Устройство для подъёма воды

Авторы патента:

F04B47/00 - Насосы или насосные установки, специально предназначенные для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин (с применением среды, находящейся под давлением или разрежением, действующей непосредственно на перекачиваемую жидкость F04F 1/00)

Владельцы патента RU 2617554:

Таран Анатолий Петрович (RU)

Устройство для подъема воды может быть использовано в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство содержит корпус, тело вытеснителя воды, размещенное в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса за счет механического подъемника сверху. Вытеснение воды потребителю достигается при соотношении диаметров корпуса и погружаемого тела 1,2…1,02. Вес погружаемого тела сосредоточен в его нижней части, а верхняя часть погружаемого тела занимает нейтральное положение в воде. Вес погружаемого тела имеет величину, при которой избыточное давление его на воду превышает гидростатическое давление в корпусе. Устройство позволяет поднимать воду с уменьшенными энергетическими затратами за счет облегченной верхней части погружаемого рабочего тела. 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано при проектировании гидротранспортных и энергетических систем.

Известно устройство для подъема воды (RU №2431059, опубл. 10.10.2011 г.). Оно содержит корпус с всасывающим клапаном, рабочее тело в виде сплошного стержня по длине корпуса и подъемный механизм для рабочего тела. При погружении рабочего тела в корпус под действием силы тяжести вода вытесняется вверх к потребителю воды. При подъеме рабочего тела под действием гидростатического давления воды в водоеме открывается клапан и очередная порция воды поступает в корпус. Устройство надежно работает, но при большой высоте подъема воды рабочее тело имеет значительный вес, что осложняет работу устройства.

Известно другое устройство для подъема воды (RU №2582727, опубл. в 2016 г.). Оно имеет укороченное рабочее тело и поэтому сниженный вес. Это заметно облегчает работу по подъему воды. Однако при большой высоте подъема воды приходится делать многократные спуско-подъемные операции, чтобы заполнить корпус водой и затем доставить ее потребителю. Это так же осложняет работу по подъему воды, хотя и менее, чем в первом случае.

Задача изобретения снизить вес рабочего тела и одновременно исключить многократные подъемные операции рабочего тела при доставке воды потребителю.

Технический эффект достигается изменением состава и структуры рабочего тела. Нижнюю часть рабочего тела выполняют тяжелой из расчета гарантированного вытеснения воды на дневную поверхность потребителю, а верхнюю часть рабочего тела делают облеченной, приближая объемный вес рабочего тела на этом участке к объемному весу воды, обеспечивая нейтральное положение и исключая подъемную силу Архимеда.

Таким образом, рабочее тело в форме стержня согласно изобретению выполнено составным. Нижняя часть - тяжелая - для вытеснения жидкости, а более верхняя часть - облегченная - для формирования канала для движения вверх вытесненной жидкости.

Устройство для подъема воды поясняется чертежом, прилагаемым к описанию. Устройство содержит корпус 1 с клапаном (на схеме не показан), рабочее тело 2, подъемный механизм 3, сборную емкость воды 4, нижняя утяжеленная часть 5 погружаемого тела и верхняя облегченная часть 6 погружаемого рабочего тела. Работает устройство для подъема воды следующим образом. В водоеме с помощью корпуса с всасывающим клапаном изолируют часть жидкости водоема. Затем в корпус, например, в виде трубы погружают рабочее тело водоподъемника, например, в виде цилиндра. При погружении вода вытесняется по кольцевому зазору между стенками корпуса и погружаемого тела водоподъемника вверх до высотной отметки водопотребителя. Погружаемое тело водоподъемника по величине диаметра сравнимо с внутренним диаметром корпуса. Внутренний диаметр корпуса составляет от 1,2 до 1,02 диаметра погружаемого рабочего тела. При этом соотношение 1,2 соответствует глубине водоема до 15 м, а соотношение 1,02 соответствует большим глубинам порядка 100 м и более. При выполнении этих условий гарантируется выдача вытесняемой жидкости на дневную поверхность потребителю при умеренном рабочем ходе до 1 м погружаемого тела. В этом случае объем вытесняемой жидкости погружаемым рабочим телом всегда будет превышать объем кольцевого зазора в корпусе от его дна до отметки потребителя, а избыточное давление от веса погружаемого тела будет превышать гидростатическое давление в корпусе. Процесс подъема воды будет успешным.

