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

(54) СКВАЖЙННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Изобретение относится к технике для добычи нефти, в частности к скваж нным штанговым иасосам, и может быть использовано при откачке пластовых жидкостей из скважин.

Иэвестеи скважинный штанговый насос со ступенчатым цилиндром и установленным в нем дифференциальным плунжером, образумаими камеру всасывания-нагнетания, сообщаищуюся с полостью плунжера, а также камеру гидрозащиты с всасываивдим и нагнетательным клапанами, и камеру компенсатора, причем обе камеры выполнены в виде перфорированного патрубка с установленной на нем замкнутой диафрагмой, расположенной в защитном кожухе, а упомянутый нагнетательный клапан установлен на верхнем торце защитного кожуха камеры гидроэащиты.

Известный насос выполнен с подвижным цилиндром и неа- движным плунжером, а со стороны всасывающего клапана дополнительно установлен пакер til. .

Недостаток известного скважинного штангового насоса состоит в том, что областью его применения является преимущественно беструбная эксплуатация скважин при установке насоса

в скважине на пакере. Для.эксплуатации угленосных горизонтов.скважин, пластовые жидкости которых обладают высокой вязкостью и являются сероводородсоде кащимй, согласно существующим правилам безопасности в нефтегазодобывакщей промьвиленности необходимо применение колонны насосно-компрессорных труб для подъема откачиваtoемой жидкости на поверхность.

Кроме того, использование насосных труб при таком исполнении насоса снизит надежность последнего.

Цель изобретения - повышение дежности скважинного штангового насоса при трубной эксплуатации скважин с высоковязкими и сероводородсодержащими жидкостями.

Указанная цель достигается тем,

25 цилиндра и нижней ступенью цилиндра, отделяя внутренние полости цилиндров от пластовой жидкости. При этом всасывающий клапан размещен также как и нагнетательный на верхнем тор30це защитного кожуха камеры гидрозащиты, а камера всасывания-нагнетания посредством всасывающего и нагнетательного клапанов соединена, соответственно, с затрубным пространством скважины и кольцевым зазором между кожухом и верхней ступенью цилиндра насоса, причем обе ступени дифференциального плунжера снабжены перепускными подпружиненными клапанами.

На чертеже схематично представлен скважинный штанговый насос.

Он содержит верхнюю 1 меньшего диаметра и нижнюю 2 ступени цилиндра с установленным в них дифференциальным плунжером (не показан) соответственно, с верхней 3 меньшего диаметра и нижней 4 ступенями, соединенными между собой штоком 5, причем ступенчатый цилиндр {не Обозначен) и дифференциальный плунжер образуют камеру всасывания-нагнетания 6. Последняя сообщена с полостью верхней 3 и нижней 4 ступеней дифференциального плунжера. Верхняя 1 ступень цилиндра снабжена концентрично с ним расположенным кожухом 7, который в верхней части имеет песочный якорь 8.

Насос снабжен камерой гидрозащиты 9 с всасывающим 10 и нагнетательным 11 обратны клапанами, установленной в камере всасывания-нагнетания б и выполненной В виде перфорированного патрубка 12 с установленной на нем замкнутой эластичной диафрагмой 13, расположенной в защитном кожухе 14, являющимся одновременно корпусом камеры всасываниянагнетания б.

Кроме того, насос имеет камеру компенсатора 15, выполненную также как и камера гидрозащиты 9 в виде пефорированного с глухим дном патрубка 16 с установленной на нем замкнутой эластичной диафрагмой 17, расположенной в заицитном кожухе 18 с отверстиями 19, соединяющими внутреннюю полость камеры с затрубным пространством скважины (не показано

Нагнетательный клапан 11 камеры гидрозащиты 9 установлен на верхнем торце ее защитного кожуха 14, при этом кожух 7 верхней ступени 1 цилиндра снабжен перегородкой 20, расположенной над всасывакадим клапаном 10 камеры гидрозащиты и разделяющей области всасывания и нагнетани последней (не обозначены).

Камера гидрозащиты 9 расположена между кожухом 7 верхней 1 ступени и. нижней 2 ступенью цилиндра, отделяя внутренние полости цилиндров от пластовой жидкости. Камера компенсатора 15 расположена в области ступени 4 большего диаметра дифференциалного плунжера, непосредственно под нижней 2 ступенью цилиндра.

Всасывающий 10 обратный клапан камеры гидрозащиты размещен также

как и нагнетательный 11 обратный клапан на верхнем торце ее защитного кожуха 14, причем камера всасываниянагнетания 6 посредством всасывакщего 10 и нагнетательного 11 обратных 5 клапанов соединена, соответственно, с затрубным пространством скважины и кольцевым зазором 21 между кожухом 7 и верхней 1 ступенью цилиндра насоса.

