Глубинный насос

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности к погружным скважинным насосам для подъема пластовой жидкости из глубоких скважин. Насос содержит корпус, в котором соосно размещены верхний и нижний поршни разного диаметра с центральными отверстиями. Поршни жестко связаны между собой соединительным элементом. Диаметр верхнего поршня выполнен меньше диаметра нижнего поршня. К верхней части корпуса присоединена колонна насосно-компрессорных труб, сверху которой жестко и герметично закреплен привод. Привод соединен с верхним поршнем посредством передаточного элемента. Нагнетательный клапан установлен на верхнем поршне, а всасывающий клапан - на нижнем поршне. Упругий элемент установлен снизу под нижним поршнем. Буферная емкость с наполненной откачиваемой жидкостью присоединена нижней частью к верхней части колонны насосно-компрессорных труб посредством питательной трубы. Соединительный элемент выполнен в виде перфорированной трубы, отверстия в которой расположены равномерно, а их суммарная площадь превышает площадь поперечного сечения самой перфорированной трубы. В качестве передаточного элемента использована откачиваемая жидкость в объеме, обеспечивающем ход поршней соответствующего заданной производительности насоса, при этом сила давления столба жидкости над нижним поршнем меньше силы упругости упругого элемента. Повышается эффективность работы насоса за счет снижения потребляемой энергии, повышается его пропускная способность. 1 ил.

 

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности к погружным скважинным насосам для подъема пластовой жидкости из глубоких скважин.

Известен глубинный плунжерный насос /Патент России №2413095, МПК F04B 47/04, опубл. 27.02.2011 г./, содержащий корпус, насосную камеру с всасывающим клапаном и сообщенную при помощи нагнетательного клапана с колонной насосно-компрессорных труб, управляющую камеру с приводной жидкостью, отделенную при помощи перегородки от насосной камеры. При этом между насосной камерой и управляющей камерой образована полость, заполненная буферной жидкостью с образованием гидрозатвора. В управляющей камере своей нижней частью расположен плунжер, соединенный посредством штока с колонной штанг. Верхняя часть плунжера размещена в разделительной камере. Последняя образована над управляющей камерой и отделена от нее цилиндром с, по крайней мере, одним кольцевым уплотнением, охватывающим плунжер. Разделительная камера заполнена разделительной жидкостью, отделенной от находящейся в колонне насосно-компрессорных труб перекачиваемой жидкости свободно перемещающимся разделителем. Разделитель уплотнен относительно внутренней стенки корпуса и штока соответственно наружным и внутренним кольцевыми уплотнениями.

Недостатком известного глубинного насоса является его большая энергоемкость и металлоемкость из-за наличия штока с колонной штанг, которые необходимо привести в движение для подъема жидкости на большую высоту. Кроме того, наличие множества конструктивных элементов, таких как колонна штанг, шток, кольцевые уплотнения, обводной канал, гидрозатвор, центратор усложняют конструкцию насоса в целом, что снижает его надежность и межремонтный период.

Известен также глубинный насос /Свидетельство России №11846, МПК F04B 47/02, опубл. 16.11.1999 г./, принятый за прототип, содержащий корпус, в котором соосно размещена поршневая система в виде нижнего и верхнего плунжеров с центральными отверстиями, один над другим последовательно соединенных жестко между собой посредством штока, ступенчатый цилиндр, закрепленные на колонне насосные штанги, кольцевую и рабочую полости, всасывающий и нагнетательный клапаны. Верхний и нижний плунжеры выполнены полыми, при этом диаметр верхнего плунжера выполнен меньшего диаметра нижнего.

Шток, связывающий жестко плунжеры друг с другом, выполнен в виде сплошного стержня, при этом длина его выполнена больше длины каждого из плунжеров. Нагнетательный клапан установлен на верхнем плунжере. Всасывающий клапан установлен на приеме насоса. Нижний плунжер снабжен установленным в его верхней части тарельчатым клапаном в виде конического седла и запорного элемента с конической поверхностью. При этом запорный элемент жестко соединен с нижним концом штока, верхний конец которого жестко связан с верхним плунжером. На наружной поверхности обоих плунжеров закреплены с возможностью раскрытия полиамидные насадки. К верхней части корпуса присоединена насосно-компрессорная труба, сверху которой жестко и герметично закреплен привод. При этом привод соединен с верхним плунжером посредством передаточного элемента. В качестве передаточного элемента использована колонна насосных штанг.

