Скважинный гидроштанговый насос Советский патент 1982 года по МПК F04B47/04 

(54) СКВАЖИННЫЙ ГИЛРОШТЛНГОВЫЙ НАСОС

Изобретение относится к насосам объемного вытеснения, в частности к скважинным гидроштанговым насосам и может быть использовано для подъ-. ема жидких сред, в том числе агрессивных жидкостей, из скважин.

По основному авт.св. №855251 известен скважинный гидроштанговый насос, содержащий цилиндр, разделенный герметичной перегородкой на рабочую и пневмогидравлическую камеру, с установленным в последней поршнем со штоком, проходящим через герметичную перегородку в рабочую камеру, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные в рабочей камере, при этом гидроштанга гидравлически связана со штоком, который выполнен полым и посредством канала в его стенке гидравлически сообщён с подпоршневой полостью пневмогидравлической камеры, а рабочая камера снабжена соединенным с герметичной перегородкой перфорированным сердечником с глухим дном и охватывающей сердечник эластичной диафрагмой, причем в полости сердечника на нижнем Koime полого штока установлен компенЬатор утечек. Компенсатор утечек выполнен в виде цилиндрического

стакана с установленным в его нижней открытой части подпружиненным полым поршнем, и связан.ным с последним поЛЬ1М толкателем, взаимодействукицим с дном перфорированного сердечника в нижнем положении полого штока, причем в отверстии поршня и дне стакана установлены обратные клапаны.

Недостаток известного скважинного

10 гидроштангового насоса состоит в том, что при неизбежности наличия утечек рабочей жидкости из пневмогидравлической камеры в полость перфорированного сердечника из-за су15ществования зазоров ,в уплотняющих полый шток элементах имеется различие между количеством утечек рабочей жидкости, удаляемых из полости перфорированного сердечника, ко20торые являются величиной постоянной, и количеством утечек рабочей жидкости , проникающей в полость перфорированного сердечника из пневмогидравлической камеры, которые не являют25ся постоянной величиной и зависят от различного рода неуправляемых Факторов в процессе работы гидроштангового насоса.

В связи с этим возможно накопление утечек рабочей жидкости непо- средственно в перфорированном сердечнике, вызывающее дополнительное напряжение эластичной диафрагмы и тем самым уменьшающее объем рабочей камеры, что, в свою очередь, вызывает снижение производительности насоса в целом и надежности его работы.

Целью изобретения является увеличение производительности и- повышение надежности скважинного гидроштангового насоса.

Эта цельдостигается тем, что подпружиненный полый поршень компенсато ра утечек со стороны надпоршневого пространства снабжен направляющим кольцевым выступом с установленным на нем герметичным сильфоном, заполненным газообразной средой под давлением.

На фиг. 1 схематично представлен скважинный гидроштанговый насос в положении, соответствующем его ходу нагнетания, общий вид; на фиг. 2 компенсатор утечек,

Скважинный гидроштанГовый насос содержит корпус 1 в виде цилиндра, разделенный герметичной перегородкой

2на две камеры верхнюю пневмогидравлическую 3 и нижнюю рабочую 4. В оверхнейвпневмогидравлической камере

3расположен поршень 5, закрепленный на полом штоке 6, проходящем через герметичную Перегородку 2 в рабочую.камеру 4 и в стенке которого под поршнем 5 выполнен канал 7, посредством которого шток гидравлически сообщен с подпоршневой полостью

8 пневмогидравлической камеры 3.

Полый шток 6 своим верхним концом гидравлическисвязан с гидроштангой 9. Рабочая камера 4 снабжена соединенным с герметичной перегородкой 2 перфорированным сердечником 10 с глухим- дном 11 и охватывающей сердечник эластичной диафрагмой. 12 .

На нижнем конце полого штока 6 в полости перфорированного сердечника 10 установлен компенсатор 13 утечек, а в рабочей камере 4 расположен всасывающий 14 и нагнетательный 15 клапаны. Компенсатор 13 утечек выполнен в виде Цилиндрического стакана 16, с установленным в еГо нижней открытой части подпружиненным полым поршнем 17, размещенным с возможностью ксиального перемещения и связанным с последним полым.толкателем 18, взаимодействующим с глухим дном 11 перфорированного сердечника 10 в нижнем положении полого штока 6, причем в отверстии поршня 17 и дне стакана 19 установлены, соответственно, обратные клапаны 20 и 21.

Подпружиненный полый поршень 17 компенсатора со стороны надпоршневого пространства снабжен направляющим кольцевым выступом 22, концентрично

которому установлен герметичный сильфон 23, заполненный газообразной средой под давлением.

В верхней части пневмогидравлической камеры 3 установлена перфорированная перегородка 24, служащая направляющей для полого штока 6 и сообщающая надпоршневое пространство пневмогидравлической камеры 3 с кольцевой полостью 25, заполненной газообразной средой под давлением. Скважинный гидроштанговый насос установлен на пакере 26 в скважине 27.

Предлагаемый скважинный гидроштанговый насос работает следующим

5 образома

Полный цикл работы скважинного гидроштангового насоса включает в себя ход всасывания, когда поршень 5 насоса перемещается вверх, и ход

0 нагнетания, когда поршень 5 насоса |перемещаетсй вниз.

В исходном положении поршень 5 под действием давления газообразной среды, находящейся в кольцевой

5 полости 25, находится в крайнем нижнем положении, причем нижний конец полого штока 6, находясь также в нижнем положении, вытесняет через перфорированный сердечник 10 находящуюся в полости последнего рабочую жидкость в полость эластичной диафрагмы 12, растягивая ее, при этом всасывающий клапан 14 рабочей камеры 4 закрыт, а нагнетательный клапан

, 15 открыт.

