Скважинный штанговый насос Советский патент 1979 года по МПК F04B47/02 

1

Изобретение относится к области нефтедобычи, а именно эксплуатации скважин с большим газовым фактором скважинными штанговыми насосами.

Известен скважинный штанговый насос для подъема жидкости и отсоса затрубного, газа из глубиннонасосной скважины и ввода их в насосные трубы, содержаш,ий цилиндр, плунжер, всасываюш,ий и нагнетательный клапаны и камеру для приема газа из затрубного пространства, последующего сжатия газа и нагнетания его в насосные трубы 1.

Недостатком такого насоса является низкая производительность из-за того, что он нагнетает в жидкость только газ, находяш,ийся в затрубном пространстве, но не нагнетает газ, выделившийся из жидкости в цилиндре насоса. Кроме того, этот насос увеличивает нагрузку на головку балансира станка-качалки за счет сил сопротивления, возникающих в его элементах во время сжатия затрубиого газа, а также не позволяет полностью нагнетать затрубный газ в жидкость вследствие противодавления находящегося над нагнетательным клапаном столба жидкости.

Цель изобретения - повышение коэффициента наполнения насоса путем замещения объема газа, выделившегося из жидкости.

тем же объемом жидкости, а также уменьшения нагрузки на головку балансира станка-качалки за счет совместной откачки жидкости и затрубного газа. Поставленная цель достигается тем, что плунжер насоса выполнен четырехступенчатым с чередующимися ступенями малого и большого диаметров, цилиндр-двухступенчатым с верхней ступенью большего и нилсней ступенью меньшего диаметров, взаимодействующих соответственно со ступенями большого и малого диаметров плунжера, а в средней части верхней ступени, цилиндра выполнен кольцевой выступ-разобщитель с

каналами, снабженными клапанами, камера для приема газа образована упомяпутым выступом-разобщителем, верхней ступенью цилиндра и взаимодействующими с последней ступенями плунжера, причем

верхняя и нижняя ступени цилиндра сообщены газовыпускными каналами, а полость насосных труб сообщена отверстиями в плунжере с верхней ступенью цилиндра. На фиг. I изображена схема насоса при

крайнем нижнем положении плунжера; на фиг. 2 - то же, при крайнем верхнем положении плунжера.

