Скважинный штанговый насос Советский патент 1993 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к конструкции глубинных штанговых насосов, для откачки нефти из глубоких скважин.

Цель изобретения - повышение ресурса работы путем уменьшения интенсивности износа плунжерной пары и предупреждение обрыва штанг при подъеме полого плунжера.

На фиг. 1 показан общий вид скважин- ного штангового насоса (слева - нижняя часть насоса, справа - верхняя); на фиг. 2 - узел I (продольный разрез втулки, снабженной эластичной манжетой) на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение А-А (на участке радиальных каналов втулки) на фиг. 1; на фиг. А - сечение Б-Б (верхней части патрубка) на фиг 1.

Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1. с которым в нижней части соединен нижний присоединительный переводник 2, с васывающим клапанным узлом 3. К верхней части цилиндра 1 с помощью резьбы присоединены переводник 4 и противопесочный фильтр в виде камеры для сбора мехпримесей, включающей переводник 5, стакан 6, патрубок 7, сальниковую головку 8, грязесъемную манжету 9 и верхний переводник 10,

В верхнем переводнике 10 расположен циркуляционный клапан, представляющий мембрану 11, закрепленную резьбовой втулкой 12. Для соединения насоса с насос- но-компрессорными трубами (на чертеже не показаны) к верхнему переводнику 10 присоединен патрубок 13с муфтой 14.

Плунжер 15 штангового насоса соединен в нижней части с нагнетательным клапанным узлом 16, К верхней части плунжера 15 присоединена втулка 17, снабженная эластичной манжетой 18. Шток 19 соединен с втулкой 17 посредством клеточной втулки 20.

Шток 19 плунжера 15 в верхней части снабжен хвостовиком 21 для соединения с штангами посредством захватно-стыковоч- ного устройства (на чертеже не показано).

Верхняя часть патрубка 7 выполнена в виде разрезной цанги с перьями 22 и сквозными пазами 23 между перьями. На внутренней поверхности перьев 22 имеется резьбовая нарезка. Втулка 17 снабжена сквозными радиальными каналами 24.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

С помощью насосно-компрессорных труб и соединительной муфты 14 штанговый насос опускают в наклонный ствол скважины на заданную глубину с погружением в жидкость.

Штанговую колонну опускаю в насос- но-компрессорные трубы до соединения за- хватно-стыковочного устройства с хвостовиком 21. Возвратно-поступательное

движение насосных штанг (на чертеже не показано) плунжеру 15 штангового насоса осуществляется посредством хвостовика 21, штока 19, клеточной втулки 20 и втулки 17. При движении плунжера 15 вверх с закрытым клапанным узлом 16, жидкость над плунжером 15 из патрубка 7 через сквозные пазы 23 вытесняется в кольцевое пространство противопесочного фильтра.

В кольцевом пространстве противопесочного фильтра скорость движения перекачиваемой жидкости существенно снижается, в результате чего крупные частицы мехпримеси под действием собственного веса оседают в кольцевой полости

фильтра. Из-за несвоевременного закрытия клапанного узла 3 или высокого значения газосодержания в перекачиваемой скважинкой жидкости при движении плунжера 15 вниз жидкость из верхней части противопесочного фильтра частично возвращается через сквозные пазы 23 между перьями 22 цанги во внутреннюю полость патрубка 7. Однако крупные частицы мехпримеси за счет силы тяжести также опускаются в кольцевую камеру противопесочного фильтра. Кроме того, грязесъемная манжета 9, охватывающая шток 19, предупреждает проникновение мехпримесей через центральное отверстие в сальниковой головке 8.

При возвратно-поступательном движении штанговой компоновки в насосно-компрессорных трубах (НКТ), размещенных в наклонном стволе скважины, наряду с песком, выносимым из продуктивного пласта,

за счет износа штанг и НКТ происходит наработка металлической стружки, причем крупные частицы под действием сил тяжести опускаются в кольцевой зазор между стаканом 6 и патрубком 7.

Мелкие механические примеси, присутствующие в верхней части полости цилиндра 1, а также частицы, прилипшие к внутренней поверхности цилиндра 1, под действием их магнитных свойств снимаются

эластичной манжетой 18. Смазка и охлаждение трущихся поверхностей плунжера 15 и цилиндра 1 осуществляется через радиальные каналы 24 втулки 17 (см.движение жидкости по стрелке на фиг. 2).

Благодаря радиальным каналам 24, размещенным на втулке 17 ниже манжеты 18, последняя освобождается от действия перепада давления, сохраняя при этом длительную работоспособность.

Подъем штангового насоса из скважины осуществляют в следующей последовательности.

Производят подъем насосных штанг вместе с плунжером 15 насоса. При движе- нии плунжера 15 вверх клеточная втулка 20, воздействуя на втулку 8 высвобождает ее из резьбовой части цанговых перьев 22. После подъема штанг с плунжером 15 в полости насосно-компрессорных труб и цилиндра 1 насоса с помощькъназемного насосного агрегата создают внутреннее давление и разрушают мембрачу 11 циркуляционного клапана. Образованный при разрушении мембраны 11 сквозной канал обеспечивает при подъеме насоса опорожнение полости насосно-компрессорных труб.

Использование в штанговом насосе фильтра в виде камеры, образуемой кольцевым зазором между патрубком и стаканом, а также использование втулки, оснащенной эластичной манжетой, позволяет свести до минимума вероятность попадания механических примесей в технологический зазор между рабочей парой насоса (плунжер-ци- линдр) и снизить темп износа плунжера и цилиндра, а, следовательно, повысить ресурс работы насоса.

Кроме того, использование сальниковой головки, соединенной с патрубком по- средством цангового соединения, также

снижает вероятность попадания мсхмриме сей в полость цилиндра и позволяет производить подъем плунжера без значительных осевых нагрузок.

Формула изобретения Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр, расположенный в цилиндре полый плунжер, связанный со штоком, установленный над полым плунжером лро- тивопесочный фильтр в виде стакана с раз- мещенуным в нем перфорированным патрубком, установленного с возможностью сообщения с полостью нагнетания на- соса-через перфорацию патрубка, и сальниковую головку, связанную с верхней частью перфорированного патрубка посредством резьбового соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса работы путем уменьшения интенсивности износа плунжерной пары и предупреждения обрыва штанг при подъеме полого плунжера, связь штока с полым плунжером выполнена посредством снабженной эластичной манжетой и расположенной с возможностью контактирования с внутренней поверхностью цилиндра втулки со сквозными радиальными каналами, выполненными под эластичной манжетой, а патрубок выполнен в виде разрезной цанги, причем резьба расположена на перьях последней.

Лл

S

17

:

18

к

Использование: откачка нефти из глубоких скважин, преимущественно наклонно- направленных. Сущность изобретения: насос содержит цилиндр 1, полый плунжер 15, связанный со штоком 19 посредством снабженной эластичной манжетой 18 и расположенной с возможностью контактирования с внутренней поверхностью цилиндра в г/л к и 17 с радиальными каналами, выполненными ниже манжеты, установленный над полым плунжером противопесочный фильтр, верхняя часть перфорированного патрубка 7 которого связана с сальниковой головкой 8. Внутренняя часть перфорированного патрубка выполнена в виде разрезной резьбовой цанги, взаимодействующей с ответной резьбовой поверхностью сальниковой головки. 4 ил. со с оо ю 00 о Ск со фиг

О

24

А

-

А

-,

(

ft

7 , }

Фиг.4