Погружной гидроприводной насосный агрегат Советский патент 1979 года по МПК F04B47/04 

t

Изобретение относится к погружным гидроприводным насосным агрегатам, предназначенным д}1я добычи жидкости из скважИН и связанным гидравлически по колонне труб с силовым насосным приводом, расположенным на поверхности. Энергия потока рабочей жидкости, подаваемая с поверхности силовым приводом, преобразуется в погружном гидроприводном насосном агрегате в возвратно-поступательное движение поршневой группы, в результате чего насос агрегата откачивает добываемую жидкость из скважины и подает ее на поверхность.

Известен погружной гидроприводной насосный агрегат, содержащий насос и плунжерный двигатель, выполненные в одном корпусе с распределительным устройством в виде струйного насоса 1. Последний снабжен соплом, сообщенным с каналом подвода приводной среды, камерой смешения с каналом, сообщенным с надплуижерной камерой, и диффузором, сообщенным с каналом отвода. Устройство содержит также распределительный кран, связанный через тяговый элемент, выполненный в виде гибкого тросика, с плунжером двигателя. Однако из-за гищ авлнческих потерь в струйном аппарате при ходе поршневой группы вниз и расположения распределительного крана после струйного аппарата за диффузором снижает КПД агрегата. Кроме того, гибкий гроснк, связывающий рычаг крана с плунжером двигателя, в пронессе работы вытягивается, нарушая своевременность переключения режимов работы, а при движении плунжера двшателя вверх происхош1Т скручивание тросика с образованием жучков, приводящих в последующем к обрыву.

Целью изобретения является увеличение надежности в работе.

В описываемом агрегате это достигается тем, что в нем распределительный кран размещен между соплом и каналом подвода приводной среды и выполнен в виде золотника с верхней, и нижней торцовыми полостями и двумя поясками, нижним - для перекрытия канала подвода и верхним - для перекрытия канала камеры смещения, причем верхняя и нижняя торцовые полости золотника постоянно сообщаются с надплунж зной камерой, а гибкий элемент выполнен в виде подпружиненной тяги. Кроме того.

плунжер двигателя выполнен пустотелым с глухим дном. Агрегат в таком конструктивном выполнении имеет надежное переключение режимов работы, я расположение распределительного крана перед соплом струйного аппарата устраняет прохождение рабочей жидкости через струйный аппарат при движении поршневой группы вниз, что уменьшает потери и способствует повышению КПД.

На фиг. 1 схематически изображен описываемый агрегат при движении поршневой группы сверху вниз; на фиг. 2 - то же, при движении поршневой группы-снизу вверх.

Гидроприводной насосный агрегат устанавливается в скважине свободным спуском его в колонну 1 насосно-компрессорных труб, а уплотне- is мне и удержание его в седле 2 происходит за счет гидростатического напора, создаваемого весом столба жидкости в колонне 1. Колонна 1 труб является каналом для подачи рабочей жид-кости с поверхности, подаваемой силовым приводом в гидродвигатель 3 погружного гидроприводного агрегата. Пространство между колонной 1 труб и обсадной колонной 4 герметизируется пакером 5, образуя канал 6 отвода для подъема Отработанной в гидродвигателе агрегата и добытой жидкости. В верхней части агрегата расположены ловильная головка 7 для подъема агрегата на поверхность при помощи каната, фильтр 8, уплотняющая манжета 9 и распределительное уст- ройство 10, выполненное в виде струйного насоса с соплом 1, сообщенным с каналом 12 подвода приводной среды, камерой 13 смешения, сообщенной каналом 14 с надплунжерной камерой 15 гидродвигателя 3, и диффузором 16, сообщенным с каналом 6 отвода. Распределительный кран 17, размещенный между соплом 1 н каналом 12, выполнен в виде золотника с двумя поясками, нижним 18 - для перекрытия канала 12 и верхним 19 - iля перекрытия канала 14 камеры смешения 13, причем верхняя 20 и нижняя 21 торцовые полости золотника постоянно сообщаются с надплунжерной камерой 15 гидродвигатсля. Гибкий элемент выполнен в вкце под пружиненной тяги 22, которая размещена внутри плунжера 23 гидродвигателя, выполненного пустотелым с глухим дном. Плунжер 23 гидродвигателя жестко связан с поршнем 24 насоса, образуя поршневую группу. Надплунжерная камера гидродвигателя изолирована от камеры 25 над поршнем насоса самоуплотняющимся сальником 26. Над камерой 25 располагается шаровой клапан 27, соединяющий ее с помощью канала 28, проходящего в боковой стенке седла 2, с забоем скважины 29. В поршне 24 насоса установлен шаровой клапан 30 для перепуска жидкости из камеры 25 при движении поршневой группы сии

