Погружной насос Советский патент 1991 года по МПК F04B47/04 E21B21/00 

о

N3 ЬО

О ND

О5

чей 6 и насосной 7 камер Вдоль оси каме ры 7 размещен впускной клапан 8 Каналы 11 идравлически сообщают затрубное пространство скважины с полостью клапана 8 Механическая связь поршней 2 и 3 выпей йена посредством щтока 13, снабженного ус тановленными на нем с возможностью ог раниченного перемещения вверх и вниз в корпусе 1 верхним 14 и нижним 15 опор ными кольцами Пр /кина 16 размещена на

штоке 13 с возможностью взаимодействия с поршнями 2 и 3 через кольца 14 к 15 Шток 13 связан по крайней мере с одним из поршней 2 и 3 шарнирным сое- динением 17, установленным с возможностью наклона и радиального смещения Клапаны 8 и 10 размещены вдоль оси насоса Каналы 11 выполнены по касательной к полости клапана 8 и направлены в сторону вращения 3 з п ф-лы, 5 ил

Изобретение м б исполыовано и я соиания местной циркуляции жидкости в скважине Цель июбретения - повышение эксплуатационной надежности и КПД В корпусе 1 установлены механически ные между собой и подпружиненные от носигелыно корпуса 1 приводной 2 и на сосный 3 поршни Поршни 2 и 3 располо жены соответственно в цилиндрах 4 и 5 рабо

Изобретение относится к гидромашино (.троению, в частности к погружным насосам, и может быть использовано при 6} рении скважин для создания местной цир куляции жидкости в скважине

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности путем компенса ции гидравлических ударов при обратном ходе насосного поршня за счет упругого сжатия пружины и компенсации несооснос ти цилиндров приводного и насосного порш ней, а также повышение КПД за счет стра нения вредного влияния центробежных сил на работ) клапанов и эффективность про цесса всасывания жидкости и атр бного пространства скважины при ее прямой промывке

На фиг 1 схематично представлен погружной насос для создания местной цир куляции жидкости в скважине, продольный рафез, на фш 2 - разрез А- А на фиг 1, на фи 3 - узел шарнирного соединения поршня to штоком, на фиг 4 - вид Б на фиг 3, на фиг 5 сечение В - В на фж 3

Погружной насос для ссндания местной циркуляции жидкости в скважине содер жит корпус 1, установленные в корпусе 1 механически связанные между собой и подпружиненные относительно корпуса приводной 2 и насосный 3 поршни, расположенные соответственно в цилиндрах 4 и 5 рабочей 6 и насосной 7 камер, размещен ный вдоль оси насосной 7 камеры впуск ной 8 клапан, выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны, а также каналы 11, ги травлически сообщающие затрубное про странство скважины (не показаны) с плоскостью 12 впускного 8 клапана Механическая связь приводного 2 и насосною 3 порш ней выполнена посредством штока 13, снаб женного установленными на нем с возмож ностью ограниченного перемещения вверх и вни} в корпусе 1 верхним 14 и нижним 15 опорными кольцами Пружина 16 рашеще на на штоке 13 с возможностью вза имодействия с приводным 2 и насосным 3 поршнями через опорные 14 и 15 кольца

Шток 13 по крайней мере с одним из поршней, например насосным поршнем 3, шарнирным соединением 17, установленным с возможностью наклона и радиального сме

0 щения Шарнирное соединение 17 штока 13 с одним из поршней, например насосным поошнем 3, выполнено в виде связанной со штоком 13 шейкой 18 шарообразной головки 19, расположенной в выполненной

в теле насосного поршня 3 радиально ориентированной цилиндрической полости 20, имеющей паз 21, причем шейка 18 выполнена с возможностью взаимодействия с пазом 21 (фиг 3-5)

Выпускной 9 и вспомогательный 10 кла0 паны размещены вдоль оси насоса (не обозначен), причем вспомогательный клапан 10 установлен в осевом канале 22 насосного поршня 3, гидравлически сообщающего штоковую полость 23 с насосной камерой 7 через боковой канал 24 шейки (не

5 обозначена) насосного поршня

Каналы 11, гидравлически сообщающие затрубное пространство скважины с полостью впускного клапана 8, выполнены по касательной к ней и направлены в сторону вращения (фиг 2) Впускной 8, выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны выполнены подпружиненными с ограничительным кольцом (не обозначено) Приводной 2 и насосный 3 поршни установлены в соответствующих цилиндрах 4 и 5 рабочей 6 и на5 сосной 7 камер через уплотнения 25 и 26 Цилиндр 4 приводного 2 поршня с помощью трубы 27 связан с верхним переводником 28, а корпус 29 выпускного 9 клапана связан с нижним переводником 30 Впускной клапан 8 снабжен каналом 31, гид0 равлически сообщающим насосную камеру 7

