Скважинный гидроприводной насосный агрегат Советский патент 1989 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к сква-. жинкым гидроприводным насосным агрегатам и может быть использовано, пре- имущественно, в нефтедобывающей промышленности для подъема пластовых жидкостей из глубоких сквайсин с низким гидродинамическим уровнем жидкости,

Цель изобретения - повьшение надежности путем упрощения кокструкции.

На чертеже схенатичяс представлен скважинный гидропривсдчс1Й насосный агрегат, общий вид.

Скважинный гидропргшодной насосный агрегат содержит ао1)шневой насос 1 и поршневой гидродвигатель 2, соответственно поршни 3 и 4 которых связаны общим полым штоком 5, распределительное устройство б с золотником 7, связанн:;к) с поршнем 4 гкдродвигателя 2 и проходяш,-5Т-э через золотник 7 тягу 8 с упругими толкателя- ми 9 и 10 установлениьп 1и с возможностью взаимодействия в конце хода с золотником 7 а всасывающяе П и 12 к нагнетательные 3 и 14 клапаны, а также каналы 15 и 16 соответственно подвода рабочей и отвода отработанно и добытой жидкостей и переточные ра- диальиые 17 и осевые 18 каналы. Золотник 7 снабжен связанной с -ним фиксирующей рейкой 19 с опорным диском 20 со стороны верхнего своего торца, установленной с возможностью взаимодействия с подпружиненным стопором 21, расположенным в корпусе 22 рас пределительного устройства 6. Золотник 7 выполнен со сквозным осевым каналом 23. Тяга В выполнена трубчатой. Нагнетательные клапаны 13 и 14 расположены на противоположными торцах поршня 3 насоса с возможностью гидравлической связи полого штока 5 и трубчатой тяги В посредством осевого канала. 24 в поршне 4 гидродви- гателя 2. Распределительное устройство 6 снабжено ограничителем 25 хода золотника 7, установленным с воз- можнострмо взаимодействия с его з пру- гими толкателями 9 и 10 через опорный диск 20 фиксирующей рейки 19. Проходящая через золотник 7 тяга 8 установлена в его осевом канале 23 с возмолшостью свободного перемещения относительно золотника, при это свободный конец тяги при ее перемещении в осевом канале золотника расположен с внешней стороны опорного диска 20.

Нагнетательные клапаны 13 и 14 поршневого насоса 1 гидравлически сообщены с подпоршневой полостью 26 и штоковой полостью 27 цилиндра 28 насоса с одной стороны и с каналом 29 поршня 3 насоса с другой стороны В верхней части цилиндра 28 насоса, выполнены впускные окна 30, посредством которых штоковая полость 27 цилиндра 28 гидравлически сообщена с впускной полостью 31, образованной кольцевым зазором между стенка- ми кожуха 32 и цилиндра 28 насоса, В теле спаренного седла 33 всасьшаю- щих клапанов 11 и 12 выполнены радиальные 34 и продольные 35 приемные каналы, а также осевой канал 36, в котором расположены верхний и нижний всасывающие клапаны. На нижнем торце спаренного седла 33 закреплена направляющая пробка 37, образующая с торцовой частью седла переточную полость 38. Вход в приемные радиальные каналы 34 перекрыт установленным на направляющей пробке 37 фильтрующим элементом 39, предназ- .наченным для задержания механических примесей от попадания в каналы 34, которые гидравлически сообщены с

15 вой 27 полостей цилиндра 2S насоса 1 через соответствующие нагнетательные клапаны 13 и 14, а также каналы 29 и 24 поршней 3 и 4 полого гатока 5 и трубчатой тяги 8 направлят ь в отвоосевым каналом 36 и посредством верх-20 Дяший трубопровод 50,минуя золотник 7. него всасывающего клапана П с под- Насосный агрегат устанавливает- поршневой полостью 26 цилиндра 28 ся в колонне 53 обсадных или насос- насоса 1, а при помощи нижнего вса- ных труб, которая оборудована посадоч сывающего клапана 12, переточной по- ным гнездом с сальниковым уплотне- лости 38, продольных каналов 35, 25 нием 54, которое служит для разобще- кольцевой полости 31 и впускных окон ния полости колонны 53 труб на-две 30 - со штоковой полостью 27 цилинд- части (не обозначены), в верхней из ра 28 насоса 1, Кожух 40 поршневого которых циркулирует рабочая жидкость, гидродвигателя 2 нижней частью уста- а нижняя заполнена добьшаемой из новлен в муфте ,41, а верхней - в кор- зо скважины жидкостью.