I

При подводе рабочего давления от поверхностного силового насоса через механизм дистанционного гидрав. лического управления (не показаны)

0 и гидроштангу 9 к полому штоку 6, рабочая жидкость, поступая через канал 7 в стенке штока в подпоршневую полость 8 пневмогидравлической камеры 3, перемещает поршень 5 вверх,

45 а газообразная среда в.кольцевой полости 25 сжимается.

Нинший конец полого штока 6 перемещается вверх, а рабочая жидкость, .находящаяся между эластичной диафрагмой 12 и перфорированным сердечником

10, nojp действием упругих сил диафрагмы, и пластового давления подступает в полость перфориров.анного сердечника 10. При этом нагнетательный класс пан 15 под действием гидростатического давления столба добываемой жидкости закрытL а добываемая жидкость че.рез открывшийся всасывающий клапан

14 поступает в рабочую камеру 4. tlpa

достижении поршнем 5 верхнего положения механизм дистанционного гидравлического управления (не показан) отключает гидроштангу 9 от поверхностного силового насоса (не показан) . Поршень 5 под действием газообразной среды, сжатой в кольцевой полости 25, начинает перемещаться вниз, а рабочая жидкость, находящая ся в подпоршневой полости 8 пневмогидравлической камеры 3, через канал 7 в полом штоке б поступает в гидроштангу 9 и далее на слив. НижНИИ конец полого штока б вытесняет рабочую жидкость, находящуюся в полости перфорированного сердечника 1 в пространство между перфорированны сердечником 10 и эластичной диафраг мой 12,,растягивая последнюю. Добываемая щ дкость поступает из рабоче камеры 4 через нагнетательный клапан 15 по кольцевому пространству скважины 27 над пакером 26 в колонн насосных труб (не показана) и далее на поверхность. В процессе работы насоса при ход нагнетания возможны утечки рабочей жидкости из пневмогидравлической ка меры 3 в полость перфорированного сердечника 10 за счет зазоров, имею щихся в уплотняющих полый шток б элементах (не показаны). Рабочая жидкость при ходе всасывания, попадая в перфорированный сердечник 10, накапливается в нем, что приводит к предварительному рас тягиванию эластичной диафрагмы 12 и,, как следствие, к сокращению объема рабочей камеры 4. Чтобы избежат этого, на нижнем конце полого штока 6 установлен компенсатор 13 утеч ки, посредством которого рабочая жидкость, попавшая в перфорированный сердечник 10 при ходе всасывания, удаляется, из него при ходе нагнетания. При движении вниз полого штока 6 с закрепленным на его нижне конце компенсатором 13 утечек поршень 17 и связанный с ним полый тол катель 18 находятся под действием пружины (не обозначена) в крайнем нижнем положении. Надпоршневое пространство цилиндрического стакана 1 заполнено рабочей жидкостью и перекрыто обратными клапанами 20 и 21. В конце хода нагнетания- полый тол катель 18 упирается в глухое дно 11 перфорированного сердечника 10 и посредством поршня 17 через открываю щийся обратный клапан 21 компенсатора 13 утечек вытесняет находящиеся в цилиндре 16 утечки рабочей жидкости в полый шток 6 и далее в гидроштангу 9. При этом обратный клапан 20 закрыт. Компенсатор утечек 13 в KOHije хода нагнетания частично выпол няет функции тормоза поршня 5 насоса При ходе всасывания подпружиненный полый поршень 17 и связанный с ним полый толкатель 18 под действием пружины опускается вниз, и утечки рабочей жидкости, попавшие из пневмогидравлической камеры 3 в перфорированный сердечник 10, поступают через открытый обратный клапан 20 в подпоршневое пространство цилиндрического стакана 16. Обратный клапан 21 при этом закрыт. Количество утечек рабочей жидкости, поступающих из пневмогидравлической камеры 3 в перфорированный сердечник 10 за счет зазоров, имеющихся в уплотняющих полый шток б элементах, неодинаково за каждый из ходов поршня 5. Для компенсации разности поступающих в перфориройанный сердечник 10 утечек рабочей жидкости на направляющем кольцевом выступе 22 подпружиненного полого поршня 17 со стороны надпоршневого пространства размещен герметичный сильфон 23, заполненный газообразной средой под давлением. Колебания в поступлениях, утечек рабочей жидкости вызывают изменения давления в перфорированном сердечнике 10, что, в свою очередь, изменяет объем сильфона 23 и, следовательно, объем надпоршневого пространства цилиндрического стакана 16, который определяет количество удаляемых утечек. Этим достигается гармоническая связь между количеством поступающих из пневмогидравлической камеры 3 утечек рабочей жидкости и их удалением из перфорированного сердечника 10 в гидроштангу 9. Наличие в компенсаторе утечек скважинного гидроштангового насоса герметичного сильфона, заполненного газообразной средой под давлением, обеспечивает ему по сравнению сизвестными скважинными насосами повышение надежности в работе, а также увеличение производительности. Формула изобретения Скважинный гидроштанговый насос по авт.св. W855251, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и повышения надежности, подпружиненный полый порень компенсатора утечек со стороны адпоршневого пространства снабжен аправлякядим кольцевым выступом с становленным на нем герметичным ильфоном, заполненным газообразной редой под давлением.

f5