Скважинный штанговый насос Советский патент 1984 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к технике дли добычи нефти, в частности к скважин |ым штанговым насосам, и может быть иеио;1ьзовано при откачке из скважин |-ази)ованных н.тастовых жидкостей, а также нри разработке месторождений с применением внутрии.частового орения. характеризующегося высоким азовым ijiaKTopoM нродукции скважин.

По основному авт. св. № 964231, известен скважинный нгганговый насос, содержаний ци;|индр с всасывающим кланано.м. соединенный с колонной иолых 1нтан плунжер с нагнетательн1.1м клананом и обводными кана.тами, но менЕдией .мере один подпружиненный неренускной кланан, С(юбн1енный с нод11;|унжерной нолостью и установленный в газоотводящем трубопроводе, и коль 1евое нространство, образованное колоннами насосных труб и полых нианг, нри этом обводные каналы снабжены сменными Н1туцерами с калиброван)1ыми отве)стиями, а каждый неренускной KJiaiiaH нодпружинен со стороны газоотводяикмч; трубопровода 1 .

Недостатком известногс} скважинно1о штангового насоса является невозможность использования .:. ЮДье.ма на поверхность добываемой из скважины пластовой жидкости колонп1,1 насосных труб, а также отвода жидкости из наднлунжерной нсхтости цилиндра в его нодн.тунжерную полость через один из перепускных клапанов. Это, в свою очеред1, снижает )фективность насоса в экснлуатации.

Цель изобретения по)ып1ение :((})фективпости при г ксилуатапии.

Указанная пель дости1ается тем, что п скважинном П1тан1оно 1 iiacoce перепускные клапан1)1 установ.тены на ()aзличнf lx уровнях.

Кроме того, газоотводя1пий трубонро1и)Д выполнен в затрубном пространстве, которое связано с кольцевым нрост)анством носредств(м отверстий, дополнительно вынолненных в колонну насосных труб, а колонна полых штанг снабжена доио.тните.1ьным полым н.тунже)ом с отверстиями и колонной сплошных П1танг, связанных с верхней частью дополнительного полого плунжера, приче.м колонна полых идравлически сообгцена с колонной насосных труб через отверстия в дополнительном плунжере.

На фиг. 1 схематично представ.тен скважинный пгганговый насос, при выполнении газоотводящего трубопровода в кольпевом пространстве, образованно.м колонна.ми насосных труб и no.Tiiix П1тап1 вид; на фиг. 2 то же, при выно.тнении газоотводяшего трубонровода в затрубном пространстве скважины при ходе 11;1унжера вверх; на (})И1 3то же, при ходе плунжера

вниз.

Скважинный нгганговый насос содержи цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2, соединенный с ко.юшюй полых штанг 3 основной п.|упжер 4 с нагнета ге.тьным клапаном Г) и обводными каналами fi, по .меньшей .мере одик цодпружиненный перепускной клапан 7, сооб цепп|,|й с подилу нжерной полостькг 8 и устапов;1еп}1ый в газоотводящем трубопроводе 9, и ко,тьцевое пространство 10, образованное ко;1онна.ми насосных труб 11 и полых П1танг 3. Обводные каналы 6 снабжены еме)1ны.1и П1туцера.ми с ка.жброванными отверстиями (не показаны), а каждый перепускной клана) подпружинен пружин{)й 12 со стороны газоотводящего трубонровода 9, причем перепускные клапаны 7 установ.тепы на разных уровнях. При этом газоотводящий трубопровод 9 вынолнен в кольцевом нространстве 10 (фиг. 1) или в затрубном пространстве 13 скважины, образованном эксплуатационной колонной труб 14 и ко.тонной насосных труб 1 (фиг. 2 и ;).

В с.тучае, К(и да 1-азо(.)тводн1иий трубопровод выполнен в затрубном пространстве 13 скважины ((})иг. 2 и 3), последнее связано с К(х1ьцевьгм пространство.м 10 гизсредством отверстий 15, дополнительно выполnenHhjix в колонне насосных труб И.

При это.м, колонна полых штанг 3 снабжена дополнительны.м полым плунжером

16с отве|)стиями 17 и ко, онной сплошных П1танг 18, связанных с верхней частью дополнительного полого плунжера. Колонна полых 1нтан1 3 гидравлически сообщена с колонной насосных труб 11 через отверстия

17в дополнительном плунжере 16.

