Плунжерный насос Советский патент 1979 года по МПК F04B47/02 

(54) ПЛУНЖЕРНЫЙ НАСОС

t

Изобретение относится к области гидромашиностроения, в частности к плунжерным глубинным штанговым насосам для добычи нефти при раздельной глубиннонасосной эксплуатации скважин.

По основному авт. св.| 564440 известен плунжерный насос для одновременной раздельной эксплуатации разобщенных пакером двух пластов с различными давлениями жидкости, содержащий проходной плунжер с нагнетательным клапаном, помещенный в цилиндр, два всасывающих клапана, каждый из которых сообщен с соответствующим разобщенным пластом, и боковой канал между цилиндром и кожухом, связанный с надклапанным пространством одного из всасывающих клапанов и имеющий выходное отверстие, которое выполнено в стенке цилиндра в зоне хода плунжера.

Недостаток известной конструкции насоса состоит в том, что, если в процессе эксплуатации высоконапорный пласт истощается быстрее низконапорного и давление в нем падает до конечной величины, меньщей чем давление в низконапорном пласте, то приходится извлекать насос на поверхность

и изменять компоновку всасывающих клапанов.

Кроме того, в скважинах с резко нестабильной характеристикой пластов, где изменение давления по пластам происходит очень часто, они также неприменимы. Это сужает область применения известной конструкции насоса.

Целью настоящего изобретения является расщирение области применения насоса.

Указанная цель достигается за счет того, что в нижней части насоса установлен распределитель, выполненный в виде неподвижного корпуса, в его расточке размещен трехпоясковый золотник, в котором находятся

5 два радиальных отверстии и связанное с ними центральное отверстие, сообщенное с одним из всасывающих клапанов, а в корпусе выполнен боковой серповидный канал, связывающий другой всасывающий клапан

0 с расточкой корпуса, и два радиальных отверстия, взаимодействующих с соответствующими радиальными отверстиями золотника, при чем верхнее из радиальных отверстий корпуса сообщено с одним, а нижнее - с другим разобщенным пластом. На фиг. I изображен насос в скважине, когда высоконапорный пласт верхний; на фиг. 2 - то же, когда высоконапорный пласт нижний; на фиг. 3 - нижняя часть насоса по фиг. 1; на фиг. 4 - нижняя часть насоса по фиг. 2. Насос содержит цилиндр 1 с выходным отверстием 2, выполненным в стенке цилиндра в зоне хода плунжера, кожух 3, проходной плунжер 4 с нагнетательным клапаном 5 Снизу насос снабжен двумя всасывающими клапанами 6 и 7, из которых верхний всасывающий клапан 6 сообщен с цилиндром в цижней части, а нижний всасывающий клапан 7 - через кольцевое пространство между кожухом и цилиндром и боковое отверстие в цилиндре, при этом верхний всасывающий клапан 6 связан с низконапорным разобщенным пластом, а нижний всасывающий клапан - с высоконапорным пластом. В нижней части насос снабжен распределителем, содержащим корпус 8 с верхним радиальным отверстием 9, сообщенным с верхним пластом, и нижним радиальным отверстием 10, сообщенным с нижним пластом. В корпусе 8 расположен также боковой серповидный канал 11. Пакер 12 служит для разобщения пластов. В расточке корпуса 8 помещен подвижный трехпоясковый золотник 13, имеющий центральное отверстие 14 и два радиальных отверстия 15 и 16, взаимодействующих с соответствующими радиальными отверстиями 9 и 10 корпуса 8. Золотник 13 уплотнен в корпусе уплотняющими элементами 17. Центральное отверстие 14 золотнику сообщено с нижним всасывающим клапаном 7, а верхний всасывающий клапан 6 связан через боковой серповидный канал 11 с расточкой корпуса и с одним из его радиальных отверстий. Насос работает следующим образом. При ходе плунжера 4 вверх из крайнего нижнего положения полость цилиндра дополняется жидкостью низконапорного пласта через всасывающий клапан 6, а всасывающий клапан 7, связанный с высоконапорным пластом, в этом время закрыт давлением жидкости в подъемных трубах, действующим на него через выходное отверстие 2 и кольцевую полость между кожухом 3 и цилиндром I. Это продолжается до тех пор, пока плунжер 4 при своем ходе вверх не пройдет выходное отверстие 2, т. е. расстояние S«. После этого всасывающий клапан 7, связанный с высоконапорным пластом сверху, испытывает давление в цилиндре под плунжером, т. е. давление низконапорного пласта, и поэтому, открывщись, заполняет цилиндр 1 и через выходное отверстие 2 и своим избыточным над низконапорным пластом давлением закрывает клапан низконапорного пласта 6. Это продолжается до конца хода плунжера вверх, т. е. расстояние Se. Таким образом, цилиндр при одном ходе заполняется сначала из низконапорного пласта на расстояние Sn, а затем - из высоконапорного пласта на расстояние Si. На фиг. 1 и 3 изображен случай, когда золотник 13 находится в нижнем положении и высоконапорным является верхний пласт. Золотник 13 в этом случае воспринимает давление с нижнего и верхнего пласта по площадям, условно выделенным на фиг. 3. Эти площади, равны между собой, а так как давление из верхнего пласта выще, чем давление из нижнего пласта, то порщень усилием, возникающим от избыточного давления, удерживается в этом положении. Жидкость из высоконапорного верхнего пласта попадает в прием нижнего всасывающего клапана 7 через верхнее радиальное отверстие 9 в корпусе 8, радиальное отверстие 15 в золотнике 13, что и обеспечивает работу насоса. Движение жидкости из соответствующих пластов указано стрелками. Если давление пластов изменяется, т.е. высоконапорным станет нижний пласт, то золотник 13 станет воспринимать усилие снизу от избыточного давления высоконапорного нижнего пласта, поэтому он перемещается в верхнее положение (фиг. 2 и 4). Золотник 13 в этом положении (фиг. 2 и 4) воспринимает давление с верхнего и нижнего пластов по площадям, условно выделенным на фиг. 4. Эти площади равны между собой, а так как давление из нижнего пласта больще давления из верхнего пласта, то золотник 13 усилием, возникающим от избыточного давления, удерживается в этом положении. Движение жидкости из соответствующего пласта указано стрелками, жидкость из высоконапорного нижнего пласта попадает в прием нижнего клапана, что и обеспечивает работу насоса. Если давление пластов изменяется, т.е. высоконапорным станет верхний пласт, то золотник 13 воспринимает усилие сверху от избыточного давления высоконапорного пласа и перемещается в нижнее положение (фиг. 1 и 3). Таким образом, независимо от расположения высоконапорного пласта сверху или низу и независимо от изменения соотнощения давления пластов в процессе эксплуаации обеспечивается направление жидкоси из высоконапорного пласта к нижнему всасывающему клапану 7, связанному при помощи кожуха 3 с выходным отверстием 2 в цилиндре насоса 1.

Формула изобретения

Плунжерный насос по авт. св. № 564440, отличающийся &и, что, с целью расширения области его применения, в нижней части насоса установлен распределитель, выполненный в виде неподвижного корпуса, в его расточке размещен трехпоясковый золотник, в котором находятся два радиальных отверстия и связанное с ними центральное отверстие, сообщенное с одним из всасывающих клапанов, а в корпусе выполнен боковой

серповидный канал, связывающий другой всасывающий клапан с расточкой корпуса, и два радиальных отверстия, взаимодействующих с соответствующими радиальными отверстиями золотника, причем верхнее из радиальных отверстий корпуса сообщено с одним, а нижнее - с другим разобщенным пластом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

фиг. 2

фиг.1

фиг-З