Погружаемое рабочее тело выполнено составным. Оно имеет нижнюю утяжеленную часть и верхнюю облегченную часть. Утяжеленная часть погружаемого тела имеет вес, равный или больше того значения, при котором создается избыточное давление Ризб на воду в корпусе, обеспечивающее вытеснение воды из корпуса вверх потребителю. Ризб=G/S, где G - вес погружаемого рабочего тела, S - площадь поперечного сечения погружаемого рабочего тела. Вытеснение воды начинается при избыточном давлении в корпусе равном и большем, чем гидростатическое Рг. Гидростатическое давление в корпусе равно Рг=Yh, где Y - объемный вес воды, h - глубина воды в корпусе (Чугаев P.P., Гидравлика, Энергоиздат, 1975 г., стр. 34). Это обеспечивает работоспособность устройства для подъема воды, но не утяжеляет его, что позволяет в несколько раз, а иногда и в десятки раз снизить вес погружаемого рабочего тела. Например, при глубине скважины 100 метров вес погружаемого рабочего тела можно снизит в 700 раз. Кроме того, утяжеленный низ позволяет центрировать погружаемое тело в корпусе, исключая его перекос и трение о стенки при подъеме и спуске.

Снижение веса верхней части погружаемого тела достигнуто выполнением его из легковесного материала. Предпочтительны могут быть пластмассовый жгут или труба. Целесообразно довести объемный вес материала верхней части погружаемого тела ближе к объемному весу воды, чтобы не утяжелял и не облегчал объемный вес ниже объемного веса воды. Это позволит избежать эффектов всплытия. Нужно обеспечить нейтральное положение верхней части погружаемого тела.

Такое выполнение погружаемого рабочего тела позволяет существенно облегчить работу по подъему воды при сохранении надежного вытеснения вводы на дневную поверхность независимо от глубины колодца или скважины. Так как площадь поперечного сечения канала, по которому вытесняется жидкость, должна сохраняться постоянной, то сохраняется и диаметр рабочего тела постоянным по всей длине корпуса.

Устройство для подъема воды, содержащее корпус с клапаном, погружаемое рабочее тело, механизм подъема погружаемого тела, отличающееся тем, что погружаемое рабочее тело снабжено утяжеленным низом, создающим избыточное давление на воду больше гидростатического давления в корпусе, а внутренний диаметр корпуса принят в соотношении 1,2…1,02 от диаметра погружаемого тела при сохранении постоянной площади поперечного сечения части корпуса, по которой движется вытесняемая из корпуса жидкость.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в вертикальных, наклонных и горизонтальных скважинах.

Система для добычи нефти с погружаемым в нефть линейным электродвигателем // 2616023

Изобретение относится к области добычи нефти и, в частности, к насосной системе для добычи нефти с погружным линейным электродвигателем. Технический результат - создание насосной системы с погружным линейным электродвигателем с высоким коэффициентом полезного действия.

Скважинный погружной насос с газосепаратором // 2614553

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти при большом содержании газа в откачиваемой жидкости. Скважинный погружной насос содержит газосепаратор.

Способ перекачивания текучей среды и насос для его осуществления // 2610166

Группа изобретений относится к способам и устройствам для перекачивания текучих сред и может быть использована в промышленности, на транспорте, в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред, в том числе при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности.

Устройство для подъёма воды // 2582727

Изобретение относится к области насосостроения и может быть применено в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство для подъема воды включает погружаемое тело водоподъемника и средства для осуществления его движения.

