Глубинная поршневая гидромашина Советский патент 1988 года по МПК F04B47/06 

//7 /// /// /w /// //////

Фиг.1

1

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к глубинным порилне- вым гидромашинам свободного типа, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для откачки пластовых жидкостей из скважины.

Цел изобретения - повышение производительности.

На фиг. 1 схематично представлена глубинная поршневая гидромашина при ходе ее поршней вниз, обший вид; на фиг. 2 - то же, при ходе поршней вверх.

Глубинная поршневая гидромашина свободного типа для откачки жидкости из скважин содержит корпус 1, установленные в корпусе 1 и разделенные поперечной перегородкой 2 силовые цилиндры насоса 3 и двигателя 4 с верхним 5 и нижним 6 уплотненными в корпусе ограничительными дниш,ами, размешенные в полостях цилиндров насоса 3 и двигателя 4 поршни 7 и 8, делящие полость цилиндра насоса 3 на верхнюю 9 и нижнюю 10 полости и связанные пустотелой тягой 11 с расположенным по оси гидромашины каналом 12, распределитель 13 потока жидкости в виде основного 14 и вспомогательного 15 золотников. В гидромашине также выполнены каналы 16 и 17 соответственно для подвода рабочей и отвода добываемой жидкостей, всасываюшая полость 18 насоса, сооб- шенная с продуктивным пластом 19 скважины (не обозначена), и клапаны 20 и 21 насоса и 22 и 23 двигателя. Полость цилинд- ра двигателя 4 размешена между полостями 9 и 10 цилиндра насоса 3. Верхняя полость 9 цилиндра насоса 3 гидравлически сообше- на с продуктивным пластом 19 скважины через канал 2 пустотелой тяги 11, установленной с возможностью вывода ее нижнего конца (не обозначен), снабженного обратным клапаном 24, во всасываюшую полость 18 насоса. Распределитель 13 потока рабочей жидкости установлен в поперечной перегородке 2. Клапаны 20 и 21 насоса установлены в нижнем 6 ограничительном днище с возможностью сообщения нижней 10 полости цилиндра насоса 3 с каналом 17 отвода добываемой жидкости при ходе поршней 7 и 8 вниз и всасывающей полостью 18 насоса при ходе поршней 7 и 8 вверх. Клапаны 22 и 23 двигателя 4 установлены в верхнем 5 ограничительном днище и поршне 7 насоса 3 с возможностью сообщения канала 16 для подвода рабочей жидкости и верхней 9 полости цилиндра насоса 3 через канал 12 пустотелой тяги 11 с полостью цилиндра двигателя 4, соответственно выше и ниже поперечной перегородки. 2.

Корпус 1 снабжен уплотнением 25, через которое в нем установлена поперечная перегородка 2, и обратным клапаном 26. Сам корпус 1 размешен в обсадной колонне 27 скважины посредством пакера 28 и связан с колонной насосных труб 29.

10

15

20

25

30

8104

Распределитель 13 потока жидкости в виде основного 14 и вспомогательного 15 золотников установлен с возможностью гидравлического сообщения с каналами 16 и 17 для подвода рабочей и отвода добываемой жидкости посредством соответственно окон 30 и 31.

Нижний торец 32 нижнего 6 ограничительного днища корпуса 1 установлен с возможностью воздействия на него столба отводимой добываемой жидкости по каналу 16.

Глубинная поршневая гидромашина работает следующим образом.

Корпус 1 с пакером 28 присоединяются к башмаку колонны насосных труб 29 и спускаются в обсадную колонну 27 скважины. После установки корпуса 1 и запакеров- ки его Б обсадной колонне скважины в заданном интервале в полость колонны насосных труб 29 на устье скважины вводится транспортируемая часть гидромашины (насос и двигатель с ограничительными днищами). Колонна 27 насосных труб на устье скважины герметизируется (не показано) и транспортируемая часть гидромашины (не обозначена) подачей рабочей жидкости по колонне насосных труб доставляется в корпус 1. После посадки поперечной перегородки 2 на уплотнение 25 в полостях цилиндров двигателя 4 и насоса 3 возникает разность давлений, обусловленная положением основного 14 и вспомогательного 15 золотников распределителя 13 потока жидкости.