пусе 22 распределительного устрой- Агрегат работает следующим обра- ства 6. Между торцами муфты 41 и кор- зом.

пуса 22 установлен цилиндр 42 двигателя. Полый шток 5 проходит через выполненный в муфте 41 сальник 43, разделяющий штоковую полость -27 цилиндра 28 насоса 1 от аналогичной полости 44 гидродвигателя 2. Цилиндр 42 гидродвигателя в нижней части снабжен переливными окнами 45 и по отношению к кожуху 40 установлен с кольцевым зазором, образующим переливную полость 46. В корпусе 22 распределительного устройства 6 выполнен цилиндрический канал 47, в котрром расположен золотник 7 с двумя поясками (не показаны), а также приемные радиальные каналы 48, служащие для перетока рабочей жидкости из заколон- ного пространства (не показано) в межпоясковую полость 49 золотника 7, Верхняя часть корпуса 22 распределительного устройства 6 связана с отводящим трубопроводом 50, а на нижнем торце корпуса 22 выполнен сальниковый узел 51, через который трубчатая тяга 8 выведена из надпоршне- вой полости 52 гидродвигателя 2 и пропущена в осевой канал 23 золотни35

40

Рабочая жидкость с избыточным давлением по каналу 15 колонны 53 труб и приемным радиальным каналом 48 поступает в межпоясковую полость 49 золотника 7, При положении золотника 7 в крайнем нижнем положении (изображено на чертеже) рабочая жидкость из полости 49 через переточные радиальные каналы 17 проходит в переливную полость 46 и, далее, через переливные окна 45 поступает в штоковую полость 44 гидродвигателя 2. 45|Поя воздействием давления рабочей жидкости поршень 4 гидродвигателя 2 перемещается из нижнего в верхнее положение и одновременно посредством штока 5 перемещает поршень 3 насоса 1, а также трубчатую тягу 8. Сква- жинная (добываемая) жидкость в штоковой полости 27 насоса 1 при зтом сжимается. Клапаны 14 и 12 закрываются, а клапаны 13 и 11 открьтаются, что обеспечивает переток жидкости из штоковой полости через каналы 29 поршня, полого штока 5 и трубчатой тяги 8 в верхнюю часть агрегата и, далее, через канал 16 в отводящий

50

55

ка 7 с кольцевым зазором таким образом, чтобы конец трубчатой тяги при ее полном перемещении не опускался :

ниже верхнего торца золотника, т.е. свободный конец тяги при ее перемещении на полный ход будет все время оставаться с внещней сторонь осевого канала золотника. При этом трубчатая тяга 8 имеет возможнос ть свободно перемещаться относительно золотника 7, Такое конструктивное выполнение агрегата позволяет добытую жидкость из подпоршневой 26 и штоковой 27 полостей цилиндра 2S насоса 1 через соответствующие нагнетательные клапаны 13 и 14, а также каналы 29 и 24 поршней 3 и 4 полого гатока 5 и трубчатой тяги 8 направлят ь в отвоДяший трубопровод 50,минуя золотник 7. Насосный агрегат устанавливает- ся в колонне 53 обсадных или насос- ных труб, которая оборудована посадочным гнездом с сальниковым уплотне- нием 54, которое служит для разобще- ния полости колонны 53 труб на-две части (не обозначены), в верхней из которых циркулирует рабочая жидкость, а нижняя заполнена добьшаемой из скважины жидкостью.

5

0

Рабочая жидкость с избыточным давлением по каналу 15 колонны 53 труб и приемным радиальным каналом 48 поступает в межпоясковую полость 49 золотника 7, При положении золотника 7 в крайнем нижнем положении (изображено на чертеже) рабочая жидкость из полости 49 через переточные радиальные каналы 17 проходит в переливную полость 46 и, далее, через переливные окна 45 поступает в штоковую полость 44 гидродвигателя 2. 5|Поя воздействием давления рабочей жидкости поршень 4 гидродвигателя 2 перемещается из нижнего в верхнее положение и одновременно посредством штока 5 перемещает поршень 3 насоса 1, а также трубчатую тягу 8. Сква- жинная (добываемая) жидкость в штоковой полости 27 насоса 1 при зтом сжимается. Клапаны 14 и 12 закрываются, а клапаны 13 и 11 открьтаются, что обеспечивает переток жидкости из штоковой полости через каналы 29 поршня, полого штока 5 и трубчатой тяги 8 в верхнюю часть агрегата и, далее, через канал 16 в отводящий

