Скважинный насос Советский патент 1992 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано, в частности, для извлечения из скважин 1 высоковязких нефтей.

Известен скважинный бесштанговый насос, содержащий корпус, связанный с корпусом цилиндр со всасывающим клапаном, установленный в цилиндре с образованием приемной и нагнетательной полостей плунжер, и аккумулятор в виде упругого элемента, связанного с корпусом и плунжером.

Наиболее близким решением к заявляемому является скважинный насос, содержащий колонну труб, связанную с корпусом, имеющим ступенчатый цилиндр со всасывающим клапаном для сообщения ступени меньшего диаметра с затрубным пространством, ступенчатый плунжер, установленный в ступенчатом цилиндре с образованием приемной, кольцевой и нагнетательной полостей, аккумулятор в виде цилиндра, полость которого гидравлически связана при помощи канала с кольцевой полостью, причем приемная и нагнетательная полости сообщены между собой при помощи канала с нагнетательным клапаном.

Недостатком известных решений является то, что зависимость давления в аккумуляторе от перемещения ступенчатого плунжера является пропорциональной, т.е.

V4 00

ь

4 СЯ XI

при перемещении плунжера возрастает давление в аккумуляторе и превышает давление, необходимое для подъема добываемой жидкость на поверхность, при этом совершается дополнительная работа, которая преобразуется в тепло, которое рассеивается, что снижает КПД насоса (фиг.1).

Целью изобретения является повыше- ние5 коэффициента полезного действия (КПД) насоса. ,

УкаЗЗйвая цель достигается тем, что в известном скважинном насосе,содержащем колонну труб, связанную с корпусом, ммею- щим ступенчатый цилиндр со всасывающим клапаном для сообщения ступени меньшего диаметра с затрубным пространством , ступенчатый плунжер, установленный в ступенчатом цилиндре с образованием приемной, кольцевой и нагнетательной полостей, аккумулятор в виде цилиндра, полость которого гидравлически связана при помощи канала с кольцевой полостью, причем приемная и нагнетательная полости сообщены между собой при помощи канала с нагнетательным клапаном, колонна труб и корпус установлены с возможностью осевого перемещения, канал с нагнетательным клапаном выполнен в ступенчатом плунжере, насос снабжен опорной заглушкой для установки цилиндра аккумулятора, последний снабжен поршнем, размещенным в его цилиндре и связанным с корпусом насоса, а канал для сообщения кольцевой и аккумуляторной полостей выполнен в поршне и корпусе и снабжен отводом с обратным клапаном, вход которого подключен к кольцевой полости.

Такое конструктивное выполнение аккумулятора позволит изменить вид рабочей характеристики насоса, так как аккумулирование энергии осуществляется за счет подъема груза при определенном постоянном давлении подаваемой в насос жидкости, не зависящим от величины перемещения плунжера, при этом вся работа, идущая на зарядку аккумулятора, будет направлена на подъем жидкости из скважины.

Поставленная цель достигается тем, что колонна труб снабжена грузом.

С целью улучшения режима работы в глубоких скважинах, насос снабжен полым переводником, закрепленным на колонне труб.и перепускным устройством, включающим соединенные с колонной труб поршень со штоком с глухим осевым каналом и радиальными пазами в поршне, размещенные с образованием поршневой полости в цилиндре с радиальными отверстиями, закрепленном в переводнике, имеющим радиальное отверстие для сообщения поршневой полости с затрубным пространством и аксиальные отверстия для сообщения радиальных отверстий цилиндра с полостью переводника.

Использование перепускного устройства способствует работе насоса в оптимальном режиме, т.к. оно позволяет так подбирать вес колонны, чтобы обеспечить аккумулирование необходимого количества

0 энергии и не допустить совершения лишней работы.

Установкой груза в данном варианте выполнения насоса можно сократить число труб в подвижной колонне,обеспечив, тем

5 самым, компактность насоса.

