Скважинный гидроштанговый насос Советский патент 1989 года по МПК F04B47/04 

С71 ГО

00

;о ел

глухим дном К) и охватывающей его эластичной диафрагмы 11. К 2 снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами 12 и 13. Компенсатор 14 утечек установлен в полости сердечника 9. Обратные клапаны 18 и 19 установлены соответственно в порнже 16 и стакане 15. К 3 снабжена расположенной между поршнем 6 и П 5,П 20. П 20 образует с П 5 К 21, выполненную аналогично К 2. Внутри 111 7 установлен байпас 26 с обратным клапаном 27. В стакане 15 выполнен канал 28, гидравлически связанный с байпасом 26 через размещенный в Ш 7 трубчатый элемент 29 с обратным клапаном 30. Свободный конец Ш 17 снабжен продоль- ными прорезями 31. Прорези 31 и байпас 26 выполнены с возможностью сообщения соответственно с каналом 28 и полостью сердечника 22. П 20 выполнена герметичной. Ш 7 выполнен ступенчатым,его меньшая ступень установлена в гидроштанге 8. 2 з.п.ф-лы,

2 ил.

Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для подъема пластовых жидкостей из скважин и с плавучих морских платформ. Цель изобретения - увеличение производительности путем использования для подъема жидкости обоих ходов поршня и повышение надежности гидроштангового насоса. Цилиндр 4 разделен герметичной перегородкой (П) 1 на рабочую и пневмогидравлическую камеры (К) 2, 3. В К 3 размещены перфорированная П 5 и поршень 6 с полым штоком (Ш) 7. Ш 7 установлен с возможностью взаимодействия с гидроштангой 8 и проходит через П 1,5 в К 2, которая выполнена в виде связанного с П 1 перфорированного сердечника 9 с глухим дном 10 и охватывающей его эластичной диафрагмы 11. К 2 снабжена всасывающим и нагнетательным клапанами 12, 13. Компенсатор 14 утечек установлен в полости сердечника 9. Обратные клапаны 18, 19 установлены соответственно в поршне 16 и стакане 15. К 3 снабжена расположенной между поршнем 6 и П 5 П 20. П 20 образует с П 5 К 21, выполненную аналогично К 2. Внутри Ш 7 установлен байпас 26 с обратным клапаном 27. В стакане 15 выполнен канал 28, гидравлически связанный с байпасом 26 через размещенный в Ш 7 трубчатый элемент 29 с обратным клапаном 30. Свободный конец Ш 17 снабжен продольными прорезями 31. Прорези 31 и байпас 26 выполнены с возможностью сообщения соответственно с каналом 28 и полостью сердечника 22. П 20 выполнена герметичной. Ш 7 выполнен ступенчатым, его меньшая ступень установлена в гидроштанге 8. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к те.хнике добычи нефти, в частности к скважииным гидроштанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промьииленности для подъема пластовых жидкостей из скважин, в том числе с плавучих морских платформ.

Цель изобретения увеличение производительности путем использования для подъема жидкости обоих ходов nopuiHH и повьииение надежности.

На фиг. 1 схематично представлен предлагае.мый скважинный гидрон1танговый насос; на фи| 2 полый HJTOK с ко.мпенса- тором утечек.

Скважинный гидроштанговый насос содержит разделенный i-ерметичной перегородкой 1 на рабочую 2 и пневмогидрав- .лическую 3 камеры цилиндр 4, размещенный в пневмогидравлической камере 3 цилиндра 4 перфорированную перегородку 5 и поршень 6 с но.:1ым штоксш 7, установленным с возм(.)ж- ностью взаимодействия с гидроштангой 8 и проходящим через перфорированную и герметичную 11ерег()|)идки 5 и 1 в рабочую 2 камеру. Р абочая камера 2 выполнена в виде связанного с герметичной перегородкой 1 перфорированного сердечника 9 с глухим дном 10 и охватывающей его эластичной диафрагмой 11 и снабжена всасывающим 12 и нагнетате.льным 13 к.лапана.ми. Насос также включает размешенный на конце полого штока 7 порижя 6 и установленный в полости перфорированного сердечника 9 компенсатор 14 утечек в виде цилиндрического стакана 15 с расположенным в нем подпружиненным полым поршнем 16 с 1юлым HJTO- ком 17 и обратных клапанов 18 и 19, установленных соответственно в полом подпружиненном поршне 16 и цилиндрическом стакане 17. Пневмогидравлическая камера 3 снабжена расположенной между поршнем 6 и перфорированной перегородкой 5 дополнительной перегородкой 20, образующей с перфорированной перегородкой 5 доиолнитель- рабочую камеру 21, выполненную ана логично основной рабоче ка.мере 2. Доиол5

