Скважинный штанговый насос Советский патент 1992 года по МПК F04B47/02 

внизу установлен цилиндр 2 насоса, а в теле корпуса 1 - гидролиния 3 с нагнетательным клапаном 4, плунжер 5 с всасывающим клапаном 6, полированный шток 7, связывающий плунжер 5 с колонной насосных штанг и имеющий в верхней части жестко закрепленную на нем поворотную пластину 8, полый упорный стакан 9 с направляющими пальцами 10, разрезом Б в его верхней части, расклинивающим кольцом 11 на нижнем торце подпружинивания в виде пружины 12 и опорных втулок 13 и 14, верхняя 13 из которых имеет расклинивающее кольцо 15 и уплотнительный узел с самоуплотняющимся сальником 16. Последний установлен между полым упорным стаканом 9 и механизмом подпружинивания, расклинивающие кольца 11 и 15 соответственно упорного стакана 9 и верхней опорной втулки 13 установлены с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями самоуправляющегося сальника 16. Поворотная пластина 8

выполнена с возможностью взаимодействия с упорным стаканом 9 посредством разрезов Б в его верхней части, а направляющие пальцы 10 упорного стакана 9 установлены с возможностью взаимодействия с V-образной канавкой корпуса и фиксацией в ней. Уплотнительный узел с самоуплотняющимся сальником 16 и нагнетательный клапан 4 гидролинии 3 защищают плунжер 5 от веса столба жидкости в колонне насосных труб. По мере износа самоуплотняющегося сальника 16 последний постоянно поджимается верхней опорной втулкой 13 под действием пружины 12 к нижнему торцу полого опорного стакана 9. При этом расклинивающее кольцо 15 взаимодействует с самоуплотняющимся сальником 16 уплот- нительного узла, за счет чего обеспечивается гарантированное уплотнение как по поверхности полированного штока 7, так и по внутренней поверхности корпуса. 1.3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к сква- жинным штанговым насосам, и может быть использовано при добыче вязких вод о нефтяных эмульсий. Цель изобретения - повышение эффективности в эксплуатации путем повышения надежности уплотнительного узла. Скважинный штанговый насос содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого выполнена V-образная канавка А,

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к сква- жинным штанговым насосам, и может быть использовано при добыче вязких водонефтяных эмульсий,

Известен скважинный штанговый насос, содержащий корпус с насосно-комп- рессорными трубами, цилиндр, полый плунжер с установленным в нем всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с затрубным пространством, шток, связывающий плунжер с колонной насосных штанг, уплотнительный узел и гидролинию для сообщения надплунжерной полости цилиндра насоса с насосно-комп- рессорными трубами через установленный в ней нагнетательный клапан.

Недостатком известного скважинного штангового насоса являются большие амп- литуды напряжений в насосных штангах из- за наличия больших знакопеременных нагрузок в начале хода плунжера вверх и в конце его хода вниз, что вызывает частые обрывы штанг, снижая надежность работы насоса в целом.

Известен скважинный штанговый насос, состоящий из корпуса с насосно-комп- рессорными трубами, цилиндра, полого плунжера с установленным в нем всасы- вающим клапаном, размещенного в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с затрубным пространством штока, связывающего плунжер с колонной насосных штанг, уплотнительно- го узла и полости цилиндра насоса с полостью насосно-компрессорных труб через установленный в гидролинии обратный нагнетательный клапан. Гидролиния выполнена в виде обводного канала в корпусе насоса, а уплотнительный узел - в виде сальника, размещенного на штоке и неподвижно установленного в корпусе. Насос снабжен замковой опорой, на которой насос закрепляется в корпусе.

Однако известная конструкция скважинного штангового насоса предусматривает наличие уплотнительного узла в виде сальника, расположенного выше плунжера насоса, причем механизм установки сальника в корпусе насоса предусматривает использование замковой опоры лепесткового типа, т.е. фиксация сальника в корпусе насоса осуществляется за счет сил трения, возникающих между лепестками замковой опоры и корпусом насоса. А это не обеспечивает полную гарантию надежной фиксации сальника в корпусе насоса, поскольку незначительное превышение сил трения между эластичными уплотнительными элементами и штоком над указанными выше силами трения, удерживающих сальник в зафиксированном положении, вызывает срыв замковой опоры сальника.