зу вверх. Уплотнение между поршнем 24 насоса и стенкой цилиндра насоса осуществляется уплотнительным кольцом 31 Камера 32 под поршнем 24 насоса в нижней части сообшается с каналом 6 каналом 33 с шаровым нагнетательным клапаном 34, а с забоем скважины 29 - посредством канала 35 с шаровым клапаном 36. Пространство между корпусом агрегата и боковой стенкой седла 2 герметизируется уплотнениями 37 и 38. Подвод рабочей жидкости в гидродвигатель 3 осуществляется по каналу 12, изолированному от канала 14, соединяющего диффузор с камерой гидродвигателя.

При нахождении поршневой группы в верхней мертвой точке (см. фиг. 1) распределительный 20 2S 30 кран 17 своими поясками перекрывает доступ рабочей жидкости к соплу струйного аппарата и к входу в камеру смешения. Рабочая жидкость, подаваемая с поверхности силовым приводом по колонне , через фильтр 8 и канал 12 поступает в надплунжерную камеру 15 гищ одвигателя 3, наполняет ее и, не имея выхсда, повышает давление в камере до рабочего. Давление рабочей жидкости на торец плунжера двигателя (суммарная площадь верхнего торца и глухого торца дна) создает осевое усилие, направленное вдоль плунжера сверху вниз, под действием которого порцтевая группа 23 и 24 начинает движение сверху вниз. В камере 25 насоса под поршнем 24 действует давление пластовой жидкости, которое по каналу 28 передается с забоя скважинь 29 на верхний торец поршня, уравновешивая пластовое давление, действующее на нижний торец поршня. При движении поршневой группы сверху вниз полость 20 заполняется добываемой жидкостью, а в камере 32 осуществляется процесс нагнетания жидкости, ранее запол явшей щлиндр. Жидкость через нагнетательнъш клапан 34 по каналу 33 поступает в канал 6, где, смеИ1иваясь с отработанной в гидродвигателе агрегата жидкостью, поднимается на поверхность, причем клапан 36 закрыт давлением сжимаемой жидкости; При приближении поришевой группы к нижней мертвой точке верхний бурт на плунжере гидродвигателя упирается в торец верхней пружины, свободно надетой на тягу 22, и сжимает ее. Пружина давит на тягу и приводит в движение распределительный кран 17, который перекрывает поступление рабочей жидкости из канала 12 в камеру 15 и направляет рабочую жидкость к соплу П, одновременно с зтим открывается канал 14, сообщающий камеру 15 с камерой 13. Давление в камере 15 гидродвигателя выравнивается с давлением в кольцевом канале 6, поршневая группа 23 и 24, достигнув нижней части мертвой точки, останавливается.