Пусть, например, вспомогательный золотник 15 распределителя 13 занимает положение, показанное на фиг. 1. Тогда основной золотник 14 распределителя 13 соединяет канал 16 для подвода рабочей жидкости через окно 30 с полостью цилиндра двигателя 4 непосредственно под поперечной перегородкой 2, в то время как нижня;я 10 полость цилиндра насоса 3 будет соединена с каналом 27 для отвода добываемой жидкости через клапан 20 насоса, а верхняя 9 полость цилиндра насоса 3 - каналом 12 в пустотелой тяге 11 будет соединена с всасывающей полостью 18 насоса, которая в свою очередь, сообщена с продуктивным пластом через обратный клапан 26. Так как давление подаваемой с устья скважины рабочей жидкости в канале 16 больше давления столба добываемой жидкости, находяшейся в канале 17, го поршни 7 и 8 начнут движение вниз, вытесняя жидкость из нижней 10 полости цилиндра насоса 3 через клапан 20 в канал 17 и далее на поверхность (не показана) и засасывая пластовую (добываемую) жидкость из скважины в верхнюю 9 полость цилиндра насоса через открывшиеся обратные клапаны 26 и 24 всасывающей полости 18 и пустотелой тяги 11, а также через канал 12 последней. При посадке поршня 8 двигателя 4 на вспомогательный золотник 15 распределителя 13 последний переключается и пере35

40

45

50

55

мещается вниз, а при опускании поршня 8 на поперечную перегородку 2 вспомогательный золотник 15 занимает положение, представленное на фиг. 2. Так как вспомогательный золотник 15 управляет работой основного золотника 14, то изменение положения первого влечет изменение положения второго т.е. основной золотник 14 займет положение, показанное на фиг. 2. Теперь рабочая жидкость будет поступать из канала 16 в полость двигателя 4 над поперечной перегородкой 2, перемещая поршни 8 и 7 вверх. При этом жидкость из верхней 9 полости цилиндра насоса 3 по каналу 12 в пустотелой тяге 11 будет вытесняться в полость двигателя 4 под поперечной перегородкой 2 через открывший- ся клапан 23 двигателя, размещенный в поршне 7 насоса, а затем через окно 31 в канал 17 для отвода добываемой жидкости и далее на поверхность. Обратный клапан 23 пустотелой тяги И при этом закрыт, а в.нижнюю 10 полость цилиндра насоса происходит всасывание пластовой жидкости через открывающийся клапан 21 насоса. Клапан 20 насоса закрыт.

При посадке поршня 7 насоса на основной золотник 15 последний перемещается вверх и при достижении поршнем 7 поперечной перегородки 2 основной 15 и вспомогательный 14 золотники распределителя 13 переключаются, заняв положение, показанное на фиг. 1. Цикл работы гидромашины повторяется.

При необходимости ремонта глубинной поршневой гидромашины ее транспортируемая часть извлекается на поверхность. Для этого с устья скважины производят подачу рабочей жидкости по каналу 17. Теперь давление рабочей жидкости в полости колонны насосных труб 29 меньше давления столба рабочей жидкости в канале 17, которое, воздействуя на площадь нижйего торца 32 нижнего б ограничительного днища, перемещает транспортируемую часть гидромашины вверх, к устью скважины. Когда последняя выйдет из уплотнения 25 корпуса 1, начнет работать уплотнитель (не обозначен) верхнего

5 ограничительного днища и клапан 22 двигателя 4 закроется.

0

0

5

5

0

5

0

5

Таким образом, спуск и подъем транспортируемой части гидромашины осуществляется за счет гидропривода, без выполнения спускоподъе.мных операций посредством колонны насосных труб, т.е. по схеме свободного типа.

Формула изобретения

Глубинная поршневая гидромашина свободного типа для откачки жидкости из скважин, содержащая корпус, установленные в корпусе и разделенные поперечной перегородкой силовые цилиндры насоса и двигателя с верхним и нижним ограничительными днищами, размещенные в полостях цилиндров насоса и двигателя поршни, деляшие полость цилиндров насоса на верхнюю и нижнюю полости и связанные пустотелой тягой с расположенным по оси гидромашины каналом, распределитель потока жидкости в виде основного и вспомогательного золотников, а также каналы для подвода рабочей и отвода добываемой жидкостей, всасывающую полость насоса, сообщенную с продуктивным пластом скважины, и клапаны насоса и двигателя, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, полость цилиндра двигателя размещена между полостями цилиндра насоса, верхняя полость цилиндра насоса гидравлически сообщена с продуктивным пластом скважины через канал пустотелой тяги, установленной с возможностью вывода ее нижнего конца, снабженного обратным клапаном, во всасывающую полость насоса, распределитель потока рабочей жидкости установлен в поперечной перегородке, причем клапаны насоса установлены в нижнем ограничительном днище с возможностью сообщения нижней полости цилиндра насоса с каналом отвода добываемой жидкости при ходе поршней вниз и всасывающей полостью насоса при ходе поршней вверх, а клапаны двигателя установлены в верхнем ограничительном днище и поршне насоса с возможностью сообщения канала для подвода рабочей жидкости и верхней полости цилиндра насоса через канал пустотелой тяги с полостью цилиндра двигателя соответственно выше и ниже поперечной перегородки.