0

5

U63962

трубопровод 50. Одновременно с перемещением поршня 4 гидродвигателя 2 вверх отработанная в пред1адущем цикле рабочая жидкость из кадпоршневой , полости 52 через осевые каналы 18 вытесняется в цилиндрический канал 47, который также гидравлически сообщен с отводящим трубопроводом 50, а перемещение поршня 3 насоса 1 вверх приводит к образованию пониженного давления в подпоршневой полости 2ь, что обеспечит открытие всасывающего клапана 11 и поступление в полость 26 добываемой нз скважины (не показано) жидкости. При подходе порщней 3 и 4 в крайнее верхнее положение упругий толкатель 9 вступает во взаимодействие с опорным диском 20 фиксирующей рейки 19 золотника 7 и переклк1чает последний jв.новое верхнее положение. При этом I опорный диск 20 соприкасается с ог- I раничителем 25 хода, упруго погасив

скорость золотника 7, а подпружи- i ненный стопор 21 в этом положении

при помощи фиксирующей рейки 19 за-, i фиксирует золотник 7. После переключения золотника 7 в крайнее верхнее положение (не показано) рабочая жидкость из межпояс- ковой полости 49 через осевые каналы 18 поступает в надпоршненую полость 52 гидродвигателя 2,, что приводит к перемещению поршней 3 и 4 совместно с трубчатой тягой 8 вниз. При этом отработанная рабочая жидкость из штоковой полости 44 гидродвигателя через переливные окна 45 и переливну fionocTb 46 по радиальным каналам 17 поступает в цилиндрический канал 47 нОке золотника 7, откуда по его осевому каналу 23 отводится в трубопровод 50. При движении поршней 3 и 4 вниз в подпоршневой полости 26 на-- соса 1 создает повьааенное давление, при котором клапаны 13 и. П закрьша- ются, а клапаны 14 и 12 открываются и добываемая жидкость из пс1лости 26 цу каналу, образованному полым штоком 5 и трубчатой тягой 8, отводитс в трубопровод 50. Одновременно с этим в штоковую полость 27 насоса 1 где создается пониженное давление, через фильтр 39, радиальные каналы 34, клапан 12, переточн то полость 3 продольные каналы 35, впускную по- лость 31 и впускные окна 30-поступает добываемая из скважины жидкост

0

5

При достижении поршнями 3 и 4 крайнего нижнего положения упругий толкатель 10 входит в соприкосновение с верхним торцом опорного диска 20 и снова переключает золотник 7 в первоначальное нижнее (изображено на чертеже) положение. При помощи фиксирующей рейки 19 и подпружиненного стопора 2 золотник фиксируется в этом положении.

В дальнейшем рабочие циклы сква- жинного гидроприводного насосного агрегата повторяются.

о р м у л

а изобретени

5

0

1. Скважинный гидроприводной насосный агрегат, содержащий, поршневой насос и поршневой гидродвигатель, поршни которых связаны общим полым гатоком, распределительное устройство - с золотником, связанную с поршнем двигателя и проходящую через золотник тягу с упругими толкателями, установленными с возможностью взаимодействия в конце хода с золотником, всасывающие и нагнетательные клапаны, а также каналы подвода рабочей и отвода отработанной и добытой жидкостей и переточные каналы, отличающийся тем, что, . с целью повышения надежности путем упрощения конструкции, золотник снабжен связанной с ним фиксирующей рейкой с опорным диском со стороны верхнего своего торца, установленной с возможностью взаимодействия с под- д пружиненным стопором, расположенным в корпусе распределительного ус трой- ства, и вьшолнен со сквозным осевым каналом, тяга выполнена трубчатой, а нагнетательные клапаны расположены на противоположных торцах поршня насоса с возможностью гидравлической связи полого штока и тяги, причем распределительн ое устройство снабжено ограничителем хода золотника, установленным с возможностью взаимодействия с его упругими -толкателями.

5

50

2. Агрегат поп.1,отлич.аю- Щ и и с я тем, что проходящая че- . рез золотник тяга установлена в его осевом канале с возможностью свобо д- ного перемещения относительно золотника.

714639628

. 3. Агрегат по пп.1 и 2, о т л и- вом канале золотника расположен с чающийся тем, что свободный внешней стороны опорного дис - конец тяги при ее перемещении в осе- ка.

Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для подъема пластовых жидкое-, тей из глубоких скважин с низким гидродинамическим уровнем жидкости. Цель изобретения - повышение надежности насос}1ого агрегата путем упро