Основной недостаток известного насоса в том, что из-за наличия штока, выполненного в виде сплошного металлического стержня, и необходимости приведения его в движение для подъема жидкости из скважины увеличивается его металлоемкость, снижается его пропускная способность и как следствие эффективность. Для эксплуатации такого насоса требуется большое количество потребляемой энергии.

Наличие конструктивных элементов, таких как тарельчатый клапан в виде конического седла и запорного элемента с конической поверхностью, полиамидные насадки и др. усложняют конструкцию насоса в целом.

Кроме того, эксплуатация известного насоса возможна лишь на скважинах вертикальных и прямолинейных наклонно направленных, но затруднена на скважинах сложного рельефа, имеющего кривизну, что ограничивает область его использования.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы насоса за счет снижения потребляемой энергии, повышения его пропускной способности, а также снижение металлоемкости при одновременном упрощении конструкции и расширение области его применения за счет использования на скважинах сложного рельефа.

Глубинный насос содержит корпус, в котором соосно размещены верхний и нижний поршни разного диаметра с центральными отверстиями, которые жестко связаны между собой соединительным элементом, всасывающий и нагнетательный клапаны. Причем диаметр верхнего поршня выполнен меньше диаметра нижнего поршня. К верхней части корпуса присоединена колонна насосно-компрессорных труб, сверху которой жестко и герметично закреплен привод. При этом привод соединен с верхним поршнем посредством передаточного элемента. Нагнетательный клапан установлен на верхнем поршне, а всасывающий клапан - на нижнем поршне. В отличие от прототипа он содержит упругий элемент, установленный снизу под нижним поршнем, буферную емкость с наполненной откачиваемой жидкостью, присоединенной нижней частью к верхней части колонны насосно-компрессорных труб посредством питательной трубы. Соединительный элемент выполнен в виде перфорированной трубы, отверстия в которой расположены равномерно, а их суммарная площадь превышает площадь поперечного сечения самой перфорированной трубы. В качестве передаточного элемента использована откачиваемая жидкость в объеме, обеспечивающем ход поршней соответствующего заданной производительности насоса, при этом сила давления столба жидкости над нижним поршнем меньше силы упругости упругого элемента.

Отличительными признаками заявляемого изобретения являются:

- наличие новых конструктивных элементов, а именно упругий элемент, буферная емкость с наполненной откачиваемой жидкостью, емкость и их взаиморасположение в конструкции насоса;

- иная форма выполнения соединительного элемента в виде перфорированной трубы с определенным расположением отверстий, а также в качестве передаточного элемента вместо штока использована откачиваемая жидкость в объеме, обеспечивающем ход поршней соответствующего заданной производительности насоса;

- соотношение параметров, характеризующих силу давления столба жидкости над нижним поршнем, которая меньше силы упругости упругого элемента.

На чертеже изображен общий вид заявляемого глубинного насоса. Он содержит корпус 1, в котором соосно размещены верхний 2 и нижний 3 поршни разного диаметра с центральными отверстиями, которые жестко связаны между собой соединительным элементом 4, всасывающий 5 и нагнетательный 6 клапаны. Причем диаметр верхнего поршня 2 выполнен меньше диаметра нижнего поршня 3. К верхней части корпуса 1 присоединена колонна насосно-компрессорных труб 7, сверху которой жестко и герметично закреплен привод 8 с вспомогательным поршнем 9, который соединен с верхним поршнем 2 посредством передаточного элемента 10. Нагнетательный клапан 6 установлен на верхнем поршне 2, а всасывающий клапан 5 - на нижнем поршне 3. Упругий элемент 11 установлен снизу под нижним поршнем 3. Буферная емкость 12 с наполненной откачиваемой жидкостью 13 присоединена нижней частью к верхней части колонны насосно-компрессорных труб 7 (КНКТ) посредством питательной трубы 14. Соединительный элемент 4 выполнен в виде перфорированной трубы, отверстия в которой расположены равномерно, а их суммарная площадь превышает площадь поперечного сечения самой перфорированной трубы. В качестве передаточного элемента 10 использована откачиваемая жидкость в объеме, обеспечивающем ход верхнего 2 и нижнего 3 поршней, соответствующего заданной производительности насоса, при этом сила давления столба жидкости над нижним поршнем 3 меньше силы упругости упругого элемента 11. Буферная емкость 12 соединена с накопителем (на чертеже не показана) посредством трубы 15. Глубинный насос расположен в обсадной колонне 16. На линии 17 показана граница между корпусом 1 и КНКТ 7.

Заявляемый глубинный насос работает следующим образом.

