Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия Советский патент 1989 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к погружным поршневым насосам двойного-действия с гидравлическим приводом, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подъеме нефти из скважин.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности.

ffa фиг. 1 схематично представлен глубиннь1Й поршневой гидроприводной насос двойного действия свободно сбрасываемого типа при движении поршней вниз; на фиг. 2 - то же, при движении поршней вверх.

Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия свободно сбрасываемого типа содержит поршень 2, установленный в корпусе 3 с

31

образованием подпоршневой и над- поршневой 5 полостей, имеющих всасывающие 6 и нагнетательные 7 клапаны жестко связанный с поршнем 2 насоса 1 через шток 8 с верхней 9 и нижней 10 продольными канавками, поршень 1 двигателя 12, размещенный под поршнем 11 двигателя 12 золотник 13 с проточкой k на его внутренней поверхности и установленной внутри него направляющей втулкой 15, которая снабжена верхним 16 и нижним 17 осевыми каналами, а также дополнительным каналом 18, выполненным в теле направляющей втулки 15 параллельно ее оси, расположенное между поршнями 1 1 и 2 двигателя 12 и насоса 1 распределительное устройство 19, гидравлически сообщенное с каналами 20 и 21 соответственно подачи рабочей и откачиваемой жидкостей. Нижний 17 осевой и дополнительный 18 каналы направляющей втулки 15 сообщены соответственно с зазором между зо- лотни ком 13 и направляющей втулкой

15и управляющей камерой 22 золотника и с каналом 20 подачи рабочей жидкости.

Направляющая втулка 15 снабжена дроссельным отверстием 23, связы- вающим ее дополнительный канал 18 с управляющей камерой 22 золотника и выполненным с возможностью перекрытия его золотником 13, а верхняя часть нижнего осевого канала 17 расположена с возможностью гидравлической связи с верхним осевым каналом

16через проточку Т золотника 13 в его нижнем положении.

Шток 8 снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной канавкой 2, а на внутренней поверхности распределительного устройства 19 выполнена проточка 25, расположеная с возможностью одновременного сообщения с нижней 9 и дополнительной 2k продольными канавками штока. I

Глубинный поршневой гидроприводной насос 1 свободно сбрасываемого типа свободно входит в седло 26, связанное с колонной насосных труб и спускаемое в скважину 28. Седло 2б своим нижним концом входит внутр пакера 29, предварительно установленого в скважине 28, и уплотняется в

нем, отсекая связь между пластовым пространством 30 и каналом 21 подачи откачиваемой жидкости. Своим

o

5

0

5

нижним концом гидроприводной насос опирается в посадочный конус сбрасываемого клапана 31.

Поршень 2 гидроприводного насоса 1 соединен Нижним концом с полым контрштоком 32. Золотник 13 состоит из малой 33 и большой З головок, причем большая головка 3 разделена на две части проточкой (не показана), в которой выполнены окна 35.

Верхний осевой канал 1б направляющей втулки 15 через радиальное дроссельное отверстие Зб последней связывает зазор между золотником 13 и направляющей втулкой 15 с каналом 21 подачи откачиваемой жидкости. Верхний 16 и нижний 17 осевые каналы направляющей втулки 15 разделены между собой глухой перемычкой (не показана), при этом нижний осевой канал 17 через радиальный канал 37 связывает управляющую камеру 22 золотника 13 с осевым 38 и радиальным 39 каналами, ведущими к зазору между штоком 8 и уплотнитель- ной втулкой (не показана) распределительного устройства 19. Гидравлическое сообщение осевого канала 17 с зазором между золотником 13 и направляющей втулкой 15 выполнено посредством дроссельного отверстия ЦО.

К зазору между штоком 8 и распределительным устройством 19 подходит радиальный канал 1, соединенный с кольцевым протяженным концентрическим 5 каналом Ц2, расположенным в седле 26 гидроприводного насоса 1 и связанным верхним концом с внутренним пространством колонны насосных труб 27, а под радиальным каналом 39 к указанному зазору подходит радиальный канал 43, связанный с каналом 21 откачиваемой жидкости через окна .