Цель изобретения - повышение надеж- JHOCTH работы уплотнительного узла и, как

следствие, повышение надежности работы скважинного штангового насоса.

Поставленная цель достигается тем, что скважинный штанговый насос, содержащий корпус с насосно-компрессорными трубами, цилиндр, полый плунжер с установлен- ным в нем всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с за- трубным пространством скважины, шток, связывающий плунжер с колонной насосных штанг, размещенный на штоке и расположенный в корпусе уплотнительный.узел с самоуплотняющимся сальником и выполненную в виде обводного канала в корпусе гидролинию, сообщающую надплунжерную полость цилиндра насоса с насосно-компрессорными трубами через установленный в обводном канале нагнетательный клапан, дополнительно снабжен полым упорным стаканом с направляющими пальцами на внешней поверхности, разрезом в верхней части и расклинивающим кольцом на нижнем торце, механизмом подпружинивания, выполненным в виде пружины и опорных втулок, верхняя из которых снабжена дополнительным расклинивающим кольцом и поворотной пластиной, жестко закрепленной в верхней части полированного штока, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнена V-образная канавка, самоуплотняющийся .сальник установлен между полым упорным стаканом и механизмом подпружинивания, расклинивающие кольца упорного стакана и верхней опорной втулки установлены с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями самоуплотняющегося сальника, а поворотная пластина выполнена с возможностью взаимодействия с упорным стаканом посредством разреза в его верхней части, причем направляющие пальцы упорного стакана установлены с возможностью взаимодействия с V-образной канавкой корпуса и фиксации в ней.

На фиг. 1 схематично представлен скважинный штанговый насос, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид V-образной канавки на внутренней поверхности корпуса.

Предлагаемая конструкция скважинного штангового насоса содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого вырезана V-образная канавка А, внизу смонтирован цилиндр насоса 2, а в теле корпуса 1 гидролиния 3 с нагнетательным клапаном 4, плунжер 5 с всасывающим клапаном 6, полированный шток 7, связывающий плунжер 5 с колонной насосных штанг (не показаны) и имеющий в верхней части жестко закрепленную на нем поворотную пластину 8, полый упорный стакан 9 с направляющими пальцами 10с разрезом Б в верхней части / и расклинивающим кольцом 11 на нижнем

торце, механизм подпружинивания, состоящий из пружины 12 и опорных втулок 13 и 14, верхняя из которых имеет расклинивающее кольцо 15, герметизирующий эластичный элемент 16 заданной конфигурации.

0 Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

При ходе плунжера 5 вверх всасывающий клапан б закрыт и жидкость в надплун- жерной полости начинает сжиматься. При

5 этом нагнетательный клапан 4 в гидролинии 3 открывается и жидкость начинает поступать в насосно-компрессорные трубы. При ходе плунжера 5 вниз нагнетательный клапан 4 в гидролинии 3 закрывается, а всасы0 вающий клапан 6 в плунжере 5 открывается и жидкость из плунжерной полости поступает в надплунжерную.

Герметизирующий эластичный элемент 16 и нагнетательный клапан 4, установлен5 ный в гидролинии 3, защищают плунжер 5 от веса столба жидкости в насосно-компрес- сорных трубах. Причем по мере износа герметизирующего эластичного элемента 16 последний постоянно поджимается верхней

0 опорной втулкой 13 под действием пружины 12. При этом расклинивающие кольца 15 верхней опорной втулки 13 входят в специальный разрез герметизирующего уплотни- тельного элемента 16, за счет чего

5 обеспечивается гарантированное уплотнение как по поверхности полированного штока 7, так и по внутренней поверхности корпуса 1.

Насос спускается в скважину в следую0 щей последовательности. Сначала на насос- но-компрессорных трубах спускают корпус 1 с цилиндром насоса 2, с гидролинией 3 с вмонтированным в ней нагнетательным клапаном 4.

5 Затем приступают к спуску заранее смонтированной сборки уплотнительного узла на полированном штоке 7 вместе с плунжером 5.

