ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС Советский патент 1944 года по МПК F04F1/08 

Предметом настоящего изобретения является пневматический глубинный насос, в котором число циклов регулируется автоматически в зависимости от дебета скважины. Уже известны такие насосы, в которых регулирование осуществляется двумя совместно работающими золотниками, причем перемещение первого золотника производится вследствие сжатия воздуха в патрубке, погруженном в жидкость, что позволяет автоматически производить отсечку рабочего газа.

Отличием конструкции, согласно изобретению, является то, что для подвода к напорному трубопроводу дополнительного количества воздуха, служащего для аэрации жидкости, которая нагнетается путем вытеснения ее сжатым воздухом из заполняемой самотеком камеры, применено питательное приспособление. Это приспособление состоит из ответвления со включенным в него распределительным или диференциальным золотником, одна из торцевых камер которого сообщается с напорным трубопроводом, а другая - с подводящим воздухопроводом.

На чертеже фиг. 1 изображает продольный разрез насоса, фиг. 2 - схему золотникового механизма насоса и фиг. 3 - общий вид установки.

Насос состоит (см. фиг. 1) из переводной муфты 3, навернутой на корпус 6 нижней трубы 21. Последняя навернута одним концом на нижний конец корпуса 6, а другим на муфту - седло 26, в которую после спуска насоса вставляется конус 25 с вставленными в него седлом 24 и клапаном 23.

Седло 24 зажимается клеткой 22, соединенной со штоком 20 Гарбута, который своим верхним концом входит в муфту 18. Муфта 18 ввертывается в корпус 14 нагнетательного клапана, состоящего из седла 17, шарикового клапана 16 и клетки 15. Корпус 14 своим верхним концом навертывается на переводную муфту 13, в которую ввернута труба 12 и при помощи которой вся система привертывается к корпусу 7 золотникового механизма. В корпусе 7 с одной и другой стороны вставлены золотники 5 и 10, при помощи которых производится, с одной стороны, отсечка рабочего газа (распределение) и, с другой стороны, - саморегулирование количества циклов. Для этого в корпусах 6 и 7 сделан ряд каналов (см. фиг. 1 и схему золотникового механизма). Оба золотника 10 и 5 сделаны диференциальными. На золотник 10 всегда давит пружина 8.

Спуск насоса в скважину производится следующим образом. Вначале спускается на одном ряде труб 1 корпус 6 и соединенные с ним трубы 21 и 19 и седло 26 конуса. Все погружается ниже уровня жидкости так, чтобы корпус 6 был погружен в жидкость не более, чем по муфту 3. После этого на втором ряде труб меньшего диаметра спускаются внутренние части, состоящие из конуса 25 с клапанным устройством, нагнетательный клапан, труба 12, ввернутая в корпус 7 и корпус 7 с вставленными в него золотниками. Корпус 7 сажается нижним конусом на седло корпуса 6, а конус 25 на седло 26.

Подъем насоса производится в обратном порядке.

Как уже было сказано выше, внутренние части насоса опускаются отдельно, благодаря чему можно осуществить промывку камеры замещений, смену клапанов и осмотр золотникового механизма без подъема камеры замещения, т.е. без подъема второго ряда труб 1.

Работа насоса происходит в следующем порядке.

После спуска насоса в скважину и присоединения всех трубопроводов на дневной поверхности в распределительной будке открывают регулировочный вентиль и пропускают рабочий газ по трубопроводу 27 (фиг. 3) в кольцевое пространство между трубами 29 и 30 и 1 и 2 (фиг. 1).

Свежий газ необходимого давления заполняет кольцевое пространство, давление в котором остается неизменным во все время работы насоса, т.е. здесь не происходит периодического нагнетания и выпуска в атмосферу рабочего газа, как это делается в настоящее время в насосах замещения.