На фиг,1 схематично изображен сква- жинный насос, общий вид; на фиг.2 - вариант выполнения насоса для эксплуатации в глубоких скважинах.

0 Скважинный насос содержит колонну труб, корпус 1, размещенный в нем ступенчатый цилиндр 2 со всасывающим клапаном 3 для сообщения ступени меньшего диаметра с затрубным пространством,установлен5 ный в сгупенчгтом цилиндре 2 с образованием приемной 4, кольцевой 5 и нагнетательной 6 полостей ступенчатый плунжер со сквозным центральным каналом, причем приемная 4 и нагнетательная б

0 полости сообщены между собой через нагнетательный клапан Q размещенный в плунжере 7. На ступенчатом цилиндре 2 закреплены крышка 9. соединенная с фильтром 10 и переводником 11. Аккумулятор

5 выполнен в виде цилиндра 12, соединенного с крышкой 13 и установленного на опорную заглушку 14 с образованием аккумуляторной полости 15, размещенного в цилиндре 12 поршня 16, проходящего че0 рез крышку 13 и закрепленного в переводнике 11. В поршне 16 выполнен канал 17, сообщающий через линию 18 с отводом 19, отверстия 20, 21 в стенке цилиндра 2 и обратный клапан 22 кольцевую полость 5 с

5 аккумуляторной полостью 15. Ступенчатый цилиндр 2 в верхней части через переводник 23 соединен с колонной труб 24, снабженной грузом 25.

В варианте выполнения насоса для ке0 глубоких скважин на колонне труб 24 в верхней части установлен тройник 26 с заглушкой 27 и центратор 28, размещенный на колонном фланце 29.

В варианте выполнения насоса для глу5 боких скважин колонна труб 24 соединена с перепускным устройством, включающим поршень 30 со штоком с глухим осевым каналом с радиальными пазами 31 в поршне, и размещенным в цилиндре 32 с радиальными отверстиями 33, который соединен с полым переводником 34, имеющим радиальное отверстие 35, сообщающую поршневую полость 36 с затрубным пространством и аксиальные каналы 37, сообщающие полость насосно-компрессорных труб (НКТ) (не показаны) с внутренней полостью перепускного поршня 30. Полый переводник 34 соединен с переводником 38, к которому подсоединяются НКТ. и с кожухом 39, снабженным крышкой 40, в котором размещены цилиндр 32 с перепускным поршнем 30.

Скважикный насос работает следующим образом.

Предварительно заполняют жидкостью приемную 4, кольцевую 5 полости и линию 18 и спускают насос в скважину до забоя или якоря.

При нагнетании жидкости в насос через колонну насосно-компрессорных труб тройник 26 (фиг.1) и переводник 38, аксиальные каналы 37, 33 и пазы 31 (фиг.2) давление в нагнетательной 6 полости растет и при его дальнейшем повышении ступенчатый плунжер, перемещаясь вниз, создает давление в приемной 4 полости большее, чем в нагнетательной б полости, при этом нагнетательный клапан 8 открывается и жидкость из приемной 4 полости перемещается в нагнетательную 6 . полость, а жидкость из кольцевой 5 полости через отверстия 20, линию 18 и канал 17 под поршень 16 Так как опорная заглушка 14 опирается на забой или якорь, то шток поршня 16 под действием давления жидкости передает усилие переводнику 11 и поднимает вверх насос с трубами 24 и грузом 25. В варианте выполнения насоса (фиг.2) при перемещении вверх насоса перемещается вверх поршень 30 и за счет сообщения надпоршневого пространства 36 с затрубным пространством предотвращается дифферент насоса. Когда ступенчатый плунжер 7 приблизится к крайнему нижнему положению, нагнетательная 6 камера через отверстие 21 и обратный клапан 22 получит сообщение с кольцевой 5 камерой и аккумуляторной полостью 15, что исключает отказ в работе насоса в результате возможных утечек жидкости из цилиндра 12 и обеспечивает безударную работу плунжера. Окончание перемещения ступенчатого плунжера 7 характеризуется скачком давления.