Установку уплотнительного узла осуще0 ствляют следующим образом. По мере подхода пальцев 10 полого упорного стакана 9 к корпусу 1 путем поворота штанговой ко- лонны ориентируют пальцы 10 таким образом, чтобы они вошли в V-образную канавку

5 А. После этого путем нагрузки штанговой колонны сжимают пружину 12 с последующим поворотом по часовой стрелке, вследствие чего пальцы 10 двигаются по направлению, указанному стрелкой на фиг. 3.

Все операции по установке уплотни- тельного узла проводят с устья скважины посредством жесткой связи штанговой колонны с полированным штоком 7 и жестко закрепленной поворотной пластины 8. Взаимодействие поворотной пластины 8 в разрезе Б полого упорного стакана 9 обеспечивает ориентацию пальцев 10 в корпусе 1.

После установки уплотнительного узла штанговую колонну, а следовательно, и плунжер 5 насоса 2 на полированном штоке 7, поднимают на 30-40 см с тем расчетом, чтобы поворотная пластина 8 вышла из разреза Б полого упорного стакана 9. Эта операция не противоречит правилам установки плунжера 5 в насосе 2, поскольку подъем плунжера 5 на указанную величину всегда выполняется при установке плунжера в насосе. Данное положение плунжера 5 в насосе 2 является нижней мертвой точкой. После монтажа подвески колонны насосных штанг и крепления ее к головке балансира установку запускают в работу.

Демонтаж уплотнительного узла и подь ем оборудования производят в обратной по- следовательности. Сначала штанговую колонну опускают с таким расчетом, чтобы поворотная пластина 8 вошла в разрез упорного стакана 9. Затем путем создания нагрузки на механизм подпружинивания (пружина 12 сжимается) выводят направляющие пальцы 10 из конечного положения, поворачивают штанговую колонну против часовой стрелки и поднимают всю сборку уплотнительного узла вместе с плунжером 5 на поверхность. Слив жидкости происходит при подъеме колонны труб из скважины.

Применение скважинного штангового насоса с предлагаемой конструкцией уплотнительного узла позволяет исключить утечки жидкости из колонны НКТ в надплунжерную полость насоса и обеспечить надежность работы насоса в целом.

Существенным отличием предлагаемого скважинного насоса является то, что уп- лотнительный узел устанавливается с устья скважины посредством взаимодействия штанговой колонны через поворотную пластину полированного штока. Данная конструкция уплотнительного узла предусматривается как при применении вставных, так и невставных скважинных

штанговых насосов, а также в известных технологических схемах подъема высоковязких нефтей по затрубному пространству, в которых с целью изоляции штанговой ко- лонны необходима установка глубинного сальника.

Формула изобретения Скважинный штанговый насос, содержащий корпус с насосно-компрессорными трубами, цилиндр, полый плунжер с установленным в нем всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с затрубным пространством скважины, полированный шток, связывающий плунжер с колонной насосных штанг, размещенный на штоке и расположенный в корпусе уплотни- тельный узел с самоуплотняющимся сальником и выполненную в виде обводного канала в корпусе гидролинию, сообщающую надплунжерную полость цилиндра насоса с насосно-компрессорными трубами через установленный в обводном канале нагнетательный клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в эксплуатации путем повышения надежности уплотнительного узла, последний дополнительно снабжен полым упорным

стаканом с направляющими пальцами на внешней поверхности, разрезом в верхней части и расклинивающим кольцом на нижнем торце, механизмом подпружинивания, выполненным в виде пружины и опорных

втулок, верхняя из которых снабжена дополнительным расклинивающим кольцом и поворотной пластиной, жестко закрепленной в верхней части полированного штока, при этом на внутренней поверхности корпуса

выполнена V-образная канавка, самоуплотняющийся сальник установлен между полым упорным стаканом и механизмом подпружинивания, расклинивающие кольца упорного стакана и верхней опорной втулки

установлены с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями самоуплотняющегося сальника, поворотная пластина выполнена с возможностью взаимодействия с упорным стаканом посредством разреза в его верхней части, а направляющие пальцы упорного стакана установлены с возможностью взаимодействия с V-образ- ной канавкой корпуса и фиксации в ней.

Фиг.2

Фиг.З