нительная рабочая камера 21 выполнена в виде связанной с перфорированной и дополнительной перегородками 5 и 20 перфориро0 ванного сердечника 22 и охватывающей его эластичной диафрагмы 23 и снабжена всасывающим 24 и нагнетательным 25 клапанами. При этом дополнительная перегородка 20 выполнена герметичной, а дополнительная рабочая камера 21 - с возможностью прохождения полого штока 7 поршня 6 через дополнительную перегородку 20. Внутри полого щтока 7 порщня 6 установлен байпас 26 с обратным клапаном 27, а в цилиндрическом стакане 15 компенсаQ тора 14 утечек выполнен канал 28, гидравлически связанный с байпасом 26 через размещенный в полом нтоке 7 поршня 6 трубчатый элемент 29 с обратным клапаном 30. Свободный конец полого щтока 17 подпружиненного поршня 16 компенсатора

5 14 утечек снабжен продольными прорезями 31, причем продольные прорези 31 полого штока 17 подпружиненного порщня 16 и байпас 26 установлены с воз.можностью сооб- цения соответственно с каналом 28 цилиндрического стакана 15 и полостью перфори рованного сердечника 22 дополнительной рабочей камеры 21. Полый UJTOK 7 поршня 6 выполнен ступенчатым, причем его меньшая ступень 32 установлена в гидрощтанге 8. Кроме того, полый шток 7 поршня 6 снабg жен каналами 33, гидравлически сообщающими полость штока с поршневой полостью 34 пневмогидравлической камеры 3. Перфорированная перегородка 5 выполнена с возможностью сообщения надпоршневой полости (не ноказано) пневмогидравлической

0 камеры 3 с кольцевой полостью 35, заполненной газообразной средой под давлением посредством трубки 36. Дополнительная рабочая камера 21 снабжена всасывающей трубой 37, на которой расположен всасывающий клапан 24. Скважинный гидрощтан5 ювый насос установлен в скважине 38 посредством иакера 39.

Скважинный гидрои1танговый насос работает следующим образом.

11(). |иый lUiK. i работы скважинного илро- 111 танг()В() С1 iKicoca включает два хода nopuj- ия 6 г полым штоком 7, при ходе поршня ti с 11().1ым штоком 7 вверх происходит цикл всасывания в основной рабочей камере 2 и ЦИК.1 пагпетания н дсмюлнительной )а6очей камере 21, при ходе поршня 6 с полым штоком 7 вниз цикл нагнетания в основной рабочей 2 камере и цикл на1 нетания в до- пол ни те. 1ьной рабочей камере 21.

В исходном положении под действием давления i ачооира:111ой среды, находящейся в кольценой по. юсти 35, поршень 6 с полым HJTOKOM 7 находится в крайнем нижнем положении, причем нижпи конец 1юло1ч) штока 7, выполненного ступенчатым, вытесняет через |1ерфо()и)она нный сердечник 9 находящуюся в полости пос.к лнего раПоччк жидкость в п)остраП , гно :),т;и I ичной диа()|раг мы 1 1. растя ивая ее. 11(П1 siTDM яасываюший к.ишан 12 основной )очей 2 каме)|)1 закрыт, а па гнета 1с,11:.ный 13 кл.икчп 01К)Ы1. Ве)хний конец потого штк;) 7, пач) впип. осво- оожда1.м по.тпгМ) iic)(})op .ii) нно|Ч сердечника 22 и олиа , iK) сч о :1.;1астичная диа(1)|;а1 ма 2..i 1,1110.шяс полость рабочей жидкос1ьн(, п|1И i;i - г;гаСь It-1Кiliuп( клапан 24, сообщенный ( ,о11(1. 111и U , 1ьмой ia6()4eii ка.мсрой 21 riiKp .M, а па гнс гательн1 1Й к.:а- на н 2Г) ,а

