Скважинный гидроштанговый насос Советский патент 1981 года по МПК F04B47/04 

(54) СКВАЖИННЫЙ ГИДРОШТАНГОВЫЙ НАСОС

I

Изобретение относится к насосам объемного вытеснения, в частности к скважинным рицрошганговым насосам, и может быть использовано оля подъема жнцкнх срец, в том числе агрессивных жнпКостей, из скважин.

Известен скважинный гидроштанговый насос, содержащий цилиндр, разделенный герметичной перегородкой на рабочую и пневмогидравлическую камеры, с установленным в последней поршнем со што ком, проходящим через герметичную перегородку в рабочую камеру, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, рас- , положенные в рабочей камере и приводящейся в действие гидравлической энергией рабочей жидкости, подводимой и отводимой через гидроштангу ij.

Недостаток такого скважинного гидрощтанг-ового несоса состоит в том, что . возвратно-поступательно движущиеся пор- шо|{ь и шток не защищены от воадействия врецного влияния поднимаемой из скважины жидкости, содержащей абразив и аг2

рессивные среды, а наличие утечек рабочей жидкости через прецизионную пару поршень-цилиндр и сальниковые уплотнения штока, восполнение которых не njiea- усмотрено, осложняет работу и снижает добычные возможности насоса.

Цель изобретения - повышение надежности работы скважинного гидроштангового насоса путем исключения контактирования поршня и штока с откачиваемой из скважины жидкостью и смещения последней с рабочей жидкостью гидроштанги, а также устранение вредного влияния утечек рабочей жидкости на работу насоса.

Цель достигается тем, что гидроштанга гидравлически связана со штоком, который выполнен полым и посредством канала в его стенке гидравлически сообщен с подпоршн9вой полостью пневмогиоравлической камеры, а рабочая камера снабжена соединенным с герметичной перегородкой перфорированным сердечником с гладким дном я охватывающей сердечник эластичной оиафрагмой, причем в полости сердечника на нижнем конце полого штока установлен компенсатор утечек. При этом компенсатор утечек выполнен в виде цилиндрического стакана с установлбнным в его нижней открытой части подпружиненным полым поршнем и связанным с последним полым толкателем, . взаимодействующим с аном перфорированного сердечника в нижнем положении полого штока, причем в отверстии поршня и дне стакана установлены обратные клапаны. На фиг. 1 схематично представлен сква жинный гидроштанговый насос в псяожении, соответствующем ходу нагнетания/ на фиг. 2 - уаел I на фиг. 1. Скважинный г роштанговый насос содержит корпус 1 в виде цилиндра, разделенный герметичной перегородкой 2 на две камерьп верхнюю - пневмогидравлическую 3 и нижнюю - рабочую 4. В верхней пневмогидравличаской камере 3 распо ложен поршень 5, закрепленный на полЬм штоке 6, проходящем через герметичную перегородку 2 в рабочую камеру 4 и в стенке которого, под поршнем 5, выполнен канал 7, посредством которого шток 6 гидравлически сообщен с подпоршневой полостью 8 пневмогидравлической камеры 3. Полый шток 6 своим верхним концом гидравлически связан с гидроштан гой 9. Рабочая камера 4 снабжена соединенным с герметичной перегородкой 2 перфорированным сердечником 10 с глухим дном 11 и охватьшающей сердечник эластичной диафрагмой 12. На нижнем конце полого штока 6 в полости сердечни ка 1О установлен компенсатор 13 утечек а а рабочей камере 4 расположены вса сывающий 14 и нагнетательный 15 клапаны. Конденсатор 13 утечек выполнен в виде цилиндра 16 с установленным в его нижней открытой части подпружиненном полым поршнем 17 и связанным с последним полым толкателем 18, взаимодействующим с глухим дном 11 перфорированно сер(1ечника 10 в нижнем положении по лого штока 6, причем в отверстии поршня 17 ti дне стакана 19 установлены, соответственно, обратные клапаны 20 и 21 В верхней части пневмогидравлической iKa меры 3 установлена перфорированная пере городка 22, служащая направляющей для полого штока 6 и сообщающая надпоршневое пространство пневмогидравлической к меры 3 с кольцевой полостью 23, заполненной газообразной средой под давлением. Сам насос установлен на пакере 24 в скважине 25. Предлагаемый скважинный гидроштанговый насос работает следующим образом. Полный цикл работы скважинного гид - роштангового насоса включает в себя ход всасывания, когда поршень 5 насоса перемещается вверх, и ход нагнетания, когда поршень 5 насоса перемещается вниз. В исходном поло жении поршень 5 под действием давления гаг образной среды, находящейся в кольцевой полости 23, будет находиться в крайнем нижнем положении, причем нижний конец полого штока 6, находясь также а низком положении, вытесняет через перфорированный сердечник 10, находящуюся в полости, последнего, яойдкость в полость эластичной диафрагмы 12, растягивая ее, пра этом всасывающий клапан 14 рабочей камерьг 4 закрыт, а нагнетательный клапан 15 открыт. При подводе рабочего давления от поверхностного силового насоса через, механизм дистанционного гидравлического упр авления (не показаны) и гидроШтангу 9 к полому штоку 6, рабочая жидкость, поступая через канал 7 в стенке штока в подпоршневую полость в пневмогидравлической камеры 3, перемещает поршень 5 вверх, а газообразная среда в кольцевой полости 23 сжимается. Нижний конец полого 6 также перемещается аверх, а рабочая жидкость, находящаяся между эластичной диа4фагмой 12 и перфорированным сердечником 10, под действием упругих сил диа чзагмы, поступает в полость перфорированного сердечника 1О. При этом нагнетательный клапан 15 под действием гидростатического давления стола аобьгааемой жидкости закрывается, а добываемая жидкость через открывающийся всасывающийся клапан 14 поступает в рабочую камеру 4. При достижении поршнем 5 верхнего положения механивм дистанционного. гидравлического управления (не показан) отключает гидроштангу 9 от поверхностного силового насоса (не показан). Поршень 5 под действием газообразной среды, сжатой в кольцевой полости 23, перемещается вннз, а рабочая жидкость, находящаяся в подпоршневой полости 8 пневмогидравлической камеры 3, через канал 7 в полом штоке 6 поступает в гидроштангу 9 и далее - на слив. Нижний конец полого штока 6 вытесняет рабочую жидкость, находящуюся в полости пврфо-