с полостью 32 выпускного клапана 9

Погружной насос для создания местной

циркуляции жидкости в скважине работает

следующим образом

С помощью пульсатора от расположен5 ного на поверхности бурового насоса через жидкость, заполняющую колонну бурильных (не показаны), в рабочую ка меру 6 погружного насоса подается пуль0

сирующее давление.,под действием усилия от которого приводной поршень 2 и связанный с ним штоком 13 насосный поршень 3 перемещаются вниз, сжимая размещенную на штоке 13 между верхним 14 и нижним 15 опорными кольцами пружину 16 и вытесняя жидкость из насосной камеры 7 через каналы 31 в полость 32 выпускного клапана 9 и далее, открывая выпускной клапан 9 в колонну бурильных труб и буровой снаряд к забою скважины (не показаны) Когда с помощью пульсатора давление от бурового насоса снимается,то под действием возвратной реакции пружины 16, передаваемым нижнему торцу приводного поршня 2 через верхнее опорное кольцо 14, и под действием усилия на нижний торец насосного поршня 3 от гидростатического давления затрубного столба жидкости, гидравлически связанной с насосной камерой 7 через каналы 11, полость 12 и впускной клапан 8, поршни 2 и 3 возвращаются в исходное положение, при этом через открывающийся впускной клапан 8 жидкость из затрубного пространства заполняет насосную камеру 7.

Затем от пульсатора поступает очередной импульс, под действием которого поршни 2 и 3 перемещаются вниз, вытесняя жидкость из насосной камеры 7 к забою скважины, т е. цикл повторяется

Компенсация гидравлических ударов при обратном ходе насосного поршня 3 проис ходит за счет упругого сжатия пружины 16 между верхним опорным кольцом 14, перемещение которого вверх ограничено в цилиндре 4, и нижним опорным кольцом 15, имеющим возможность перемещения вверх в цилиндре 5 под действием усилия от насосного поршня 3.

В связи с размещением всех клапанов погружного насоса, включая впускной 8, выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны, вдоль оси насоса, являющейся осью вращения, устраняется вредное влияние центробежных сил на работу клапанов, они занимают устойчивое центральное положение, что позволяет повысить КПД погру жного насоса Такое размещение позволяет применить относительно большие по размеру клапаны, в том числе клапаны от буровых насосов, что позволяет обеспечить более высокую производительность насоса, необходимую для эффективной очистки забоя скважины

В случае заполнения штоковой полости 23 жидкостью через недостаточно плотные соединения излишек жидкости вытесняется при обратном ходе насосного поршня 3 через имеющиеся в нем каналы 24 и 22 и через вспомогательный клапан 10 в насосную камеру 7, что способствует дополнительному повышению эффективности погружного насоса

Размещение каналов 16 по касательной к полости 12 в значительной мере предотвращает вытеснение жидкости и полости 12 под действием центробежных сил из-за отсутствия прямых (радиальных) каналов,совпадающих с направлением действия центробежных сил В связи с тем, что каналы 11 ориентированы в сторону вращения, образуется скоростной напор затрубной жидкости, дополнительно компенсирующий вредное влияние центробежных сил В целом, благодаря описанному выполнению каналов II, повышается эффективность всасывания жидкости и, соответственно, КПД погру жного насоса

15

Формула изобретения

Погружной насос для создания местной циркуляции жидкости в скважине, содержащий корпус, установленные в корпусе механически связанные между собой и под- пружиненные относительно корпуса приводной и насосный поршни, расположенные соответственно в цилиндрах рабочей и насосных камер, размещенный вдоль оси насосной камеры впускной клапан, выпускной и вспомогательный клапаны для выпуска возду 5 ха из приводной камеры, а также каналы, гидравлически сообщающие пространство, скважины с полостью впуск ного клапана, отличающийся тем, что. с целью повышения эксплуатационной надежности путем компенсации гидравлических

0 ударов при обратном ходе насосного порш ня за счет упруюго сжатия пружины и ком пенсации несоосности цилиндров приводного и насосного поршней, механическая связь приводного и насосного поршней выполнена посредством штока, снабженного установлен5 ными на нем с возможностью ограниченного перемещения вверх и вниз в корпусе верхним и нижним опорными кольцами, пружина размещена на штоке с возможностью взаимодействия с приводным и наQ сосным поршнями через опорные кольца, при чем шток связан по крайней мере i одним из поршней шарнирным соединением, установленным с возможностью наклона и радиального смещения

2 Насос по п , ог.гичающийс ч тем,

5 что шарнирное соединение штока с одним из поршней выполнено в виде связанной со штоком шейкой шарообразной головки, расположенной в выполненной в щели поршня радиально ориентированной цилиндрической полости, имеющей паз. причем шейка вы0 полнена с возможностью взаимодействия с пазом

поршня, гидравлически сообщающего што- ковую полость с насосной камерой.

11

Фиг. I

Виде

73

фективность процесса всасывания жидкости из затрубного пространства скважины, каналы, гидравлически сообщающие затрубное пространство с полостью впускного клапана, выполнены по касательной к ней и направлены в сторону вращения.

Фиг.З

в-в

18