При iio.nto.if |)ап1)Ч1Ч1 даи.К Нин от но- lU pxHot i HOI о си. 1(1Ц| 1.:;; naidca чг()ез механизм дис 1 ан:1 noiiHoi o ги .Ц)а г,. 1пчсског() управ- .тепия (пе пока.кшы) ii rn.ipiiiii га нгч М к по,1о.му 7, рабочая /1чИ.11(ч 1 ь. шимхпая че)е.( капа. П) .i3 и скмже чо.юю шгпка в по)шп1 11ую полосгь .it iiHcBMoi илрав.шчес- Koii 3 камер Л пе|)е нмцаг 1|о)1пень Н с но ,1ы.м шкжом 7 вв1-р а I a )ооб|)азная среда н KO.ibui iii/ii по.юсти ЗГ| сжимаеи н. конец н(). 1)1о ariiiKa ш-рсмшинмч я инерх. а абочая жи. 1К н | ь. иахо 1Я|цаяся 1ежд :)Лас- тичной лиа()|, |гмо1( 1 и iK pijiociMpoHa нны м с рдсчником ) НОЛ R iicTii. it-M vnpyi Hx си.I :(лас ичпой .1и,1({)ра .Ь И гг1апоно|-о .laB.ie- ния, nociviuu i 1 ii;.unu, . U lnjii)ри})о1 ,аnnoro серлечп.ика () lip, iioM lun Hc i a те. и.пый K/ia- nan Л По .u Mi, I r; iixic а 1 ическо о дав, 1ения .o. in;i добмиагмои жидкое; и .ta кры. а 1 /кидк jf i ь чере( .1в- шийся iicau,inaK) K-MII,.., |2 i()C г пасч н oi, HO iiiyHj |ia6o4 KJ KaMrji 2.

Верхнг;11 ко:Г. noioi o 7 nt jU Mc- 111ае (, я ), И1 1 |1Тня1-1 через 1и )ф(риро- ),iii се).1ечпик 22 |:аГ10ч 1 1 f.iiiKocii, п. его по.(С ги в ni: oc jVi (г I но 1. lac : ;i4Hoii .чиаф рагмы 2.3. |1а . i я 1 imavi ее. 11|)и чгам

BaK) K, l,illa4 21, i . )rOIIU4)Hi.ni 0i |ic К Т ном

ис.1сы)ак)П1еи 37 с логюл пи i e.ibHoii рабочей .1-.1 H :iiiM 21. (акрви. ,i магнетатс-,,ШЛЙ KlanaH 2Г ОМ-.р;,/ и lponcXo;iHr ГК

иап-змипия llpif rn- iifжгг;аи nopunicNi t, г |.1ым nnoKiH.i 7 иерхигю полоЖ1 НИЯ Mi-xaНИЗМ UIC i .1 HliliDlMi I о I M Лра В. ИЧ1 СКО Ч) в П)аВ. 4 KI i4ae-i i n.|)oin а Ш у М о т

0

поверхностного силового насоса. 6, а вместе с полый шток 7 под действием газообразной среды,сжатой в ко,1Ь 1евой полости 35, начинают перемешаться , 5 а рабочая жидкость, находящаяся в nopiH- невой полости 34 пневмогидравлической 3 камеры через каналы 33 в полом штоке 7, поступает в гидрошта нгу 8 и да, 1ее чере.з механизм дистанционного гидравли ческого управления на слив (не показан). Нижний конец полого штока 7 вытесняет рабочую жидкость, находящуюся в полости перфорированного сердечника 9, в пространство между перфорированным сердечником 9 и эластичной диафрагмой II, растягивая лос5 леднюю. Одновременно верхний конец по. юго птока 7 при опускании вниз освобождает полость перфорированного сердечника 22 и рабочая жидкость под действием упругих си.1 : ластичной диафрагмы 23 вытесняется из пространства между эластичной диафрагмой 23 и перфорированным сердечником 22 н освобождающуюся полость последнего.

При этом ходе поршня 6 с по, 1ым пп( ком 7 добываемая жидкость из основной рабочей камеры 2 через нагнетательный кла5 пан 13 по кольцевому пространсту скм,- 38 над 1акером 39 посту ает и ко. юнну насосных труб (не показано) и далее на поверхность. Одновременно добываемая жидкость через всасывающий кла пан 24 но всасывающей трубке 37, носг пает при закрытом нагнетательном клана:,г 25 в дополните,1ьную рабочую камеру 21 1ик, всасывания.

(- остановкой ЮрШНЯ 6 с полым

ком 7 с соответствующим торможе П1гм, механизм дистан 1ионного управления oi 5 1ич 1 ляет реверс 1 среме 1ения 1орпшя . полым штоком с последующим и)вторение :

U1K,K)B.

в процессе работы скважпнно1 о пдро игган ового насоса при цикле на нетаппя,

0 отнесенного к допо.-1ните. 1ьн(П1 рабочей камере 21, т. е. при ходе Н с . шГОКОМ 7 вниз возможны утечки рабочей жидкости из пневмогидрав.шческой камер, 3 в ()лость перфорирова 1ных сердеч и1ко( i 1 22 за счет не, 1отн1)стей, имеюшихс я ,

5 лотнительпых э.те.ментах (е обо И с1чепв) N ie4Kn рабочей Ж 1дкост 1 огуг б,Т, так/(| 1 е 1осредстве но и из гидро1 та ги 8.