Перед началом работы вся система глубинного насоса заполняется жидкостью через буферную емкость 12. В исходном крайнем верхнем положении вспомогательного поршня 9 привода 8 нагнетательный клапан 6 находится в закрытом состоянии за счет гидростатического давления столба жидкости в КНКТ 7. Всасывающий клапан 5 закрыт за счет гидростатического давления жидкости между верхним 2 и нижним 3 поршнями. Под нижним поршнем 3 находится перекачиваемая жидкость, а упругий элемент 11 находится в исходном положении.

Движение вниз вспомогательного поршня 9 привода 8 оказывает воздействие па упругий элемент 11 посредством передаточного элемента 10 в виде откачиваемой жидкости через верхний поршень 2, соединительный элемент 4 в виде перфорированной трубы и нижний поршень 3. Увеличение давления в КНТК 7 влечет за собой сжатие упругого элемента 11, находящегося под нижним поршнем 3. При этом нагнетательный клапан 6 находится в закрытом положении, а всасывающий клапан 5 открывается за счет создания разрежения между верхним 2 и нижним 3 поршнями. Перекачиваемая жидкость поступает через открытый всасывающий клапан 5 и центральное отверстие нижнего поршня 3 в пространство между поршнями 2 и 3. При движении вверх вспомогательного поршня 9 привода 8 поршни 2 и 3 также поднимаются под действием упругого элемента 11, который стремится в исходное положение. При этом всасывающий клапан 5 закрывается вследствие повышения давления между поршнями 2 и 3, а нагнетательный клапан 6 открывается. Перекачиваемая жидкость из пространства между поршнями 2 и 3, проходя через отверстия перфорированной трубы соединительного элемента 4, центральное отверстие верхнего поршня 2, нагнетательный клапан 6 в КНКТ 7, поступает затем в накопитель через буферную емкость 12. Амплитудой движения поршневой системы можно регулировать объем перекачиваемой жидкости, т.к. объем всасываемой жидкости больше объема, затраченного для обеспечения хода поршней 2 и 3 вниз.

В случае использования заявляемого насоса на скважинах сложного рельефа, например имеющего изгиб, не возникает необходимости в изменении конструкции насоса, а принцип его работы сохраняется.

Использование заявляемого изобретения позволит повысить эффективность работы насоса за счет снижения потребляемой энергии, повышения его пропускной способности. Также снизить металлоемкость за счет использования откачиваемой жидкости вместо штока, выполненного в виде сплошного металлического стержня, при одновременном упрощении конструкции насоса. Кроме того, расширяются области применения насоса за счет возможности использования на скважинах сложного рельефа.

Глубинный насос, содержащий корпус, в котором соосно размещены верхний и нижний поршни разного диаметра с центральными отверстиями, причем диаметр верхнего поршня выполнен меньше диаметра нижнего поршня, которые жестко связаны между собой соединительным элементом, всасывающий и нагнетательный клапаны, к верхней части корпуса присоединена колонна насосно-компрессорных труб, сверху которой жестко и герметично закреплен привод, при этом привод соединен с верхним поршнем посредством передаточного элемента, нагнетательный клапан установлен на верхнем поршне, а всасывающий клапан - на нижнем поршне, отличающийся тем, что он содержит упругий элемент, установленный снизу под нижним поршнем, буферную емкость с наполненной откачиваемой жидкостью, присоединенной нижней частью к верхней части колонны насосно-компрессорных труб посредством питательной трубы, соединительный элемент выполнен в виде перфорированной трубы, отверстия в которой расположены равномерно, а их суммарная площадь превышает площадь поперечного сечения самой перфорированной трубы, а в качестве передаточного элемента использована откачиваемая жидкость в объеме, обеспечивающем ход поршней соответствующего заданной производительности насоса, при этом сила давления столба жидкости над нижним поршнем меньше силы упругости упругого элемента.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу и может быть применено для эксплуатации проблемных заклинивающих скважин штанговыми насосами. Способ включает возвратно-поступательное движение и вращение колонны штанг.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти из скважин при большом содержании твердых частиц в откачиваемой жидкости, агрессивных сред, высокой вязкости и большой кривизне скважин.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти из скважин при большом содержании твердых частиц в откачиваемой жидкости, агрессивных сред, высокой вязкости и большой кривизне скважин.

Изобретение относится к горному делу и может быть применено в качестве привода с канатной связью для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов через одну скважину штанговыми насосами.