Скважинный штанговый насос // 2576560

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для скважинной добычи нефти с повышенной вязкостью и высоким содержанием газа. В верхней части насоса расположены отсечной клапан и механическое уплотнение полого штока.

Центробежный сепараторный фильтр, дожимная насосная станция и способ ее эксплуатации // 2571113

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса.

Штанговая насосная установка // 2567919

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при добыче нефти. Штанговая насосная установка содержит цилиндр 1 с корпусом клапана 2, седлом 3 и упором седла 4 в своей нижней части.

Скважинный штанговый насос нснбрк 57 // 2565956

Изобретение относится к штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность. Насос содержит плунжерную камеру в форме полого цилиндра, соединенную в верхней части с колонной насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры.

Поршневой насос с газовыпускным всасывающим клапаном // 2561961

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым насосам, используемым для нагнетания жидкости с высоким давлением, например, при откачке воды или нефти из глубоких скважин.

Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром // 2620139

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при механизированной добыче нефти. Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром содержит цилиндр 1, жестко связанный с колонной штанг 2, в верхней части которого закреплен клапан нагнетательный 3. Во внутренней полости цилиндра 1 размещена сборка, которая содержит оправку 4 с упором верхнего плунжерного элемента 5, на которой установлен плунжерный элемент 6, подвижный относительно оправки 4. Нижняя часть плунжерного элемента 6 оснащена упрочненной втулкой 7, а нижняя часть оправки 4 оснащена упрочненным опорным седлом 8, которые герметично взаимодействуют при движении колонны штанг с плунжерной сборкой вверх. Нижняя часть оправки 4 при этом жестко связана с неподвижным плунжером 9 посредством клетки-переводника 10. Неподвижный плунжер 9 связан полой штангой 11, длина которого равна длине хода насоса, с устройством удерживающим 12, фиксирующимся в ответной части этого устройства, спускаемом в составе колонны насосных труб 13, при этом нижняя часть цилиндра 1 оснащена упором цилиндра 14, внутренний диаметр которого меньше внешнего диаметра неподвижного плунжера 9. Повышается надежность, упрощаются конструкция и монтаж насоса. 2 ил.

Способ применения электроцентробежного насоса с мультифазным насосом и пакером // 2620667

Изобретение относится к области добычи углеводородов, а именно к погружным насосным установкам для эксплуатации скважин в скважинах с негерметичной эксплуатационной колонной либо в скважинах для одновременно-раздельной добычи с большим газовым фактором. Технический результат - повышение эффективности добычи пластового флюида из скважин с негерметичной эксплуатационной колонной. В скважине ниже негерметичного участка эксплуатационной колонны либо над верхним интервалом перфорации устанавливают пакер, либо двухпакерную компоновку. Между электроцентробежным насосом и входным модулем устанавливают секцию мультифазного насоса. Погружной электродвигатель с гидрозащитой, охлаждаемый перекачиваемой жидкостью, снабжают наружным герметизирующим кожухом, который герметично соединяют с входным модулем электроцентробежного насоса и выполняют с возможностью изолирования приема насоса от межтрубного пространства и гидравлического соединения его с полостью колонны труб с отсекающим пакером ниже насоса. К герметичному кожуху присоединяют хвостовик из насосно-компрессорных труб. Собранную компоновку спускают в скважину до глубины установки верхнего пакера или двухпакерной компоновки. После этого разгрузкой производят герметичную стыковку хвостовика с пакером. Запускают скважину в работу с обеспечением поступления жидкости из-под пакера через хвостовик, внутреннюю полость герметизирующего кожуха, входной модуль и мультифазный насос в электроцентробежный насос. Дополнительно под кожух может быть установлен фильтр от механических примесей. С помощью мультифазного насоса гомогенизируют и частично сжимают газожидкостную смесь, увеличивают рабочий интервал подач и величину предельного содержания газа в газожидкостной смеси а также величину напора, повышает давление на входе электроцентробежного насоса до уровня, обеспечивающего его устойчивую работу. 1 ил.