При ходе всасыван Я, ог1 есенпого к ос (() рабочей каме|Н 2 i а нетан 1Я к ии1о..ьной рабочей 21 jiaoo .г, жидкост,, п()1адая i полост 1ер(}х)рп||| I анн)Х сердечпиков, пакап,ивается в иц.х,

410 рИВОДИТ к 1редВарИТе; Ь 1ОМ

iannK) : ластич 1ых д( 11 i 12 II как 1, с,едсгв 1е это() приводит к coKpai U H io по

. 1еЗНЬ.Х объемов OCnoB loii и .ПП ГeЛ,(JЙ

рабочих камер 2 п 21.

избежать го() на конце вьпюлпенно о с тх пепча r, 1()Л()го П1ока 7

0

г I анов.и и К(1М111ПК ат()|) 14 утгш-к, H-.iiuMo ,И 1К ти K)iunii с niiiiii;n ( 2b (фяг 2)

N . Ui. iennt, 14 41 К ()1Л iiuH TH.iHK) с/имую- iiuiM ()).

1Ч ЧК11, iii)ii;i iiii; И1. ь Mil luc iii iiepi{) юнгшных С1 |)дгч никои 9 и 2 2. И11П1Ч ням)т- ся ii|iii rooi iU ik I иующи iuiK,:a. нлпи Тания

и Г.К ЛуюИНМ IIOi . KMDBaTf/lbtKICTlL Ци. КШЛрич1 ч-кий стакан 15 комаоиса lofia 14 утечек |||1и цикле t4 ak-i,iiiaiinH ч.ере )iii K.ia пан 19 киюлняен я и-чка 1И. При luiK.ie наснотания ii)H нчлхп.ц иолшч штока 7 и нижнее по.южеиш . но. ihiii ui r(jK 1 7 11ол11|Н жи - ненном) НОЛОМ) порнгня К) компенса io|ia 14 Т(.ч)ек ()Нирае1 Я на амортизатор I fie пока- ) ) лна П) нерфо 1иро11а нного еерлечника 9. I 1()Л11р жиненны по,1ЫЙ aieHi, 1 (i нрн (ак|)Ы1()М кланане 19 ныпч няет мере обратный K.iaiiaii 1М гечки Hi ннлинл111иачл()( о члакана I Г) но |и) трен- нк)Н) нолосп, 11ьн1()/1нениого етунеича i i,i) ini /loco нпока 7 и ла.тее в гилроигтангу М соотиепл 1ил111о ill,ичл а на вливая балаие рабоiiMI ЖИЛKOv l и .

Так как ооьем цнлннлричееко| 1 но. юсти 1 i KOMiieiiea iopa 14 гечек нри )апоте гнлро- П1 r;i HI оного Hai ora может не еоотве rcTfio- ;(.: Н11чл и 1 14 чкам, ю лепа/кше утечек ла, 1Я1Л evi Hi pei нроло.тьные iipo)e)H М на 1о|)це НОЛ01 о и1Т()ка 17, канал 28 и г|пГ)ча- п,|н HieMfiii 29 нрн отк)ыт()м oOpatfioM клапане Мп в i(j iocTb нер(})() герлс чин ка 22 г но мелун) RbneetuMiHi-M ii Hi-e п;м1 40 Л поршня ti е но. 1ым штоком 7 :iiu -p luHK.i HaiHeianiiH в .тните,тьно11 paooHeit ка Мере 2 I I

1 акон Н1. р1лок гечек оГ),ч ||еч ивае г баланс )a6o4eii жи1коегн в i ндр(Ч1риноле сква/| ни- HOIO насос; ,1к: 1ое о гк, и балансе рабочей жнлкоси мож )i,iii, восстановлег о с нонерлнос I черс гилрон1тан1 у per,in- |)ованнем режимов иолачи рабочей жн IKOCIH. ()п1 |)е/кенн(, лал1.л(ня утечек и нолосгн Hept{)o Mipoisa liHoi o сердечника 9 11|)ивеле1 и обра foBafiHH вакуума в eio нолос ти. ч и вычовет cool нетстл(ун)ни1Й нриток хтечек н равно нес не ноиигся неносрслс гненно нли в нроцессе работы комиенсатира 14 гечек.