Изобретение относится к гидравлическим машинам объемного вытеснения, точнее - к приводным устройствам, включающим гидравлические или пневматические средства, и может быть использовано в качестве привода, например насоса, для подъема жидкостей с больших глубин.

Изобретение относится к испытанию геологического пласта, в частности к управлению насосом или блоком перемещения текучих сред инструмента для испытания пласта. .

Изобретение относится к устройствам для добычи высоковязкой нефти из буровых скважин. .

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для подъема жидкости из скважин. .

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности к погружным скважинным насосам для подъема пластовой жидкости из глубоких скважин с высоким содержанием солей, агрессивных сред и твердых частиц.

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти из глубоких скважин с высоким содержанием солей, агрессивных сред и твердых частиц. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации высокодебитных нефтяных скважин. Технический результат заключается в повышении производительности насоса. Скважинный штанговый насос двухстороннего действия включает спускаемый на колонне труб цилиндр и плунжер с верхними и нижними всасывающими и нагнетательными клапанами с запорными органами, причем верхний всасывающий клапан установлен снаружи цилиндра, а плунжер соединен с колонной штанг через полый шток с уплотнением. Нижний всасывающий клапан цилиндра расположен снаружи, плунжер сверху и снизу оснащен соответственно верхним и нижним нагнетательными клапанами. Полый шток сообщен через верхние отверстия с пространством колонны труб, а через верхний и нижний нагнетательные клапаны плунжера - с соответствующими полостями цилиндра, полости цилиндра и пространства колонны труб разобщены уплотнением полого штока. Каждый клапан выполнен в виде корпуса с внутренним кольцевым каналом, сообщающим входные радиальные окна с внутренней кольцевой проточкой, запорным органом в виде эластичной цилиндрической втулки с наружным утолщением, перекрывающей кольцевую проточку с возможностью пропуска внутрь и закрепленной на корпусе за утолщение снаружи замком. Входные окна всасывающих клапанов снаружи снабжены фильтрами, а выше цилиндра колонна труб снабжена сливным клапаном. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Привод штангового скважинного насоса с гидровакуумным уравновешиванием относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к насосным установкам, специально предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин, включающим гидравлические или пневматические средства. Привод содержит устройство для аккумулирования энергии движущейся вниз колонны штанг при реверсировании, состоящее из отсечного клапана и устройства для его переключения, установленного в системе реверсирования. Снижаются энергозатраты при эксплуатации привода путем аккумулирования энергии при торможении движущейся вниз колонны штанг в момент реверсирования. 1 ил.