Скважинный штанговый насос состоит из плунжера 1, выполненного четырехступенчатым с чередующимися ступенями малого и большого диаметров и присоединенного к штангам 2, двухступенчатого цилиндра 3 с верхней ступенью большего и нижней ступенью меньшего диаметров, взаимодействуюш,их соответственно со ступенями большого и малого диаметров плунжера, а также нагнетательных клапанов 4, 5 и 6 для нагнетания соответственно газа и жидкости в насосные трубы (на чертеже не обозначены). В средней части верхней ступени цилнндра 3 выполнен кольцевой выступ-разобщитель 7 с каналами, снабженными клапанами 8 для отсоса газа из затрубного пространства. В плунжере 1 выполнены отверстия 9 для сообщения полости насосных труб с верхней ступенью цилиндра 3. Кольцевой выступ - разобщптель 7, верхняя ступень цилиндра 3 и взаимодействующие с ней ступени плунжера 1 образуют камеру для .приема газа. Верхняя и нижняя стзпени цилиндра 3 сообщены газовыпускными каналами 10, а нижняя ступень цилиндра имеет всасывающий клапан 11. Насос работает следующим образом. При движении насосных штанг 2 из крайнего нижнего положения вверх приводится в движение плунжер 1 (см. фиг. 1), всасывающий клапан И открывается и жидкость совместно с растворенным в ней газом поступает в нижнюю ступень цилиндра, при этом часть газа, не попавшая в насос через этот клапан, отделяется от жидкости и заполняет затрубное прострапство. Одновременно с этим происходит разрежение газовой среды в полости цилиндра, расположенной в ее средней части под клапанами 5, а также всасывание затрубного газа через клапаны 9 в верхнюю ступень цилиндра. При этом жидкость, находящаяся в ее средней части нод выступом-разобщителем 7,вытесняется в полость насосных труб. При достижении плунжера 1 крайнего верхнего положения (см. фиг. 2), открываются газовыпускные каналы 10, в результате чего газ, выделившийся из жидкости в процессе ее всасывания в нижнюю ступень цилиндра и находящийся под плунжером 1 в виде газовой подушкн, а также некоторая част жидкости под действием разрежения газовой среды всасываются в полость цилиндра, расположенную под клапанами 5. Одновременно с этим освободившийся от газа объем нижней полости цилиндра через клапан 11 занолпяется тем же объемом жидкости, а верхняя полость цилиндра через верхний ряд отверстия 9 заполняется жидкостью из полости насосных труб и сжимает находящийся тем затрубный газ. При ходе плунжера 1 вниз сжатый в верхней полости газ открывает нагнетательные клапаны 4 и смешивается с жидкостью, находящейся в насосных трубах. После выхода всего газа из указанной нолости до окончания хода вниз вытесняется находящаяся в ней жидкость. В том же порядке из полости цилиндра, расположенный под выступом-разобщителем 7 и клапанами 5, вначале газ, а затем жидкость через эти клапаны и отверстия 9 будут вытесняться и смешиваться с жидкостью, находящейся в полости плунжера 1. Одновременно с этим в полость плунжера 1 через нагнетательный клапан 6 будет поступать жидкость. Такое выполпеппе насоса позволит увеличить по сравнению с известными его производительность за счет полного заполнения жидкостью цилиндра насоса. Это достигается тем, что газ, .выделившийся из жидкости в цилиндре насоса и занимающий в нем некоторый объем, высасывается через газовыпускные каналы, а освободившийся объем занолняется жидкостью до полного наполнения цилиндра. Уменьшение, .нагрузки на головку балансира станка-качалки достигается за счет того, что затрубный газ паправляется в полости насоса, образованные выступом-разобщителем, ступенями плунжера и верхней ступенью цилиндра и вводится в жидкость непосредственно над самим насосом, облегчая таким образом столб жидкости, занимающий объем всей длины подъемных труб. Полное нагнетание затрубного газа в жидкость достигается за счет использования давления, создаваемого весом столба этой жидкости. Под этим давлением в момент окончания хода плунжера вверх жидкость из полости подъемных труб через отверстия, предусмотренные в плунжере, поступает в полости насоса и нолностью вытесняет находящийся там газ. Формула изобретения Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр, плунжер, всасывающий и нагнетательный клапаны и камеру для приема газа из затрубного пространства, последующего сжатия газа и пагпетания его в насосные трубы, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента наполнения насоса путем замещения объема газа, выделившегося из жидкости, тем же объемом жидкости, а также уменьшения нагрузки на головку балансира стапка-качалки за счет совместной откачки жидкости и затрубного газа, плунжер выполнен четырехступенчатым с чередующимися ступенями малого и большого диаметров, цилиндр- двухступенчатым с верхней ступенью большего и нижней стуненью .меньшего диаметров, взаимодействующих соответственно со ступенями большого и малого диаметров плунжера, а в средней части верхней стуени цилиндра выполнен кольцевой выступазобщитель с каналами, снабженными лапанами, камера для приема газа обраована упомянутым выступом-разобщитеем, верхней ступенью цилиндра и взаимоействующими с последней ступенями .плунера, причем верхняя и нижняя ступени

цилиндра сообщены газовыпускными каналами, а полость насосных труб сообщена отверстиями в плунжере с верхне)} ступенью цилиндра.

Р1сточники информации, принятые во внилтание при экспертизе

1. Ахадов М. С. и др. Компрессор внутрискважинный для отсоса затрубного газа из глубиянонзсоской скважины. - «Азербайджанское нефтяное хозяйство, Баку, 1976, № 9, с. 65-67.