Пульсационный насосный агрегат Советский патент 1980 года по МПК F04B47/00 F15B9/02 

(54) ПУЛЬСАЦЙЩНЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕТАТ

1 . . . , У

Изобретение относится к насосострбекию и может быть использовано, при геологоразведочных работах для промывки буровых Скважин с иопользованием подземных ВОД в условиях поглощения лромывочной жид/кости.

Известен погружной насосный атретат, двигатель которого выполнен с распределительными клапанами, управляемыми .поршнем при его pesepcupasaEwvi путем механического воздействия. Клалаяы двигателя расположены в крышках его цилиндров, имеющих отверстия для .прохода рабочего агентаи установкитолкателей 1.

Недостаток указанного насосного агрегата состоит в невозможности согласдв щя работы распределителя рабочего агента в двигателе с процессами нагнетания и:: всасывания жидкости в рабочей полости насоса, т. е. при нормально работающем погружном ДВТ гателе может «е работать насосная часть агрегата, а контроль за их работой с поверхности затруднен.

Известен также погружной пульсационный насосный агрегат для промьгвкИ буро.;-вых скважин, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с впускным и -выпускным 1клапа«айи, связанный посредством тяги с его поршнем, расположенным в щилиндре, и насос: Седла

распределительных клапанов выполнены в крышке цилиндра двигателя и соединены общей тягой, на которой размещены пружины, предназначенные для переброски

5 клапанов при переходе их через мертвое положеНИе 2.

Недостаток описанного погружного насосного агрегата состоит в том, что рабочий цикл распределителя сжатого воздуха

10 не связан с процессами нагнетания и всасывания жидкости в рабочей полости насоса, так как давление рабочего,. агента (воздуха) формируется в распределителе, а не Б рабочей полости насоса. В связи с

15 этим давление воздуха может оказаться недостаточным для нагнетания жидкости на забой скважины, что нёизбел{но вызовет зашламовыванне скважиньт и прижог. породоразрушающего -инструмента. Конструкция пневматического распределителя сложна, так как имеющие большую длину внутренние поверхности цилиндров распределителя и насоса, а также тягу, (шток) необходимо обрабатывать с высокой степенью точности. Кроме того, для привода пневматического распределителя требуется большой расход сжатого воздуха, так как последний расходуется в течение всего рабочего цн1кла механизма, в течение одной

30 половины рабочего цикла воздух расхоДуется Для возЩращёния порййёвой грулпьь

распределителя в исходнбё ёерхнее; пол-ожение (нагнетание жидкости в аквджинз. не происходит), а в течеййе второй полЪвины ра бОчегд цикла .меха.низма воздух расходуется для нагнетан-ия жидкости; .в скважину.

Целью настоящего изобретения является упрощеще конструкции 1Г по1вь1щелие надежности путем согласования -работы распределителя с працё сса:ми нагнетания и всасывалия пром.ьгвочной жидкости в ...З-ёЙ.полости насоса.

.Это достигается тем, что распределительный механизм имеет дОПолиитель.ный п6плавковь1й клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относи-.

тельно тяги и расположенный над поршнем, причем последний со стороны верхнего торца снабжен седлом для взаимодействия с упомянутым поплавковьтм, клапаном и ;Скво зль1ми осевыми отверстиями, а со стороны яижнего торца - поДИрул инён.,

На фиг. 1 изображен продольный разрез пульсационного погружного насосного агрегата с положением деталей узла распреде,.летельяргр .механизма в верхнем крдйне:м. положении (при йаглетании жидкос ти из рабочей полости насоса в скважину); на фиг. 2 - то же, детали узла распреДедительного механизма в нижнем положении (прй всасы.вЖии жидкости из затрубного пространства скважины).

ОПисьгваемый погружной пульсационный на.сОСный а-грегат (фиг. 1) состоит из

корпуса /, соединенного своейверхней

, частью с.о втул.к.ой 2, а нижней - с цилиндром 3, выполненным . с отверстиями для р.азмеш.ения всасывающего Клапан а 4 и

Г 5агнеТа тельн ого клалана. 5, опирающегося на Пружину 6. В центральном кадале втулки 2 расположен затворУ, опирающийся на пружину 8, спускОВ-ой. золотник Р и шарики-фижсаторы JO. В центральном .канале затвора 7 размещ;ен хвостов.ик // вьшуск ного клалана 12 и пружина . Втулка 2 верхней- частью соединена по средством патрубка 1/ с клапанной коробкой 15, имеющей канальпМ и /7 для дрохода;.сжатого воздуха и размещения толкателей 18, соединенных с впускным клапаном /5. Клаианиая коробка /5 верхней частью соединена с переходник ом .20. В шусковом золотнике 9 размещена тяга 21, соединенная жестко с порщнем 22, который со стороны своего верхнего торца снабжен седлом 23 Для взаимодействия с дополнительным тщлавкррьш .клапаном.24 рдисайного.выше

... - -... механизма двигателя с

впускным .19 и вылуокным 12 клапанами, .и .сквозными осевЬши отверстиями 25, z. со сторон.ы нижнего торца -подпружинен

пружиной Ж- .-..-.л :-.

Упомянутый доподн тельный поплавжовый клапан 24 установлен с возможностью

769086

« осевого перемещения отно;сительно тяги 21 и расположен над поршнем 22.

1Пуль.с§ционНьш насосный агрегат опускается в скважину вместе сбуровым сна5 .рядом с таким расчетом, чтобы он стал ниже уровня столба жидкости в скважине. При этом жидкость через клапан 4 заполнит внутреннюю полость корпуса иасоса / и подняться, в бурильные трубы выше 10 насоса. Дополнительный пойлавковый клапан 24 займет верхнее положение (фиг. 1), поскольку он легче жидкости. Таким образом ,в исходном положении впускной .клапан 19 распределительного механизма дви5 гателя открыт, выпускной его клапан 12 закрыт (за счет действия .пружины 8), а поплавковьш клапан 24 упирается в спусковой золотник 9.

