Скважинный штанговый насос Советский патент 1981 года по МПК F04B53/14 F04B47/02 

(54) СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

1

Изобретение касается техники добычи нефти, в частности скважинных штанговых насосов, и может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр, полый плунжер, в стен которого выполнены сквозные радиальные каналы, всасывающий и нагнетательный клапаны{1.

Недостаток известного скважинного штангового насоса состоит в том, что он не обеспечивает достаточную смазку зазора пары плунжер-цилиндр, а также снижение утечки жидкости через упомянутый зазор, вследствие чего сроки его службы остаются невысокими .

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности насоса путем уменьшения утечек жидкости через зазор пары плунжер-цилиндр и улучшение смазки зазора.

Это достигается тем, что сквозные радиальные каналы выполнены в виде шахматио расположенных щелей , расширжоишхся к наружной поверхности плунжера, причем отношение суммарной длины щелей по внутренней по-1 верхности плунжера к наружному диаметру последнего равно не менее 0,25, а суммарная площадь щели выбирается из соотношения Sf5-0,25 а, где а численное значение наружного диаметра плунжера; f - площадь щели.

На фиг. 1 схематически изображен скважинный штанговый насос, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б

10 на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг, 1.

Описываемый скваженный штанговый насос состоит из цилиндра 1 с установленным в нем полым плунжером 2,

15 в средней части которого выполнена кольцевая проточка 3. В стенке кольцевой проточки 3 плунжера 2 выполнены сквозные радиальные каналы 4. Цилиндр 1 насоса снабжен всасывающим

20 клапаном 5, а в плунжере установлен нагнетательный клапан 6. Сквозные радиальные каналы 4 выполнены в виде шахматно расположенных щелей 7, расширяющихся к наружной поверхности плунжера (фиг. 2-4), причем отношение суммарной длины щелей по внутренней поверхности плунжера к наружному диаметру последнего равно не менее 0,25, а суммарная площадь

30 щелей .выбирается из соотношения

,25a, где a- численное значение наружного диаметра плунжера; f - площадь щели. Верхний конец плунжера 2 посредством, клетки 8 с окнами 9 связан с колонной штанг 10.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

При ходе плунжера вверх всасывакйций клапан 5 открывается и происходит всасывание жидкости из сква жины fi цилиндр 1 насоса. В то же время движущийся вверх плунжер 2 с закрытым нагнетательным клапаном б поднимает находящийся над ним столб жидкости и часть этой жидкости вытесняется в выкидную линию (на чертежах не показана), расположенную на поверхности.

При ходе плунжера 2 вниз всасывахщий клапан 5 закрывается, а нагнетательный клапан 6 открывается и жидкость, находящаяся в цилиндре.1 ниже плунжера 2, перемещается в надплунжерную полость цилиндра (на чертежах не показана).

Когда плунжер 2 с открытым нагнетательным клапаном 6 движется вниз давление жидкости выше и ниже плунжера выравнивается и утечки жидкости . через зазор пары плунжер 2-цилиндр 1 и щели 7 не происходит.

Во время движения плунжера 2 ввер (после того .как нагнетательный клапан 6 закроется) давление жидкости, находящейся ниже плунжера, резко уменьшается, в результате чего начинается утечка жидкости из пространства над плунжером в часть цилиндра 1 Насоса, расположенную ниже плунжера 2, через зазор в паре плунжер 2цилиндр 1 насоса и через щели 7. При этом, если перепад давления водонефтяной смеси у входа и выхода из щели 7 превышает 3-4 атм, указанная смесь превращается в эмульсию, вязкость которой кратно выше исходной вязкости водо фтяной смеси и которая, заполняя зазор пары плунжер 2-цилиндр 1/ даже в случае превращения части водонефтяной смеси в эмуль сию существенно уменьшает утечку жидкости в упомянутый зазор, осуществляя одновременно и смазку этого зазора и способствуя уменьшению износа элементов пары плунжер-цилинд|3. Так как количество эмульсии, образующейся при работе скважинного штангового насоса описанной конструкции составляет практически не более 2-3% от объема откачиваемой из скважииы

жидкости, сама эмульсия является не стойкой и после непродолжительного отстоя распадается на нефть и воду, поэтому применение в плунжере радиальных каналов в виде шахматно расположенных щелей 7, расширяющихся

к наружной поверхности плунжера, не отразится на качестве откачиваемой скважинным насосом нефти.

Если учесть, что для получения Q оптимального эффекта от наличия щелей в стенке плунжера необходимо, чтобы отношение суммарной длины щелей по внутренней поверхности плунжера к наружному его диаметру было равно не менее 0,25, а суммарная

площадь щелей должна выбираться из

соотношения Sf:SO,25a, где а - числовое значение наружного диаметра плунжера, а f - площадь щели, то ширина щели составит 0,8-1,0 мм.

0 Применение изобретения позволит уменьшить утечку жидкости через зазор пары плунжер-цилиндр скваженных штанговых насосов в обводненных скважинах, улучшив смазку упомянутого зазора, что будет способствовать повышению сроков службы насосов, т.е. повысит в целом надежность и долговечность скважинных штанговых насосов.

Формула изобретения

Скважинный штанговый насос, со, держащий цилиндр, полый плунжер, в стенке которого выполнены сквозные радиальные каналы, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающийся тем, что, с целью повьошения надежности и долговечности путем уменьшения утечки жидкости через зазор пары плунжер-цилиндр и улучшения смазки зазора, сквозные радиальные каналы выполнены в виде шахматно расположенных щелей, расширяющихся к наружной поверхности плунжера, причем отношение суммарной длины щелей по внутренней поверхности плунжера к наружному диаметру последнего равно не менее 0,25, а

я суммарная площадь щели выбирается из соотношения ,25а, где а численное значение наружного диаметра плунжера; f - площадь щели.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 539160, кл. F 04 В 47/00, 1974.