Пневмоприводной скважинный бесштанговый насос Советский патент 1981 года по МПК F04B47/06 

(54) ПНЕВМОПРИВОДНОЙ СКВАЖИННБШ БЕСШТАНГОВЫЙ

НАСОС

1

изобретение относится к технике для добычи нефти, в частности к пневмоприводным поршневым скважинным бесштанговым насосам, и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин.

Известен пневмоприводной поршневой скважинный бесштанговый насос, содержаш,ий корпус с расположенными в нем дифференциальным поршнем и отверстиями для подачи и выпуска рабочего агента, переключающее устройство, всасывающий и нагнетательный клапаны, а также колонну труб для подвода рабочего агента 1.

Недостатками известного насоса являются его низкие КПД и долговечность из-за сложности и ненадежности переключающего устройства.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности работы насоса.

Указанная цель достигается благодаря тому, что в отверстиях для подачи и выпуска рабочего агента установлены управляемые клапаны, запорные элементы которых снабжены штоками, а переключающее устройство выполнено в виде прикрепленного к корпусу подвижного рычага, взаимодействующего с дифференциальным поршнем в

крайних его положениях, причем штоки связаны с рычагом, а полость корпуса связана с полостью труб для подвода рабочего агента и затрубным пространством посредством соответственно клапанов подвода и выпуска рабочего агента.

На чертеже представлен пневмоприводной скважинный бесштанговый насос при ходе его дифференциального поршня вниз, разрез.

Насос содержит корпус 1 с расположенными в нем дифференциальным поршнем 2

10 и отверстиями для подачи 3 и выпуска 4 рабочего агента, в которых установлены управляемые клапаны (на чертеже не показаны) , запорные элементы 5 и 6 которых снабжены штоками 7 и 8. Дифференциальный поршень 2 выполнен со сквозным каналом 9 и со стороны меньшей его ступени снабжен всасывающим клапаном 10, при этом ступени поршня снабжены уплотнительными кольцами 11 и 12. В конусном наконечнике 13 корпуса 1 расположен нагнетательный клапан 14. Переключающее устройство 15 выполнено в виде прикрепленного к корпусу 1 подвижного рычага 16, взаимодействующего с дифференциальным поршнем 2 в крайних его положениях, причем штоки 7 и 8 запорных элементов 5 и 6 связаны рычагом 16, который в свою очередь удерживается пружиной 17. Насос спускают в колонну обсадных труб 18 на колонне труб 19 для подвода рабочего агента, жестко связанной с корпусом 1 насоса, на конусном наконечнике 13 которого устанавливается колонна насосно-компрессорных труб 20, служаших для подъема жидкости из скважин. При этом корпус 1 насоса размеш,ается в колонне обсадных труб 18 на пакере 21 и снабжен обратным клапаном 22. Полость 23 корпуса 1 связана с полостью 24 труб 19 для подвода рабочего агента и затрубным пространством 25 посредством соответственно клапанов подачи с запорным элементом 5 и выпуска с запорным элементом 6 рабочего агента. Диф ференциальный поршень 2 образует в корпусе 1 насоса подпоршневую 26 и надпоршневую 27 полости.

Насос работает следуюш.им образом.

Подачей воздуха с поверхности в затрубное пространство 25 между колонной обсадных труб 18 и колонной труб 19 для подвода рабочего агента вытесняют жидкость через обратный клапан 22 в подпоршневую полость 26 корпуса 1 насоса под дифференциальным поршнем 2, после чего насос готов к работе, при этом клапан подачи с запорным элементом 5 открыты.

Рабочий агент (газ или воздух) подают в полость 24 колонны труб 19, который через клапан подачи с запорным элементом 5 поступает в полость 23 корпуса 1 и оттесняет дифференциальный поршень 2 в нижнее положение, при этом пластовая жидкость из полости 26 под дифференциальным поршнем 2 перетекает по каналу 9 через всасывающий клапан 11 в полость 27 конусного наконечника 13 над дифференциальным поршнем 2.

Как только дифференциальный поршень 2 доходит до крайнего нижнего положения он нажимает на связанные с рычагом 16 переключающего устройства 15 диски 8, соответственно открыв клапан выпуска газа с запорньш элементом 6 и закрыв клапан подачи с запорным элементом 5, при этом полость 23 корпуса 1 соединяется с полостью 25 затрубного пространства, где давление равно атмосферному (без учета веса столба газа). Давление в полости 23 корпуса 1 падает до атмосферного, при этом клапан подачи с запорным элементом 5 удерживается в закрытом положении за счет натяжения пружины 17 и перепада давления между полостями 24 и 23.

Под действием забойного давления дифференциальный поршень 2 начинает двигаться вверх, всасывающий клапан 10 закрывается и жидкость из полости 27 над дифференциальным поршнем 2 через нагнетательный клапан 14 вытесняется в полость колонны насосно-компрессорных труб 20. Так как давление в полости 27 над дифференциальным поршнем 2 больше забойного давления в полости 26 под дифференциальным поршенм 2 в раз, то пластовая жидкость может быть поднята на высоту в раз большую, чем динамический уровень жидкости (без учета потерь давления на преодоление сил трения).

При подходе дифференциального поршня 2 к крайнему верхнему положению он нажимает на связанные с рычагом 16 переключающего устройства 15 штоки 8 и 7, при этом клапан выпуска газа с запорным элементом 6 закрывается (полость 23 корпуса 1

разобщается с полостью 25 затрубного пространства, а клапан подачи с запорным элементом 5 открывается и соединяет полость 24 колонны труб 19 для подвода рабочего агента с полостью 23 корпуса 1 насоса, при этом клапан 16 выпуска газа с запорным элементом 6 удерживается в закрытом положении за счет перепада давлений в затрубном пространстве 25 и полости 23.

Если из-за утечек через уплотнит льные

5 кольца 11 и 12 жидкость попадает в полость 23 корпуса 1 насоса, то она вместе с воздухом (газом) вытесняется при ходе дифференциального поршня 2 вверх в полость 25 затрубного пространства, где она накапливается. По мере ее накопления противодавление при ходе дифференциального поршня 2 вверх увеличивается и может наступить момент, когда при открытом клапане подачи с запорным элементом 5 и закрытом клапане выпуска газа с запорным элементом 6 дифференциальный поршень не двигается вверх (на устье нет подачи жидкости). В этом случае газ (воздух) на устье подают в затрубное пространство 25 и жидкость через обратный клапан 22 вытесняется в полость 26 под дифференциальным порш0 нем 2.

Использование предлагаемого пневмоприводного скважинного бесштангового насоса с отсеканием подачи рабочего агента из насоса позволяет на каждый цикл подачи жидкости на поверхность расходовать

5 незначительный объем рабочего агента, соответствующий объему полости 23. На подъем же добываемой жидкости на поверхность используется энергия самой жидкости, поступающей из пласта. За счет этого повыQ шается КПД всей установки и понижается удельный расход рабочего агента и эксплуатационные расходы. Упрощение конструктивного исполнения переключающего устройства повышает также и надежность насоса в

работе.

Формула изобретения

Пневмоприводной скважинный бесштанговый насос, содержащий корпус с распо