Верхняя 3 и нижняя 4 ступени дифференциального плунжера снабжены, соответственно, перепускными подпружиненными клапанами 22 и 23.

Камеры гидрозащиты б и компенсатора 15, а также внутренние полости 5 верхней 1 и нижней 2 ступеней цилиндра насоса заполнены маслом, плотность которого должна быть больше плотности откачиваемой из скважины пластовой жидкости. Насос спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах 24, в которых размещен автосцеп 25 для соединения штока 26 плунжера верхней ступени со штангами 27.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

При ходе штанг 21,а вместе с ними верхней 3 и нижней 4 ступеней дифференциального плунжера вниз, объем масла в диафрагме 13 камеры гидрозаQ щиты 9 уменьшается и диафрагма 13 складывается (показано пунктиром). Происходит всасывание пластовой жидкости через клапан 10 в полость камеры 6 всасывания-нагнетания, в этом , случае масло из-под нижней 4 ступени дифференциального плунжера, через перфорированный патрубок 16 камеры компенсатора 15, поступает внутрь ее эластичной диафрагмы 17 и вытесняет пластовую жидкость из полости защитного кожуха 18 через отверстия 19 в затрубное пространство скважины.

При ходе штанг 27, а вместе с ними верхней 3 и нижней 4 ступеней дифференциального плунжера вверх, осуществляется цикл нагнетания. Масло, находящееся над нижней ступенью 4 дифференциаипьного плунжера, нагнетается через перфорированный патрубок 12 камеры гидрозащиты 9 в полость ее Q диафраглы 13 И выдавливает пластовую жидкость из камеры всасывания-нагнетания 6 полости, ограниченной защитным кожухом 14 камеры гидрозащиты 9 через нагнетательный клапан 11, установленный на верхнем торце упомяну:

того защитного кожуха, в кольцевой зазор 21 между кожухом 7 и верхней 1 ступенью цилиндра и далее в насоснокомпрессорные трубы 24. Так как давление нагнетания передается через

масло, диафрагма 13 какюры гидрозащиты 9 не подвергается перепаду давления. Верхние ступени 1 и 3 соответственно цилиндра и дифференцисшьного плунжера насоса осуществляют функцию

уплотнения системы гидрозгнаиты. При протечке пластовой жидкости через верхнюю ступень насоса избыток жидкости сбрасывается через перепускно подпружиненный клапан 22 при ходе дифференциального плунжера вверх. Аналогично, при протечке масла из надплунжерной зоны нижней ступени н соса в полость камеры компенсатора 15, избыток масла из компенсатора сбрасывается через перепускной подпружиненный клапан 22 при ходе дифференциального плунжера вниз. На верхнюю 1 ступень дифференциального плунжера действует вес столба жидкос ти в насосных трубах 24, в связи с чем при ходе дифференциального плунжера вниз штанги 27 воспринимают пос тояннуго растягивающую нагрузку, улуч шающую условия работы штанги и в целом привода насоса при откачке высоковязкой нефти. Благодаря такому исполнению скважинного насоса появляется возможност эксплуатировать скважины, содержащие .высоковязкую нефть с сероводородом, на насосно-компрессорных трубгис с обеспечением гидрозащиты трущихся пар плунжер-цилиндр. Это позволяет увеличить долговечность насосов в несколько раз и улучшить условия работы штанг и привода. В объединении Татнефть применение такого наcoca позволяет получить экономию около 300000 рублей в год. Формула изобретения Скважинный штанговый насос со сту пенчатым цилиндром и установленным в нем дифференциальным плунжером, обра зующими камеру всасываТяия-нагнетания, сообщающуюся с полостью плунжера, а также камеру гидрозащиты с всасывающим и нагнетательным клапанами, и камеру компенсатора, п)ричем обе камеры выполнены в виде перфорированного патрубка с установленной на нем замкнутой диафрагмой, расположенной в защитном кожухе, а упомянутый нагнетательный клапан установлен на верхнем торце защитного кожуха камеры ги.арозащиты, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при трубной эксплуатации скважин с высоковязкими и сероводородсодержащими пластовыми жидкостями, верхняя ступень цилиндра снабжена концентрично с ним расположенным кожухом, а камера гидрозащиты установлена в камере всасывания-нагнетания между кожухом верхней ступени цилиндра и нижней ступенью цилиндра, отделяя внутренние полости цилиндров от пластовой жидкости, при этом всасывающий клапан размещен также как и нагнетательный на верхнем торце защитного кожуха камеры гидрозащиты, а камера всасывания-нагнетания посредством всасывающего и нагнетательного клапанов соединена, соответственно, с затрубным пространством сквгшины и кольцевым зазором между кожухом и верхней ступенью цилиндра насоса, причем обе ступени дифференциального плунжера снабжены перепускными подпружиненными клапанами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 706566, кл. F 04 6 47/02, 1978.

f

« f-f3