При второй половине цикла (см. фиг. 2) поршневая группа 23 и 24 находится в нижней мертвой точке, распределительный кран 17 - в нижнем положении. Канал для поступления рабочей жидкости камеры в двигателе закрыт и открыт канал для поступления рабочей жидкости к соплу 11 и открыт канал 14, сообщаю дий надплунжерную камеру 15 с камерой 13, диффузором 16 и каналом отвода. .Рабочая жидкость под давлением по колонне 1 через фильтр 8 канала 12 поступает в сопло 11 струйного насоса и создает область пониженного давления на выходе ее из сопла. В зту область через канал 14 устремляется жидкость, заполнявшая цилиндр гидродвигателя, смешивается с потоком жидкости, выходящей из сопла, в камере смешения и через канал диффузора 16 и канал 6 поднимается на поверхность, что вызывает уменьшение давления в надплунжерной камере 15. На нижний торец поршня

24насоса по каналу 35, открывая клапан 36, передается пластовое давление жидкости, которое

в десятки раз выше давления в цилиндре двигателя. В это время клапан 34 закрыт силой давления жидкости, находящейся в канале 6. Клапан 30 открыт и позволяет жидкости из камеры

25перетекать в камеру 32. За счет разности давления на забое скважины 29 и в камере 15 возникает осевое усилие, направленное снизу вверх. Поршневая группа 23 и 24 под действием этого усилия начинает двигаться из нижней части мертвой точки в верхнюю. При движении поршневой группы вверх в камере 32 цилиндра насоса происходит наполнение цилиндра. В это время клапан 34 закрыт силой давления жидкости, находящейся в канале 6. Клапан 30 плунжера - открыт и позволяет жидкости из камеры 25 перетекать

в камеру 32. Поршневая группа, приближаясь к верхней точке, дном полого плунжера гидродвигателя воздействует на нижнюю пружину тяги 22 и сжимает ее. Сжатая нижняя пружина передает усилие через тягу 22 распределительному крану 17, который перекрывает канал 14, изолируя камеру 15 гидродвигателя от канала 6 и открывает доступ рабочей жидкости из канала 12 в камеру 15, изолируя поступление рабочей жидкости в сопло 11. Давление в камере 15 повышается, что вызывает остановку поршневой группы.

С повышением давления в камере 15 до давления рабочей жидкости поршневая группа движется сверху вниз, т. е. цикл повторяется.

Установка распределительного крана перед соплом струйного аппарата позволяет увеличить полезный напор, создаваемый струйным распределительным устройством, при полуцикле движени поршневой группе снизу вверх за счет уменьшения потерь, а при полуцикле движения поршневой группы сверху вниз - лучще использовать давление рабочей жидкости за счет устранения необходимости прохода рабочей жидкости через сопло аппарата. В: целом такое решение обеспечивает увеличение полезного напора, развиваемого насосным агрегатом в течение всего рабочего цикла дв11жения поршневой группы, при тех же давлениях рабочей жидкости. Тяга с пружинами, установленная внутри пустотелого плунжера гидродвигателя, обеспечивает своевременное иереключение распределительного крана, создает спокойный режим работь гидродвигателя и обеспечивает высокую надежность погружного агрегата в работе.

Формула изобретения

1.Погружной гидроприводной насосный агрегат, содержащий плунжерный гидродвигатель, распределительное устройство в виде струйного t:aсоса с соплом, сообщенным с каналом подвода приводной среды, камерой смешения, сообщенной каналом с надплунжерной камерой, и диффузором, сообщенным с каналом отвода, и распределительнь Й кран, связанный через тяговый элемент с плунжером гидродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, распределительный кран размещен между соплом и каналом подвода приводной среды

и выполнен в виде золотника с верхней н нижней торцовыми полостями и двумя поясками, нюкним - для перекрытия канала подвода и верхним - для перекрытия канала камеры смешения, причем верхняя и нижняя торцовые полости золотника постоянно сообщены с надплунжерной камерой, я гибкий элемент выполнен в виде подпружиненной тяги.

2.Агрегат по п. 1, отличающийся тем, что плунжер гидродвигателя выполнен пустотелым с глухим дном.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР N 412401, кл. F 04 В 47/04, 1972.