Изобретение предназначено для использования в приводах скважинных штанговых насосов, в технике добычи нефти. Привод содержит устьевые штоки, гидроцилиндр с поплавком, снабженным тороидальной полостью в нижней части, управляющее устройство, связанное с концевыми выключателями в мертвых точках положений поплавка и управляемым вентилем. Силовой блок включает центробежный вентилятор с электродвигателем. Управляемый вентиль снабжен фланцами, одни из которых связаны с воздушными полостями гидроцилиндра под верхним днищем цилиндра и под перегородкой поплавка, образующими замкнутый контур, а другие с входом и выходом центробежного вентилятора. Объем замкнутой герметичной тороидальной полости поплавка достаточен для достижения выталкивающей силы, уравновешивающей массу колонн штанг скважины, поплавка и половины поднимаемой массы нефтяного столба. Обеспечивается высокий ресурс без трения поршней, жидких масел, вентилятор с малыми оборотами. Уменьшается масса привода. Упрощается конструкция. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам и устройствам добычи нефти. Способ заключается в том, что рабочая жидкость подается с поверхности силовым агрегатом к скважинному гидропоршневому насосному агрегату, состоящему из гидродвигателя с одним цилиндром и силовым поршнем, жестко связанным при помощи тяги с поршнем поршневого насоса двойного действия, через две металлические трубки малого диаметра. Трубки крепятся снаружи НКТ при помощи хомутов и протекторов. Насосный агрегат включает в себя гидродвигатель, состоящий из цилиндра, разделенного поршнем на две полости - надпоршневую и подпоршневую, в каждую из которых производится нагнетание рабочей жидкости попеременно с поверхности силовым агрегатом по двум металлическим гидралическим трубкам через распределительное устройство, также находящееся на поверхности. В качестве рабочей жидкости можно использовать гидравлическое масло. Поршень гидродвигателя, совершающий возвратно-поступательные движения вверх-вниз жестко, связан с поршнем поршневого насоса двойного действия, также разделенного поршнем на две полости и имеющего по два клапана в каждой полости: нагнетательный и всасывающий, для одновременного совершения всасывания и нагнетания пластовой жидкости в каждый цикл движения поршня вниз/вверх. Сокращаются эксплутационные затраты на подъем скважинной жидкости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам управления и контроля гидравлических приводов штанговых насосов. Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер 1, аналоговые входы которого соединены с выходами датчика давления масла 2, датчика температуры масла 3 в штоковой полости гидроцилиндра и датчика температуры масла 4. Дискретные входы программируемого логического контроллера соединены с выходами датчика перемещения штока 5, датчика положения штока 6, датчика положения затвора напорной линии 7, датчика уровня масла в баке 8, датчика засоренности фильтра 9 и преобразователя частоты 10. Коммуникационный порт программируемого логического контроллера 1 соединен с аналогичными портами датчика угла наклона опоры 24, эхолота 23 и устройства беспроводного обмена данными 22. К дискретным выходам программируемого логического контроллера подсоединены реле, управляющие электромагнитами, устройства включения/выключения систем нагрева и охлаждения масла и дискретные входы частотного преобразователя, входная силовая шина которого подключена к питающей сети, а его выходная силовая шина подключена к электродвигателю 11 штангового насоса. Повышается надежность работы гидравлического привода штангового насоса за счет обеспечения контроля работы всех систем привода в реальном времени с возможностью предотвращения аварийных ситуаций, в том числе в условиях низких температур. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию, в частности к установке гидропривода насоса для добычи нефти и самому насосу. Гидропривод содержит двигатель, по меньшей мере один первый вторичный гидравлический агрегат управления и по меньшей мере один второй вторичный гидравлический агрегат управления, механически связанные друг с другом и приводимые в действие двигателем. Первый делитель потока объемного типа гидравлически связан с первым вторичным гидравлическим агрегатом управления, а также гидравлически связан с приводами первой группы насосных штанг, включающей по меньшей мере две насосные штанги, с возможностью синхронного приведения первой группы насосных штанг в возвратно-поступательное движение. Второй делитель потока объемного типа гидравлически связан со вторым вторичным гидравлическим агрегатом управления, а также гидравлически связан с приводами второй группы насосных штанг, включающей по меньшей мере две насосные штанги, с возможностью синхронного приведения второй группы насосных штанг в возвратно-поступательное движение. Содержит первую сенсорную систему, приспособленную для задания длины хода первой группы насосных штанг, вторую сенсорную систему, приспособленную для задания длины хода второй группы насосных штанг. Управляющий клапан приспособлен для управления режимами работы каждого из первых вторичных гидравлических агрегатов управления и каждого из вторых вторичных гидравлических агрегатов управления на основе сигналов, поступающих соответственно из первой и второй сенсорных систем. Управляющий клапан выполнен таким образом, что в течение по меньшей мере части периода работы первого и второго вторичных гидравлических агрегатов управления один из этих агрегатов работает в режиме гидромотора и совместно с двигателем приводит в действие другой вторичный гидравлический агрегат управления, работающий в режиме насоса. Установка гидропривода может использоваться с несколькими нефтяными скважинами. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности к погружным скважинным насосам для подъема пластовой жидкости из глубоких скважин. Насос содержит корпус, в котором соосно размещены верхний и нижний поршни разного диаметра с центральными отверстиями. Поршни жестко связаны между собой соединительным элементом. Диаметр верхнего поршня выполнен меньше диаметра нижнего поршня. К верхней части корпуса присоединена колонна насосно-компрессорных труб, сверху которой жестко и герметично закреплен привод. Привод соединен с верхним поршнем посредством передаточного элемента. Нагнетательный клапан установлен на верхнем поршне, а всасывающий клапан - на нижнем поршне. Упругий элемент установлен снизу под нижним поршнем. Буферная емкость с наполненной откачиваемой жидкостью присоединена нижней частью к верхней части колонны насосно-компрессорных труб посредством питательной трубы. Соединительный элемент выполнен в виде перфорированной трубы, отверстия в которой расположены равномерно, а их суммарная площадь превышает площадь поперечного сечения самой перфорированной трубы. В качестве передаточного элемента использована откачиваемая жидкость в объеме, обеспечивающем ход поршней соответствующего заданной производительности насоса, при этом сила давления столба жидкости над нижним поршнем меньше силы упругости упругого элемента. Повышается эффективность работы насоса за счет снижения потребляемой энергии, повышается его пропускная способность. 1 ил.

Наверх