0 |При подаче сжатого воздуха в бурильные трубы от ко-мпрессора, он пройдет через отверстие в переходнике 2(7, каналы 17 в 1клаланной коробке 15, зазор , втулкой 2. и затвором 7 в лолость корпуса

5 /, и начнется вытеснение промывочной

жидкости через нагнетательный клапан 5

.на ззбрй ..скважшьь .Поплавковый клапан

24 опустится вместе с жидкостью и пере кроет .. осевые ртверстия 25 в порш.не 22.

0 Проход воздуха через отверстия 25 прекратится, и в полости насрса йачнет повыщаться давление. Под давлением сжатого воздуха лорщень 23 олустится вместе с тягой 21, спусковымзолотникомР затвором 7 и ща-.

35 риками-фиксаторами ,10. Ход поршня 22 и затвора 7 вниз вызовет сжатие пружин 26 и 8, при этом клапаны Ii2 и 19 будут сохра-; нять верхнее положение засчет давления сжатого воздуха на ..клапан 12 снизу, т. е.

40 со .стороны нижней полости насоса. Как только При своем движении вниз шарики- фиксаторы 10 дойдут до нижней расточки втулки 2, они уйдут в эту расточку и освободят спусковой золотник 9, 1который лод

45 воздействием тяги 2,1 .пере.местится вниз до упора .в нижние бургйки затвора 7 (фиг. 2). Ход затвора 7 вниз под воздействием поршня 22 будет Продолжаться до момента, .п.о.ка . .он : Своими верхними внутренними

0 буртик.ами не0хв.атити не сожмет клапанную пружину 13. Когда сила сжатия Пружины. ,УЛ ста.нет больше суммарного

. . давления, сжатого воздуха на клапан 12, произойдет лерестановка клапанов 12 и 19

,55 распределительного механизма двигателя в нижнее прлржение.. Влуск.ной клапаи 19 закррется и прекратит доступ воздуха в полость нзСоса, а выпускной клапан 12 откроется и соединит лоЛОстЬ иасоса, через

60 вьдиускное окно М, с атмосферой. Давление в полости насоса снизится и станет равным атмосферному и она будет заполняться жидкрстью .из; скважины через всасывающий клапан 4 за счет гидростатического

65 давления столба жидкости в.скважине.

Пружина 26 разожмется и вернет поршень 22 и тягу 2,1 в исходное верхнее .положение, а поплавковый клапан 24 воплывет вместе с заполняющей внутреннюю Полость насоса жидкостью, упрется в нижний торец спускового золотника 9 и сдвинет его вверх, ттока кольцевая проточ-ка совместитея с ;1йариками-1фиксаторами 10, последние заскочат в эту проточку и освободят затвор 7, который под действием сжатой пружины 8 переместится вверх в исходное положение. При движении вверх затвор 7 .переставит клапана 12, 19 и толкатели 18 в истсодное верхнее положение. Клапан 12 перекроет выпуоклой ,ка.нал 16, а клапан 19 откроет впуокные каналы 17. Таким образом завершится рабочий цикл пульсационного погружного насосного агрегата и будет обеспечено согласование работы распределителя -сжатого воздуха с процессом нагнетания и всасывания промывочной жидкости в рабочей полости насоса за счет установления прямой зависимости давления сжатого воздуха от гидравлических сопротивлений в буровом снаряде, на забое скважины и и затрубном пространстве, а также достигнута возможность контроля интенсивности промыъки скваж-ины с поверхности по расходу сжатого воздуха. В случае прекращения Циркуляции жидкости в скважине, пр.екращаетработу двигатель пульсационного насосного агрегата, что йызовет резкое пoв Iщeниe давления сжатого воздуха в рабочем подводящем трубопроводе. Та1ким Образом, состояние промывки скважины может 0|Ценнваться бурильщиком по показаниям приборов, измеряющих расход и давление сжатого воздуха; обеспечивается уменьщение расхода сжатого воздуха, так как воздух расходуется только в течение половины рабочего цикла распределительного механизма при .нагнетании лсидкости насосом в скважину, а во

второй половине рабочего цикла доступ сжатого воздуха в полость насоса прекращается. Упрощается конструкция агрегата и технологичность изготовления его узлов,

5 так ка1к устройство не требует сложной механической обработки внутренней поверх ности корпуса, в связи с чем доступно увеличение объема нагнетательной полости насоса, а значит и его производительности.

10

Формула изобретения

Пульсационный насосный агрегат для

промывки буровых скважин, содержащий погружной распределительный механизм двигателя с впускным и выпускным клапанами, связанный посредством тяги с его поршнем, расположенным в цилиндре, и

насос, от.личающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повыщения надежности путем согласования работы распределителя с процессами нагнетания и всасывания промывочной жидкости в ра бочей полости насоса, распределительный механизм имеет дополнительный поплавковый клапан, установленный с возможностью осевого перемещения относительно тяги и расположенный над поршнем, причем последний со -стороны верхнего торца снабжен седлом для взаимодействия с упомянутым поплавковым клапаном и сквозными осевыми отверстиями, а со стороны нижнего торца - подпружинен.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 267282, кл; F 15 В 9/02, 1968.

2.Саламатов М. И. и др. «Совершенствование техники и технологии разведочного колонкового (бурения, М., «Недра, 1968, с. 95. рис. 28.

fc/

Фиг. 2