Перистальтический насос // 2622217

Изобретение относится к перистальтическим насосам с электромагнитным приводом и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства. Насос содержит центральные тела внутри эластичных тел. Электромагниты расположены вдоль оси насоса. Якоря электромагнитов связаны с поршнями, находящимися в гидравлических камерах, заполненных жидкостью. Электромагниты разделены на группы, где каждая группа содержит один и более электромагнитов и отдельную гидравлическую камеру для центрального тела с эластичным телом. В каждой группе электромагнитов гидравлические камеры электромагнитов связаны между собой и связаны с гидравлической камерой центрального тела с эластичным телом. Появляется возможность размещения электромагнита и центрального тела с эластичным телом максимально используя диаметр насоса. 6 ил.

Самоустанавливающийся нагнетательный клапан штангового глубинного насоса // 2623138

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в наклонных и горизонтальных скважинах. Самоустанавливающийся нагнетательный клапан штангового глубинного насоса содержит корпус, переводник с проходными отверстиями, массивный груз, установленный в плоскости эксцентриситета наклонного вогнутого лотка, который эксцентрично закреплен на одном конце центральной оси упомянутого клапана, фиксирующие гайку и контргайку, гроверную шайбу, регулировочные гайку и шайбы, рабочий стальной шар, седло и седлодержатель. Упомянутый клапан оснащен уплотнительными резиновыми кольцами Рабочий стальной шар размещен в корзинке, которая расположена в корпусе и имеет продольные промывочные каналы. Последние распределены между внутренними продольными полозьями, имеющими малую контактную поверхность и равномерно расположенными вдоль корпуса по периметру корзинки. Небольшие радиальные зазоры имеются между внутренними продольными полозьями и рабочим стальным шаром, выше которого расположен контактирующий с ним более тяжелый вспомогательный вольфрамовый шар. Изобретение направлено на повышение долговечности и надежности работы клапана в горизонтальных скважинах. 2 ил.

Штанговый глубинный насос для горизонтальных скважин // 2623345

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти из малодебитных горизонтальных скважин штанговыми глубинными насосами. Глубинный насос включает цилиндр, плунжер, самоустанавливающиеся всасывающий и нагнетательный клапаны и шток. Шток выполнен полым и соединен одним концом с плунжером. Другим концом шток соединен с вынесенным из плунжера самоустанавливающимся нагнетательным клапаном и заключен в автономный корпус большего диаметра, размещенным в насосно-компрессорной трубе. Повышается эффективность работы штангового глубинного насоса в малодебитных горизонтальных скважинах с высоковязкой нефтью за счет повышения коэффициента подачи добываемой нефти. 2 ил.

Скважинный штанговый насос // 2624939

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Насос содержит цилиндр с всасывающим клапаном. Плунжер установлен в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения. На наружной поверхности плунжера нанесены замкнутые канавки, поперечный разрез которых имеет форму усеченной наклонной плоскостью параболы, ось симметрии которой образует острый угол с осью плунжера в направлении к выкиду насоса. Глубина канавок не больше одной двадцатой наружного диаметра плунжера. Фильтр механических примесей выполнен в виде концентрично установленных труб. Внутренняя площадь поперечного сечения концентрично установленных труб фильтра больше, чем площадь поперечного сечения между наружным диаметром внутренней трубы и внутренним диаметром наружной концентрично установленной трубы. Прием внутренней трубы снабжен круглым диском, установленным перпендикулярно к оси насоса на кронштейне. Длина наружной трубы выполнена так, что диск оказывается внутри этой трубы. Клапан емкости предварительного накопления мехпримесей снабжен ограничителем хода Г-образной формы. Повышается надежность работы насоса и защита его от мехпримесей, путем применения фильтра со сниженной скоростью восходящего потока жидкости, снижаются утечки в плунжерной паре. 4 ил.

