Плунжер скважинного штангового насоса Советский патент 1987 года по МПК F04B53/14 F04B47/02 

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности.к скважи.нным: 1итан- грвым насосам, а именно к их илунжерам, и может быть использовано при откачке пластовых жидкостей из скважины преиму- и ественно в длипноходовом режиме работы насоса.

Цель изобретения - повь шение эффективности в эксплуатации.

На фиг. 1 схематично представлен сква- жинный штанговый насос с плунжером, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. 1; па фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1.

Плунжер 1 установлен в цилиндре 2 сква- жинпого штангового насоса 3 и содержит полый корпус 4 со сквозными пазами 5, герметизированными эластичным уплотнителем 6. Наружная поверхность полого корпуса 4 сверху и снизу снабжена кольцевыми выступами 7 с закрепленными в них в прорезях 8 наклонно, ребром к ко зпусу, плоскими пластинами 9 из износостойкого .материала. Сквозные пазы 5 выполнены продольными и расположены в промежутке между кольцевыми выступами 7 равномерно по всему 1ериметру полого корпуса 4, при этом эластичный уплотнитель 6 расположен и в пространстве между плоскими пластинами 9. Плунжер 1 выполнен из по меньшей .мере двух секций 10, а наклон плоских пластин 9 в каждой последующей секции выполнен в сторону, противоположную наклону плоских пластин 9 предыдущей секции. Цилиндр 2 насоса 3 представлен колонной насоспо- компрессорных труб 11, причем в свободном состоянии плунжера 1 в колонне насосно- кОмпрессорных труб 11 имеется зазор 12 между трущимися поверхностями плунжера и насосно-компрессорных труб. Плуня ер 1 снабжен нагнетательным клапаном 13.

Крепление эластичного уплотнителя 6 осуществляется способом вулканизации или другими известными способами гуммирования. При этом плоские пластины 9 укладываются и закрепляются в прорезях 8 кольцевых выступов 7 с наклоно.м к оси полого корпуса 4 так, чтобы нижняя часть первой пластины совпала с проекцией начала второй пластины, а нижняя часть последней - с проекцией начала третьей пластины и т. д. Размещением плоских пластин с указаипым наклоном достигается положение, при котором контактная линия па ребрах плоских пластин со стенкой насосно-компрессорных труб на проекции плуижера оказывается сплошной. При снлопдном контакте плоских пластин по периметру секции плунжера основное усилие при деформации стенки полого корпуса от внутреннего давления воспринимается пластинами.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Плунжер скважинного штангового насоса работает следующим образом.

В начале хода плунжера 1 вверх .закрывается нагнетательный клапан 13 и на плунжере создается давление жидкости, при этом рабочее давление насоса 3 начинает деформировать стенку полого корпуса 4 каждой секции 10 п.чупжера. Эластичный уплотнитель 6 и металлическая стенка (не показана) секции 10 деформируются одновременно на местах наличия продольных сквозных пазов 5, так как стенка полого корпуса 4 при этом практически не испытывает кольцевых (меридиональных) напряжений. Это об ьяс- няется отсутствием сплошности 1металличе- ской стенки полого корпуса в интервале между кольцевыми выступами 7. С увеличением внутреннего давления в плунжере 1 увеличивается деформация эластично1 о уплотнителя 6, армированного плоской п.части- ной 9 из износостойкого материала, и металлической части, армированной э.ластичным уилотнителем 6 (. 2). При этом эластичный уплотнитель 6 Fie выходит за пределы наружной грани нлоских пластин 9 и не срезается и ерохонатыми участками насосно- комнрессорных труб ll. При увеличении внутреннего давления и, соответственно, деформации секн.ии 10 плунжера 1 исчезает зазор 12 между трущимися поверхпостями пары плунжер 1 - цилиндр 2, чем обеспечивается герметичность этой пары, а следо- вате.чьно, уменьп1ается утечка л идкости и повышается объе.м подачи насоса.

При наличии некоторой Ц1е юховатости на стенке насос110-комг рессорных труб 11 в момент движения секции 10 плунжера 1 вверх наклонно установленная плоская пластина 9 своей наружной гранью скользит по выступу шероховатого места. В момент скольжения грани плоской пластины 9 по выступу на стенке иасосно-компрессорной трубы возникает П011еречиая сила, которая стремится повернуть секп,ию плунжера. При ходе плунжера вверх по пюроховатому месту на стенке насосно-компрессорных труб по- неречная сила поочередно поворачивает его в ту или иную сторону. Величина угла поворота секции плунжера связана с длиной и углом наклона пластин. Такие новороты плунжера предотвран1аЮт скручивание тягового органа (не показан), т. е. устраняется одна из причин его обрыва. В плунжере должно быть четное количество секций для обеенечения возможности раскручивания тягового органа в обратную сторону. Плунжер также поворачивается и при прохождении места, г.г1,е имеется пебольп1ая эллиптичность сечения насосно-компрессорпой трубы. Повороты секций плунжера позволяют перекрыть некоторые каналы утечек жидкости в трущейся паре цилиндр - плунжер. Кроме того, при ходе плунжера с поворотом достигается некоторое у.меньшение силы трения между цилиндром и плупжером.

При ходе плунжера 1 вверх эластичный уплотнитель 6 не может выдавливаться в пространство между торцами соединяемых муфтами (не показаны) насосно-компрес- сорных труб 11, так как сила адгезии эластичного уплотнителя 6 на поверхности плоских пластин 9 удерживает уплотнитель от попадания в зазор на стыке труб.

При ходе плунжера 1 вниз открывается нагнетательный клапан 13 и снимается разность давления на плунжере, а высота столба жидкости в колонне насосно-компрессор- ных труб 11 удерживается закрытым приемным клапаном (не показан) насоса 3. Деформированная стенка плунжера возвращается в исходное положение, и образуется зазор 12 между трущимися поверхностями плунжера и цилиндра (насосно-компрессорной трубы). Плунжер при ходе вниз практически не испытывает силы трения о стенки труб.

- Л

5

0

Формула изобретения

1.Плунжер скважинного штангового насоса, содержащий полый корпус со сквозными пазами, герметизированными эластичным уплотнителем, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности в эксплуатации, наружная поверхность полого корпуса сверху и снизу снабжена кольцевыми выступами с закрепленными в них наклонно, ребром к корпусу, плоскими пластинами из износостойкого материала, сквозные пазы выполнены продольными и расположены равномерно по всему периметру полого корпуса, при этом эластичный уплотнитель расположен и в пространстве между плоскими пластинами.

2.Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из по меньшей мере двух секций, а наклон плоских пластин в каждой последующей секции выполнен в сторону, противоположную наклону пластины предыдущей секции.

фиг. 2.

д сригА

8-6

CPU г. 5

Изобретение м. б. использовано при откачке пластовых жидкостей из скважины преимущественно в длинноходовом режиме работы насоса. Цель изобретения - повышение эффективности в эксплуатации. В кольцевых выступах 7, выполненных сверху и снизу на наружной поверхности полого корпуса, закреплены наклонно, ребром к корпусу, плоские пластины 9 из износостойкого материала. Продольные сквозные пазы расположены равномерно по всему периметру полого корпуса. В пространстве между пластинами 9 расположен эластичный уплотнитель 6. В результате увеличивается объемная подача насоса за счет уменьшения утечек жидкости и уменьшается сила трения между цилиндром и плунжером. 1 з. п. ф-лы, 5 ил. (Л со ND СО 4;: ГчЭ фиг.