R зависимости от динамического уровня жидкости и r-a;iOBoro ({)актора в скважине перепускные клапаны 7 регулируются таким образом, что при хо.че основного плунжера 4 вверх они не закрываются скоростным напором аза, проходящего по обводным каналам 6 из подплунжерной полости 8.

Принцип действия скважинно О штангового насоса осмюван на следующих неравенствах, характеризующих его работу.

Х(хт п,1унже;)а вверх (цик;1 всасывания)

0

f кол.Р„ РК

Cx-J

.Ход плунже|)а вниз (цик.1 нагнетания)

.Л. + РЛ.К . Г)

где Рд -давление в подплунжерной но;1остп 8 ци;1индра 1 насоса; РКОЯ-дав;1ение к затрубном пространстве 13 скважины, образованном колонной насосных труб 14 и эксп;1уатапионной колонной 15 выше Д11памическо1о уровня; РП.К. - лявление |ружипы перепускного

клапапа 7.

11ерепускной к.танан 7, установленный над основпьгм плунжером 4 насоса, предназначен д;1я отвода газа и.5 подп.1унжерной полости 8 пилинд)а 1 в eio надп.1 нж1рнук) поло(Ль 19. Ла.1ее /аз по кольцевому пространству 10 (фиг. 1) или затрубному пространству 13 (фиг. 2 и 3) скважины отводится на поверхность.

Перепускной клапан 7, установленный, например, ниже верхнего торца основного плунжера 4, предназначен для перепуска жидкости, попадающей по зазорам рабочей пары плунжер-цилиндр, а также через перепускной клапан, установленный, например, при запаздывании его закрытия над основным плунжером, из надплунжерной полости 19 цилиндра 1 насоса в его подплунжерную полость 8. Расположение перепускных клапанов на разных уровнях позволяет свободный переток газа через клапан, установленный, например, над основным плунжером, и не допускает подниматься уровню жидкости в надплунжерной полости 19 цилиндра 1 насоса намного выше клапана, установленного, например, ниже верхнего торца основного плунжера. Отверстия 15, дополнительно выполненные в колонне насосных труб 11, расположены на таком уровне, что гидродинамическая связь кольцевого пространства 10 с эатрубным пространством 13 скважины осуществляется как при ходе основного плунжера 4 вверх, так и вниз, при этом отверстия должны находиться над динамическим уровнем жидкости в скважине.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

При ходе плунжеров 4 и 16 вверх (фиг. 2) открывается всасывающий клапан 2 насоса. Перепускные клапаны 6 открыты согласно неравенству (2). Жидкость и свободный газ заполняют подплунжерную полость 8 цилиндра 1 насоса. При этом газ, занимая верхнюю часть полости 8, по одному из обводных каналов б через калиброванное отверстие его штуцера и перепускному клапану 7, расположенному над основным плунжером, согласно неравенству (1), устремляется из полости 8 в надплунжерную полость 19 и далее через отверстия

0 15 в затрубное пространство 13 скважины. В то же время из надплунжерной полости 19 в подплунжерную полость 8 через перепускной клапан 7, установленный ниже вер.хнего торца основного плунжера, и другой обводной канал 6 с калиброванным отверс5 тием его штуцера перетекает жидкость, оказавшаяся в полости 19 за счет утечек. Из насоса на поверхность пластовая жидкость поднимается по насосным трубам 11.

При ходе плунжеров 4 и 16 вниз (фиг. 3)

0 всасывающий клапан 2 закрыт. Давление в подплунжерной полости 8 возрастает, и перепускные клапаны закрываются согласно неравенству (3). Нагнетательный клапан 5 открывается, и жидкость из полости 8 перетекает в насосные трубы 11 по полой

5 колонне штанг 3 и отверстиям 17 дополнительного плунжера 16.

Использование изобретения позволит повысить коэффициент наполнения насоса и коэффициент его подачи, что, в свою очередь, способствует повышению КПД насо са. Таким образом, эффективность скважинного насоса при откачке высокогазированных пластовых жидкостей повышается.

1. СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС по авт. св. № 964231, отличающийся тем, что, с целью повышения его ;; эффективности при эксплуатации, перепускные клапаны установлены на различных уровнях. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что газоотводящий трубопровод выполнен в затрубном пространстве, которое связано с кольцевым пространством посредством отверстий, дополнительно выполненных в колонну насосных труб, а колонна полых штанг снабжена дополнительным полым плунжером с отверстиями и колонной сплошных штанг, связанных с верхней частью дополнительного полого плунжера, причем колонна полых штанг гидравлически сообщена с колонной насосных труб через отверстия в дополнительном плунжере. S (Л 00 а