Скважинный штанговый насос // 2643921

Изобретение относится к отрасли нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти из скважин. Насос содержит полый плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части и кольцевым выступом в средней части. На кольцевом выступе размещены уплотнительные кольца, взаимодействующие с боковой стенкой плунжера. На верхний торец кольцевого выступа цилиндра установлены две оболочки боковой стенки усеченного конуса, сужающегося кверху. Оболочки выполнены с цилиндрическими стенками на внутренних гранях. В цилиндрических стенках обеих оболочек выполнены радиальные прорези, не доходящие до наружной грани оболочек. Лепестки одной оболочки расположены напротив радиальных прорезей другой оболочки. При этом оболочки, в местах между наружной гранью и лепестками, прикреплены друг к другу контактной сваркой. Цилиндрические стенки лепестков обеих оболочек плотно прижимаются к боковой стенке плунжера. Оболочки зафиксированы от перемещения вверх пластинчатым кольцом, имеющим форму конической шайбы. Нижняя коническая стенка пластинчатого кольца прилегает к верхней конической стенке верхней оболочки. Напротив верхней конической стенки пластинчатого кольца в наружной боковой стенке цилиндра выполнены радиальные цилиндрические выборки, со дна каждой из которых выполнена радиальная резьбовая выборка, снабженная установочным винтом, выполненным с цилиндрической головкой и с коническим концом, взаимодействующим с конической стенкой пластинчатого кольца. Упрощается конструкция и повышается КПД. 3 ил.

Скважинный штанговый насос // 2644797

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность. Насос содержит цилиндр, связанный верхней частью с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, размещенный в цилиндре с образованием надплунжерной и подплунжерной камер и соединенный с колонной штанг, имеющей упор. Нагнетательный клапан подвижно расположен на колонне штанг между упором и плунжером, выполнен кольцевым, с диаметром, превышающим диаметр плунжера. Ограничитель хода вверх нагнетательного клапана выполнен в виде цанги, установленной в колонне насосно-компрессорных труб, а также охватывающий цилиндрический кожух, в нижней части которого размещен всасывающий клапан. Цилиндр снабжен стравливающим клапаном, установленным в его нижней части в области подплунжерной камеры, а в верхней части цилиндра в области надплунжерной камеры выполнен сквозной канал. Повышается надежность и производительность. 1 ил.

Способ добычи нефти // 2645698

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к механизированной добыче нефти из скважин насосами. Технический результат - повышение эффективности добычи нефти за счет сокращения затрат электрической энергии. Способ предусматривает перемещение по скважинам жидкости или нефти бесштанговыми и штанговыми насосами с приводом от электрических двигателей. По способу осуществляют преобразование электрической энергии в механическую путем взаимодействия проводников или обмоток под электрическим током с магнитными полями после подачи электрического напряжения с вращающимся ротором, механически или кинематически соединенным с насосом, с заданной массой вращающихся масс и моментов их инерции. С подачей напряжения на обмотки в период пуска аккумулируют механическую энергию всех вращающихся масс системы, которую в свою очередь получают, когда преобразуют часть электрической энергии при разгоне ротором. Сохраняют и применяют эту накопленную механическую энергию в установившемся режиме работы в виде кинетической энергии. В результате получают сумму из двух составляющих общей механической работы или энергии: первой - работы электрического тока по вращению ротора с насосом в установившемся режиме, второй - работы аккумулированной механической энергии, преобразованной из электрической энергии при разгоне вращающихся масс ротором, которую применяют совместно с первой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Перистальтический насос // 2645862

Изобретение относится к перистальтическим насосам и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины. Перистальтический насос состоит из соединенных между собой отдельных секций, где каждая секция содержит внутри корпуса эластичное тело. Внутри эластичного тела установлен кулачковый вал, контактирующий с поршнями, которые связаны с эластичным телом непосредственно, или через жидкость, или газ. Упрощается конструкция насоса, снижается себестоимость. 5 ил.