Скважинный штанговый насос Советский патент 1982 года по МПК F04B47/00 

(5) СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

1

Изобретение относится к технике ,

для добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано при откачке .пластовых жидкостей, содержащих свободный газ, а также при разработке нефтяных месторождений путем термических методов воздейст я на продуктивный пласт, а именно внутрипластойого горения, характеризующегося проникновением к забою эксплуатационных скважин больших объемов газовоздушной фазы. Кроме того, оно может быть использовано, когда дополнительно к вышеуказанным условиям продукция скважины содержит песок.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, соединенный с колонной полых штанг плунжер с нагнетательным клапаном и обводными каналами, по меньшей мере один подпружиненный перепускной клапан, сообщенный с подплунжерной полостью и установленный

В газоотводящем трубопроводе, и коль цевое пространство, образованное колоннами насосных труб и полых . штанг 1 .

Недостатком известного скважинного штангового насоса является наличие противодавления в нем за счет веса столба жидкости и давления газа в полых штангах во время цикла всасывания открытом перепускном клапа10не, что,в свою очередь, не позволяет повысить коэффициент подачи насоса, .;

Цель изобретения - повышение коэф фициента подачи и КПД при откачке газированных пластовых жидкостей лу

15 тем замещения части его рабочего объема, занятой газом, пластовой жидкостью.