0

0

Малая головка 33 золотника 13 входит в корпус (не показан), в котором имеются радиальные окна S, связанные по кольцевому каналу k6 между гидроприводным насосом 1 и седлом 26 с поршневой полостью 7 цилиндра ЦВ двигателя 12, и осевые каналы 19, связывающие канал 21 подачи откачиваемой жидкости с полостью 50 над верхним торцом большой головки З золотника 13. Большая головка k золотника 13 входит в корпус, в котором выполнены радиальные окна 51, соединенные через кольцевой концентрический канал 52 с надпоршневой полостью 53 цилиндра 8 двигателя 12.

Каналы, образуемые внутренней поверхностью седла 2б и наружней поверхностью гидроприводного насоса 1 , отделяются друг от друга уплотнитель ными элементами (не показаны). В поршне 1Г двигателя 12 выполнено радиальное отверстие 5, связывающее п центральному каналу 55 штока 8 под- поршнеаую полость цилиндра kQ с полостью 5б под нижним торцом контрштока 32.

Радиальное отверстие 57 в поршне 2 гидроприводного насоса 1 связывает подпоршневую полость k7 цилиндра 43 двигателя 12 с зазором между поршнем 2 и цилиндром 5В насоса.

Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия работает следующим образом.

По колонне насосных труб 27 рабочая жидкость под давлением поступает в корпус малой головки 33 золотника 13, откуда при ходе поршней 11 и- 2 вниз (фиг. 1) поступает через окна 35 и 51 и канал 52 в надпоршневую полость 53 цилиндра iS двигателя 12. В это время жидкость под низким давлением из подпоршневой полости kj цилиндра 48 двигателя 12 поступает через каналы Ц6 и 4$ и окно 45 в канал 21- подачи откачиваемой жидкости.

Перепад давления на поршень 11 двигателя 12 вызывает движение поршн 11 и 2 вниз, при этом полость 56 через центральный канал 55, радиальное отверстие 54,окна 44 и каналы 49 связана с каналом 21 откачиваемой жидкости, в результате чего на поршень двигателя действует сила, направленная вниз и пропорциональная по величине полной площади поршня двигателя.

В период установившегося движения поршней 11 и 2 вниз при верхнем положении золотника 13 отток рабочей жидкости из управляющ ёй камеры 22 золотника по зазорам в парах трения компенсируется притоком рабочей жидкости через дроссельное отверстие 23.

При подходе поршней 11 и 2 к крайнему, нижнему положению основная верхняя продольная канавка 9 на штоке 8 соединяет управляющую камеру 22 золотника 13 через каналы 39 и 43 с каналом 21 подачи откачиваемой жидкости, в результате, благодаря разнице диаметров головок 33 и 34 золотника 13f последний перемещается

10

20

25

вниз со скоростью, определяемой геометрическими характеристиками канавки 9.

Конструкция и длина канавки 9, конструктивное исполнение распределительного устройства 19 и расстояние между каналами 39 и 41 исключает возможность установления гидравлической связи-между этими каналами при движении поршней 11 и 2 вниз.

При нижнем положении золотника 13 (фиг. 2) рабочая жидкость из колонны насосных труб 27 по радиальному окну

t5 45 и каналу 46 поступает в подпоршневую полость 47 цилиндра 48 двигателя 12, а отработанная жидкость выталкивается поршнем 11 двигателя 12 по каналам 52 и 49 в канал 21 подачи откачиваемой жидкости, при этом рабочая жидкость по радиальному отверстию 54 и каналу 55 поступает в полость 56 под нижним концом контрштока 32, в результате чего на поршень 11 двигателя 12 при ходе вверх действует сила; пропорциональная по величине полной площади поршня. Рабочая жидкость также по радиальному отверстию 57 поступает в зазор между поршнем 2 гидроприводного насоса и цилиндром, обеспечивая смазку поверхности трения.

В период установившегося движения поршней вверх и вниз при нижнем положении золотника 13 приток рабочей

5 жидкости в управляющую камеру 22 компенсируется оттоком в канал 21 подачи откачиваемой жидкости по дроссельным отверстиям 36 и 40, проточке 14, дроссельной канавке 2 и верхнему осевому каналу 1б.

