5 и JO под действием напора рабочего агента и откачиваемлй жидкости благодаря наличию стыковых поверхностей, расположенных под углом к продольной оси плунжера, смещаются одна относительно другой в радиальном направлении, уменьшая тем самым зазор между плунжером и лифтовьми трубами 12. Так как плоскости стыкования повернуты одна относительно другой на величину центрального угла 90°, то контактирование составных частей с лифтовыми трубами будет иметь место в различных направлениях (фиг.З). Например, если части 4 и 5 будут смещаться в направлении ра диуса г под действием сил реакции в плоскости 7, то под действием сил реакции в плоскости II части 5 и Ю будут смещаться в направлениях по радиусам от г«до г.Это обес печивает дополнительное уменьшение зазора по сравнению с известным плунжером. Если в известном плунжере величина зазора определяется разностью площадей круга и эллипса (или овала), образованного смещением составных частей плунжера {фиг,4),то в предлагаемом плунжере зазор дополнительно уменьшается наложением еще одной площади зллипса в направлениях от fn до Га . При этом суммарная проек ция поперечного сечения, проходящего через части 4,5 и 10 будет иметь вид 4-х лепестковой фигуры (фиг.З). Таки образом, площадь кольцевого зазора будет уменьшена по сравнению с известным плунжером. Угол поворота ft плоскостей 7 и I1 обеспечивает номинальный зазор, который представлен четырьмя серповидными тупиковыми зонами (затушованные участки на фиг.З) Наш еньшая величина этого зазора будет при угле Я 90°, который является оптимальным. При изменении угла поворота до значений меньше 90 или больше 90, т.е. в диапазоне 45-135 зазор в тупиковых зонах уменьшается при одновременном правлении зазора в направлении угла |3 90 . Однако в этом диапазоне угла поворота величины убы вающего зазора в тупиковых зонах и появляющегося зазора практически компенсируется, что не снижает производительности установки. Если угол 45 J , то в этом случае появлянлцийся зазор становится существенно больше убывающего зазора в тупиковых зонах, что снижает производительность установки и является нецелесообразным. При достижении плунжером верхнего амортизатора (в устьевой арматуре, которая на чертеже не показана) нижний клапан 3 под действием силы его инерции, возникающей после соударения с амортизатором и направленной вниз, выдвигается вниз и удерживается ограничителем 9 его хода (фиг.2). При этом сохраняется необходимое проходное сечение в корпусе 1 плунжера, обеспечиваемое разницей площадей поперечного сечения направляющих 13. Вслед за клапаном 3 вниз движутся составные части 5 и 10, благодаря чему они отойдут от стенок лифтовых труб 12, обеспечивая раскрытие плунжера и его падение к нижнему амортизатору. После открытия нижнего клапана 3 корпус 1 плунжера под действием веса опускается вниз, что обеспечивает открытие верхнего клапана 2 под действием йапора газа. При этом также обеспечивается требуемая величина проходного канала плунх ера, в результате чего плунжер движется вниз при продолжающемся расходе через него рабочего агента (газа). Использование предлагаемого изобретения позволит в несколько раз уменьшить кольцевой зазор между плунжером и лифтовыми трубами и повысить тем самым производительность плунжерного лифта путем снижения утечек откачиваемой жидкости.

Фи.2

ФигЛ

СОСТАВНОЙ ПЛУНЖЕР ДЛЯ ПЛУН ЖЕРНОГО ЛИФТА по авт.св. № 972055, отличающийся тем, что. с целью повьшения проиэводительн сти плунжерного лифта путем умеН -тения кольцевого зазора между плунжером и лифтовыми трубами за счет радиального смещения составных частей плунжера, последний снабжен по меньшей мере одним дополнительным промежуточным элементом, установленным между составными частями плунжера и стыкуемым с верхней и нижней частями по плоскостям, повернутым одна относительно другой на угол 90°, образованный проекциями больших полуосей эллиптических поверхностей стыкования на горизонтальную плоскость.