Указанная цель достигается тем., что обводные каналы снабжены сменны

20 ми штуцерами с калиброванными отверст, тиями, а каждый перепускной клапан подпружинен со стороны газоотводящего трубопровода. .; 39 Газоотводящий трубопровод рыполнен в кольцевом пространстве. Кроме того Газоотводящий канал мо жет быть выполнен в колонне только штанг. На фиг. 1 схематично представлен скважинный штанговый насос с газоотводящим трубопроводом, выполненны в кольцевом пространстве, общий вид на фиг. 2 - то же, при цикле всасывания; на фиг. 3 насос по фиг. 1 при цикле нагнетания; на фиг. k схематично представлен скважинный штанговый насос с газоотводящим тру бопроводом, выполненным в колонне пЬлых ш.танг, общий вид; на фиг. 5узел 1 на фиг. k; на фиг. 6 - сечение А-А на фиг. 5Скважинный штанговый насос .содер жит цилиндр 1 с всасывающим клапан 2, соединенный с колонной полых шта 3 плунжер k с нагнетательным клапаном 5 и обводными каналами 6, по ме шей мере один подпружиненный перепускной клапан 7, сообщенный с подплунжерной полостью 8 и установленный в газоотводящем трубопроводе 9 и кольцевое пространство 10, образованное колоннами насосных труб 11 и полых штанг 3. Обводные каналы 6 снабжены сменными штуцерами 1 с ка либрованными отверстиями, а каждый перепускной клапан подпружинен пруж ной 13 со стороны газоотводящего тр бопровода 9 При этом Газоотводящий трубопровод 9 выполнен EI кольцевом пространстве 10 (фиг. 1, 2 и 3) или в колонне полых штанг 3 (фиг. k, 5 и 6). Затрубное пространство скважины 1 образовано эксплуатационно колонной труб 15 и колонной насосных труб. Принцип действия скважинного шта гового насоса (фиг. 1, 2 и З) основан на следующих неравенствах, характеризующих его работу: при ходе плунжера k вверх (цикл всасывания) РН РТР(1) РТР+ РПР РН, (2) при ходе плунжера k вниз (цикл нагнетания) РН РТР РПР где РН - давление в подплунжерной полости 8 насоса; РТР давление в кольцевом пространстве 10; РПР давление пружины 13. Скважинный штангойый насос работает следующим образом. При ходе плунжера Ц вверх (фиг.2) нагнетательный клапан 5 закрывается под весом столба жидкости в колонне полых штанг 3. Одновременно под воздействием столбу жидкости в затрубном пространстве скважины 14 открывается всасывающий клапан 2. В это время подпрух иненная полость 8 заполняется пластовой жидкостью и газом, причем газ стремится занять положение непосредственно под плунжером Ц. С началом цикла всасывания, давление в подплунжерной полости 8 уменьшается по сравнению с давлением, существовавшим в ней при цикле нагнетания, однако остается большим, чем в кольцевом пространстве 10 (неравенство 1). В то же время, поскольку суммарное давление газа в кольцевом пространстве 10 и пружины 13 больше, чем давление в подплунжерной полости 8 (неравенство 2), перепускные клапаны 7 открываются и, газ, находящийся под плунжером насоса, устремляется в кольцевое пространство. Объем подплунжерной полости, освобождающейся на счет перетока газа из насоса в кольцевое пространство через перепускные клапаны 7, запол- няется пластовой жидкостью через всасывающий клапан 2. Для того, чтобы при цикле всасывания через перепускные клапаны 7 из подплунжерной полости 8 в кольце-, вое пространство 10 перетекал только газ, а не жидкость, необходимо, чтобы суммарная площадь калиброванных отверстий сменных штуцеров 12 обеспечивало истечение через них газа в течение всего,цикла всасывания. К тому моменту, когда истечение всего объема газа из подплунжерной полости 8 заканчивается и Жидкость готова устремиться вслед за ним в кольцевое прострарство 10, цикл всасывания заканчивается и начинается цикл нагнетания (фиг. 3). При этом давление в подплунжерной полости 8 резко увеличивается (неравенство З) и перепускные клапаны 7 закрываются. Одновременно закрывается всасывающий клапан 2, а нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость из подплунжерной полости 8 вытесняется в колонну погых штанг 3. Для случая, когда Газоотводящий трубопровод 9 выполнен в колонне по: . 5 лых штанг 3 (фиг. Ц, 5 и 6), принци действия скваженного штангового нас са основывается на неравянствах, от сасывающих его работу: при ходе плунжера ,вверх (цикл всасывания) РН РПШ РПШ РПР РН вниз (цикл напри ходе плунжера 4 гнеТания) Рпр где РН давление в подплунжернои полости 8 насоса; давление в колонне полых штанг 3; давление пружины 13. При цикле всасывания (ход плунже ра if вверх) нагнетательный клапан закрывается под весом столба жидкос ти -В насосных трубах 11. Всасывающи клапан 2 открывается под воздействием столба жидкости в затрубном пространстве скважины 1 и подплунж ная полость 8 насоса наполняется жи костью и газом. За счет гравитацион ного разделения газ стремится занят верхнюю часть внутреннего объема на coca, т.е. пространство непосредственно под плунжером . При цикле всасывания давление в подплунжернои полости насоса резко уменьшается по сравнению с существовавшим в нем до этого при цикле нагнетания, но оста ется большим, чем в колонне полых штанг 3 (неравенство 4). f . Под воздействием суммарного давления газа в колонне полых штанг 3 И пружины 13 (неравенство 5) перепускной клапан 7 открывается. Газ, находящийся под плунжером М насоса, устремляется через обводные каналы 6 плунжера k в колонну полых штанг 3. Суммарная площадь калиброванных отверстий сменных штуцеров 12 обводных каналов 6 должна быть такой, чтобы находящаяся в подплунжернои полости 8 насоса жидкость не успевала перетечь по ним вслед за газом а колонну полых штанг 3 до окончания цикла всасывания. 1 При цикле нагнетания (ход плунжера вниз) давление в подплунжернои полости 8 насоса резко увеличивается (неравенство 8). Всасывающий клапан 2 и перепускной клапан 7 закрьваются и жидкость устремляется через нагнетательный клапан 5 в насосные тру- . бы 11. Регулировка суммарной площади калиброванных отверстий обводных канаг лов 7 в обоих случаях производится при помощи сменных штуцеров 12 перед спуском насоса в скважину в зависимости от газового фактора и технологических параметров глубиннонасосной установки. Формула изобретения 1.Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, соединенный с колонной полых штанг плунжер с нагнетательным клапаном и обводными каналами, по меньшей мере один подпружиненный перепускной клапан, сообщенный с подплунжернои .полостью и установленный а газоотводящем трубопроводе, и кольцевое пространство, образованное колоннами насосных труб и полых штанг, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента подачи и КПД при откачке газированных пластовых жидкостей обводные каналы снабжены сменными штуцерами с калиброванными отверстиями, а каждый, перепускной клапан подпружинен со стороны газоотводящего трубопровода. . 2.Насос по п. 1,отлича.|6щ и и с я тем, что газоотводящий трубопровод выполнен в кольцевом пространстве. 3.Насос по п. 1,отличающий с я тем, что газоотводящий трубопровод выполнен в колонне полых штанг. Источники информации, принятые во внимание при экспертизу 1. Авторское свидетельство СССР № 36170, кл. F О В 47/00, 1973. .

фиг. f

Фиг. г