При подходе поршня 11 двигателя 12 к крайнему верхнему положению нижняя основная продольная канавка 10 на штоке 8 соединяет гидравлически каналы 39 и 41, в результате рабочая жидкость устремляется по каналам 38 и 37 в управляющую камеру золотника 13 и золотник перемещается вверх по закону, определяемому геометрическими характеристиками канавки 10.

Благодаря наличию системы защиты

II,

30

0

5

0

5

насоса от гидравлического защемления его запуск гарантируется при любых положениях поршней и золотника. В самый тяжелый момент, когда поршни 11. и 2 находятся в среднем положении, управляющая камера 22 отсечена от каналов 20 и 21 рабочей и откачивае7 152

мой жидкости, а золотник 13 находится также в среднем или близком к нему положении, перекрывая окна 5

и 51.

При среднем или несколько сдвинутом от среднего вверх положении золотника 13 Дроссельное отверстие 23 связывает управляющую камеру 22 золотника по дополнительному каналу с плоскостью, расположенной над направляющей втулкой, т.е. с областью канал 20 подачи рабочей жидкости, в результате чего при создании высокого давления в насосных трубах 27 золотник 13 перемещается вверх до конца, и начинается нормальный цикл работы гидроприводного насоса.

При некотором смещении золотника 13 вниз от среднего положения и при среднем положении поршней 11 и 2 управляющая камера 22 золотника связана через дроссельные отверстия kQ и Зб и проточку Т с полостью канала 21 подачи откачиваемой жидкости, и при подаче давления в насосные трубы 27 золотник 13 будет дожат до крайнего нижнего положения, начинается нормальный цикл работы гидроприводного насоса.

Формула изобретения

1. Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия, содержащий поршень, установленный в корпусе с образованием подпоршневой и надпоршневой полостей, имеющих всасывающие и нагнетательные клапаны, жестко связанный с поршнем насоса через шток с верхней и нижней продольными канавками поршень двигателя,

размещенный под поршнем двигателя золотник с проточкой на его внутренней поверхности и установленной внутри| направляющей втулкой, которая снёбжена верхним и нижним осевыми каналами, а также дополнительным каналом, выполненным в теле втулки параллельно ее оси, расположенное между поршнями двигателя и насоса распределительное устройство, гидравлически сообщенное с каналами подачи рабочей и откачиваемой жидкостей, причем нижний осевой и дополнительный каналы направляющей втулки гидравлически сообщены, соответственно, с зазором между золотником и направляющей втулкой и управляющей камерой золотника, и с каналрм подачи рабочей жидкости, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эксплуатационной надежности, направляющая втулка снабжена дроссельным отверстием, связывающим ее дополнительный канал с управляющей камерой золотника и выполненным с возможностью перекрытия его золотником, а верхняя часть нижнего осевого канала расположена с возможностью ; гидравлической связи с верхним осевым каналом через проточку золотника в его нижнем положении.

.

2. Насос по п. 1, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, шток снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной канавкой, а на внутренней поверхности распределительного устройства выполнена проточка, расположенная с возможностью одновременного сообщения с основной и дополнительной продольными канавками штока.

Изобретение может быть использовано в поршневых насосах двойного действия при подъеме нефти из скважин. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности насоса. Поршень насоса установлен в корпусе с образованием подпоршневой и надпоршневой полостей, имеющих всасывающие и нагнетательные клапаны. Поршень двигателя жестко связан с поршнем насоса через шток с верхней и нижней продольными канавками. Под поршнем двигателя размещен золотник с проточкой на его внутренней поверхности. Направляющая втулка расположена внутри золотника и снабжена верхним и нижним осевыми каналами (К). Дополнительный К выполнен в теле втулки параллельно ее оси. Между поршнями расположено распределительное устройство, гидравлически связанное с К подачи рабочей и откачиваемой жидкости. Втулка снабжена дроссельным отверстием, связывающим дополнительный К с управляющей камерой золотника. Отверстие перекрывается золотником. Верхняя часть нижнего осевого К гидравлически связана с верхним осевым К через проточку. Наличие системы защиты насоса от гидравлического защемления гарантирует его запуск при любых положениях поршней и золотника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. 1

Редактор Н.Яцола

Составитель З.Гинзбург Техред м.Кравчук

:Заказ 6737/37

Тираж 522

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Ц/5

/

Корректор Т.Малец

Подписное