гечкн. Hoci на iiHHie в нолосп, нерфо)и- ронанно| о серлечннка 22 нри холе норг ||,:я ( с полым iHToKOM 7 вни( (цикл всасьи ания в ЛОПОЛ1Н11 ел1.1Н)и pa6(j4eii каме|)е 21), тч снякич я lipii nHK. ie нагнетания чере( 6aii r,ai, 2h н 14 о об|1аг1 Н1Й клана н 27 в ; нлро- нп ангч f При VTOM будут вытеснят пся и Несбалансированные чтечки и нологм чеп 4 011нронанио| о .

С .телхет 1лмегиг|,, чм) нрн HI pi hiKe не слаба нсн рованн|,1 1ечск Hi нолосш 1С р(|1о- MtpoBaHHoi o сс ) 1 в нокни, i;c|)((io- рирона н НО (I I ерЛ( чни ка 22. :ioc гу илсние -i i ,i ут1 чек но ни I реннюк) ноло i. ньшо IH. 4fio i

5

0

5

0

5

0

Ь

П

чае1с 1, 1ак как давление в по.тости ступен- чакчо штока в что время значительно пре- вьинает ,:авл(.ч1ие в но.юсти перфорированного серлеч1Н1ка 22 и обратный клапан 27 будет иа оли11 ся в закрытом состоянин.

фармцли и:(прсгения

1 ( кна.жи HHi.ii i идронггаш оный Hai. oe, сод( ржан1ий |)ачле. 1енный герметичной иере- 1Ч)родкой на Рабочую и 1невмо1 ндравличес- кун) каме11| 1 цилиндр размещенные в н)1ев- могидранлнческой камере цилиндра иерфо- |1н )ова ннук) нереюродкч и поршень с нолым штоком, ста н()В,Т1Л1гН|1м с нозможноетью взаимолействня с гилронпаш ой и проходящим черс нерфорированнук) н ге)метичную Hi pei ()р(дку в рабоч к) камеру, которая вы- но.тнена н виде связанного с герметичной нерегородк(111 церфори| )ованио1Ч) сердечника с глчхим лном и охнат| 1нак)щей его a. iac- гично) лиафрагмы, н снабжена неасываю- 1ЦНМ и нагнетатс льным клапанами, а также разме|Ц1Ч1Н1 111 на конце но.юго штока норцтнн и сгаиовленный в нолости перфорированного сердечинка компенсатор утечек н виде ци,1инл()ич(Ч-кого стакана е расположенным в Нем нолнр жи пенным полым поршнем с нолым штоком и обратных K. iarianoB, установ .теин1,1х н НОЛОМ цоднр жиненпом поршне и ци.Н1Ндрнче1 ком стакане, отличающийся тем, чго, с цс .тьк) уве.тичения Н 1оизнодите. ц fioCTH нутем исно.тьзования д.тя подъема

жидкости обоих ходов nOplHfUl и П()ВЫН1ення надежности, Г1невмогидран,|ическая камера снабжена расноложенной межд поршнем н Г1ер(|)0)нронанной не)егор()дкой допол- .чиге.тьио перегородкой, образук)Н1ей с пе)- фо|)и)онанной перегородкой доно.т ни тельную рабочмо камер, вьиюлненнук) аналогично |. i-oBHoii с во )жнoc гьк) 11|К)ождения по- 10 шл ока поршня через лоно.тиите.ЦзНуН)

1 1-еГОр11ДК, ВНЧ Т М По,того ШТОКа 11ОрП1НЯ

с ганон 1с| 6aii;iac с обра I ны м ктананом, а в ца.тиндрическом стакане компенсатора утечек iii,iiio4Heii канал, i п.; ра и. П1 к-скн связан- fihiii с байпасом че|1ез )а-;м( шеииьи в по,том П1токе п()(1П1Н /1 тр бчам.1Й :,и мс1гг с об уатНЫМ К,, СВобоЛШ)1И киПеЦ no. iold IHTDка но uip Т-. инснного .iii|iiiiH i компенса гора хт ечск жеч про ю. :;Л1г.1Мп нроре-вями, причем 1:ролольны( HfiopeiH по.иио 1нтока подп|п жн iicHi Oi o поршня и i )aiiiiac ст анов- .тепы с но iмoжлi()) сообщения соотвегст венио с кана.юм пнлннлрического стакана . пч. Г:/;л ,к 11ерфори)ованн 1г; i стакана ю- ЬН1..(( 1абочей каме|)ы. ICOC по 1г I, ill.it/ iutoiittiuc i гем, что лочо.тнн II т ьная нерегоролка r.i.i :о,тнена герметичной.

v liacoc II. 1, , я тем. что полни: iiiioK поршня выпо.тисч ст лкч1чатым. нрпче) CIO меньшая cTNiieiiH v ст а ног;, тена в I н Л1)о.11 а Н1Ч .

ю