До окончания цикла нагнетания давление в колонне насосно-компрессорных труб сбрасывается, давление в нагнетательной 6 полости также упадет и за счет давления в аккумуляторной полости 15, создаваемого весом колонны труб 24 и груза 25, ступенчатый плунжер 7 перемещаэтся вверх. При этом за счет действия груза 25 на шток поршня 16 давление в кольцевой 5 полости поддерживается постоянным при полном ходе ступенчатого плунжера вверх, Добываемая скважинная жидкость подается на устье

5 скважины через колонну труб 24 и тройник 26 (фиг.1) и колонну труб 24, аксиальные каналы 33 и 37 (фиг.2). Одновременно в приемную 4 полость через всасывающий клапан 3 поступает очередная порция

0 добываемой жидкости. Затем ЦУКЛ повторяется.

По сравнению с прототипом предлагаемое решение позволит повысить КПД насоса.

5 Форму л а изобретения

1.Скеажинный насос, содержащий колонну труб, связанную с корпусом, имеющим ступенчатый цилиндр со всасывающим клапаном для сообщения ступени меньшего

0 диаметра с затрубным пространством, ступенчатый плунжер, установленный в ступенчатом цилиндре с образованием приемной, кольцевой и нагнетательной полостей, аккумулятор в виде цилиндра, по 5 лость которого гидравлически связана при помощи канала с кольцевой полостью, причем приемная и нагнетательная полости сообщены между собой при помощи канала с нагнетательным клапаном, отличаю щи й0 с я тем, что, с целью повышения КПД, колонна труб и корпус установлены с возможностью осевого перемещения, канал с нагнетательным клапаном выполнен в ступенчатом плунжере, насос снабжен опор5 ной заглушкой для установки цилиндра аккумулятора, последний снабжен поршнем, размещенным в его цилиндре и связан- ным с корпусом насоса, а канал для сообщения кольцевой и аккумуляторной по0 лостей выполнен в поршне и корпусе и снабжен отводом с обратным клапаном, вход которого подключен к кольцевой полости.

2.Насос по п.1, отличающийся тем, что колонна труб снабжена грузом.

5 3. Насос по пп.1 и 2, от л и ч а ющи и с я тем, что, с целью улучшения режима работы в глубоких скважинах, насос снабх ен полым переводником, закрепленным на колонне труб, и перепускным устройством, включаю0 щим соединенные с колонной труб поршень со штоком с глухим осевым каналом и радиальными пазами в поршне, размещенные с образованием поршневой полости в цилиндре с радиальными отверстиями, закреп5 ленном в переводнике, имеющем радиальное отверстие для сообщения поршневой полости с затрубным пространством и аксиальные отверстия для сообщения радиальных отверстий цилиндра с полостью переводника.

Фиг.1

U

8

Использование: для извлечения из скважины высоковязких нефтей. Сущность изобретения: колонна труб связана с корпусом, имеющим ступенчатый цилиндр с всасывающим клапаном для сообщения ступени меньшего диаметра с затрубным пространством. Ступенчатый плунжер установлен в цилиндре с образованием приемной, кольцевой и нагнетательной полостей. Полость аккумулятора в виде цилиндра гидравлически связана каналом с кольцевой полостью. Приемная и нагнетательная полости сообщены между собой каналом с нагнетательным клапаном. Колонна труб и корпус установлены с возможностью осевого перемещения. Канал с нагнетательным клапаном выполнен в плунжере. Опорная заглушка предназначена для установки цилиндра аккумулятора, снабх енного поршнем, размещенным в цилиндре и связанным с корпусом насоса. Канал для сообщения кольцевой и аккумуляторной полостей выполнен в поршне и корпусе и снабжен отводом с обратным клапаном, вход к-рого подключен к кольцевой полости. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. сл с