рированного сердечника 10, в пространство между перфорированным сердечником 10 и эластичной диафрагмой 12, растягивая послёанкпо.. Добываемая жидкость поступает из рабочей камеры 4 через на- 5 гнетательный клапан 15 по кольцевому .пространству cквa lvины 25 над пакером 24 в колонну насосных труб (не показана) и далее на поверкность.

В процессе работы насоса, при коде ,о нагнетания, возможны утечки рабочей жядкости из пневмогидравлической камеры 3i в перфорированный сердечник 10 аа счет зазоров, имеющихся в уплотняющем П(пыйшток 6 элементах (не показаны). Рабо- ts чая жидкость при ходе всасывания, попадая в перфорированный сердечник 1О, накапливается в нем, что приводит к предварительнс лу растягиванию эластичной диафрагмы 12. Чтобы избежать этого, на 2о нижнем конце полого штока 6 установлен компенсатор 13. Рабочая жидкость. Попавшая в перфорированный сердечник 10 при ходе всасывания, удаляется из него при ходе нагнетания. При движении по-25 лого штока 6 с закрепленным на его нижнем конце компенсатором 13 утечек вниз, поршенЕ). 17 и св оанный с ним полый толкатель 18 находятся внизу цилиндра 16, верхняя полость которого заполнена рабо- зо чей жидкостью и перекрыта обратными клапанами 2О и 21. В конце хода нагнетания полыйтолкатель 18 упирается в глухое дно 11 перфорированного сердечника 10 и посредством поршня 17 через . крывшийся обратный клапан 21 компенсатора 13 утечек вытесняет находящиеся в цилиндре 16 утечки рабочей жидкости из прдпоршневой полости пневмогидравличес- кой камеры 3 в полый шток 6 и да-40 лее в гидроштангу, при этом компенсатор 13 утечек частично выполняет функции тормоза поршня 5 насоса. При этом обратный клапан 20 закрыт.

При ходе всасывания подпружиненный 45 полый поршень 17 и связанный с ним полый толкатель 18 под действием пружины опускаются ,н утечки рабочей жидкости из перфорированного сердечника Ю через открытый обратный клапан 2О поступают в 50 цилиндр 16. Обратный клапан 21 при атом закрыт.

Таким образом, при каждом полном ра. бочем цикле глубинного насоса компенсатор утечек вытесняет утечки рабочей жид- кости из перфорированного сердечника 10. Наличие в скважинном гидроштанговом насосе полого штока с каналом в его стенке, перфорированного сердечника, эластичной диафрагмы и компенсатора утечек, обеспечивают ему по сравнению с известным скважинными насосами аналогичного назначения следующие преимущества: повышение надежности работы, устранение контакта рабочих органов насоса с добываемой жидкостью, устранение вреЦного влияния утечек рабочей жидкости на работу насоса.

Формула изобретения

в рабочую камеру, а также всасьпэающий и нагнетательный клапаны, расположенные в рабочей камере, отличающийся тем, что, с целью повышения его надежности путем исключения контактирования П(фшня и штока с откачиваемой из сжважины жидкостью и смещения последней с жидкостью гидроштанги, последняя гидравлически связана со штоком, ко- торый выполнен полым и посредством канала в его стенке гидравлически сообшез с пошюршневой полостью пневмопш- равлической камеры, а рабочая камера снабжена соединенным с герметичной перегородкой перфорированным сердечни : ком с глухим днс|М н охватьтающей сердечник эластичной диафрагмой, причем в полости сердечника на нижнем конце полого штока установлен компенсатор утечек.

Источники инфорт ации, принятые во внимание при экспертизе 1. Казак А. С., Росин И. И. и др. Погружные бесштанговые насосы для добычи нефти. М.; Недра, 1973, с. 179184, р. 52.