Из кольцевого пространства рабочий газ по каналу В поступает в корпус 7 и затем подходит к золотникам (фиг. 1 и 2), производя давление на верхний золотник 5 с нижней стороны по каналу Д, а на нижний золотник 10 сверху по каналу Е. Торцы золотников всегда находятся под давлением свежего рабочего газа и тем самым золотники удерживаются в момент наполнения камеры замещения нефтью в положении, показанном на фиг. 1 и 2.

При указанном положении (фиг. 1 и 2) происходит наполнение камеры замещения нефтью из скважины. Нефть проходит через всасывающий клапан 23, поступает в камеру, образованную трубой 21, и может пройти через нагнетательный клапан, если давление на него со стороны оставшейся от выброса жидкости будет меньше давления жидкости, поступающей из скважины. Воздух или газ, находившийся в камере, вытесняется жидкостью по каналу Л в выточку золотника 10, затем через канал М - в атмосферу.

Как только конец трубки 19 будет погружен в жидкость, в ней начнется сжатие газа под действием поднимающегося столба жидкости в камере. Когда камера будет заполнена нефтью и газ, сжимаемый в трубке 19, будет в состоянии передвинуть золотник 10 в верхнее положение, каналы В и И через выточку в золотнике соединятся с каналом К и Л, и свежий рабочий газ начнет поступать в камеру замещения, производя выдавливание оттуда нефти через нагнетательный клапан 16, трубку 12 и затем канал Н (фиг. 1 и 2), по которому жидкость начнет поступать во внутреннюю колонну по каналу А (фиг. 1), производя давление на верхний торец распределительного золотника 5. Под давлением свежего рабочего газа золотник 10 поднимется еще выше и займет свое крайнее положение, при котором каналы М и Ж будут перекрыты, а следовательно, полость над золотником, где размещена пружинка 8, и камера замещения будут отключены от атмосферы.

Свежий рабочий газ, продолжая выдавливать жидкость из камеры замещения во внутреннюю подъемную колонну, наконец, создаст такой столб жидкости, который в состоянии будет поставить золотник 5 в нижнее положение. В это время каналы С и Т, образующие ответвление, через выточку в золотнике соединятся, и свежий рабочий газ начнет поступать по каналу Р в подъемную колонну, производя подъем и аэрацию нефти и, с другой стороны, будет поступать по каналу У в полость над золотником 10. Таким образом создается одинаковое давление на равные площади, так как свежий рабочий газ все время давит на торец штока 9 и к этому давлению прибавляется давление на разность площади золотника и штока, что в сумме дает площадь, равную площади нижнего торца золотника 10. Наконец давления уравновешиваются и золотник 10 под действием пружины 8 переместится в нижнее крайнее положение, перекрыв каналы так, что свежий рабочий газ отключится от камеры замещения и, наоборот, камера замещения по каналам Л, К и М соединится с атмосферой. Как только давление в камере упадет, она снова будет заполняться нефтью.

Золотник 5 в нижнем положении будет удерживаться до тех пор, пока не произойдет выброса нефти из колонны в трап, после чего давление на верхний торец сразу упадет, и под давлением свежего рабочего газа, действующего на нижний торец золотника, последний поднимется в верхнее крайнее положение, перекрыв каналы так, что поступление свежего рабочего газа в подъемную колонну прекратится. После наполнения камеры нефтью цикл повторится.

Площади верхнего и нижнего торцов золотника 5 подбираются так, чтобы существовал всегда перепад давления, необходимый для тока свежего рабочего газа в подъемную колонну, т.е. площадь верхнего торца всегда должна быть больше нижнего.

Пневматический глубинный насос, отличающийся тем, что для подвода к напорному трубопроводу дополнительного количества воздуха, в целях аэрации жидкости, нагнетаемой путем обычного вытеснения ее сжатым воздухом из заполняемой самотеком камеры, применено питательное приспособление, состоящее из ответвления С - Т - Р (фиг. 2) со включенным в него распределительным диференциальным золотником 5, одна из торцовых камер которого сообщается с напорным трубопроводом, а другая - с подводящим воздухопроводом.