Глубинный штанговый насос

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к глубинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Насос содержит цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный каналом для прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость с обратным клапаном, а также отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости из кожуха в зазор плунжерной пары. Контейнер снабжен разделительным подпружиненным поршнем и обратным клапаном в нижней части. Для входа скважинной жидкости на прием насоса на цилиндре выполнено отверстие. На наружной поверхности цилиндра выполнены канавки, поперечный разрез которых имеет форму прямоугольного треугольника, образуя острый угол с осью плунжера в направлении к линии всасывания насоса. Верхний и нижний концы плунжера имеют цилиндрическую форму. В промежутке между ними нанесены канавки. Канал прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость, образованную кожухом и наружной поверхностью цилиндра, представляет собой камеру с обратным клапаном на входе и отверстиями подачи технологической жидкости в кольцеобразную полость. Канал на приеме насоса под всасывающим клапаном выполнен в виде трубки, установленной поперек оси насоса и насквозь пересекающей приемную камеру и кожух. На трубке имеются перфорированные отверстия в зоне, ограниченной внутренним диаметром цилиндра. На концах трубки установлены фильтры. Повышается долговечность работы плунжера путем смазки зазора в плунжерной паре при одновременном снижении утечек в плунжерной паре. 4 ил.

 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к глубинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Известен глубинный насос (А.с. СССР №539160, F04B 47/00, 1976) со смазкой зазора между плунжером и цилиндром добываемой жидкостью через наклонные каналы в плунжере.

Недостатком является подача добываемой жидкости, содержащей механические примеси, в зазор между плунжером и цилиндром, т.к. добываемая продукция скважины в большинстве случаев содержит механические примеси, выносимые из пласта.

Известен скважинный дозатор реагента (А.с. СССР №1320509, F04B 47/02, 1987). Устройство содержит скважинный насос, включающий цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами. Насос связан через промежуточную камеру с заполненным реагентом контейнером, закрытым крышкой, в которой выполнен канал для прохода реагента из контейнера в промежуточную камеру. Во время работы насоса реагент из контейнера поступает в промежуточную камеру, где смешивается со скважинной жидкостью, а затем - на прием насоса. Поскольку скважинная жидкость содержит механические частицы, они попадают в зазор плунжер-цилиндр.

Известное устройство не предохраняет от износа пару плунжер-цилиндр при попадании в зазор между ними механических частиц и не предотвращает утечек скважинной жидкости, что снижает долговечность и надежность работы насоса.

Известен скважинный штанговый насос (Патент РФ №2624939, F04B 47/00, опубл. 11.07.2017, Бюл. №20), 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 механических примесей снабжен ограничителем хода Г-образной формы. За счет выполнения на плунжере канавок указанной выше формы достигается турбулизация потока жидкости и снижаются утечки жидкости через плунжер. Фильтр для улавливания механических примесей с диском очищает закачиваемую в насос жидкость.

Недостатком является то, что не предусмотрена смазка пары плунжер-цилиндр. Это приводит к интенсивному износу этой пары, и, следовательно, утечки через пару со временем увеличиваются. А также предложенная форма канавок выполнена так, что поперечный разрез канавок имеет форму усеченной наклонной плоскостью параболы, ось симметрии которой образует острый угол с осью плунжера в направлении к выкиду насоса, приводит к трудностям в технологическом исполнении канавок.

Известен глубинный штанговый насос, принятый за прототип (RU2646522, F04B 47/00, 05.03.2018), включающий цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный клапаном и крышкой в виде патрубка с каналом для прохода технологической жидкости и обратным клапаном, отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости в зазор плунжерной пары и для входа скважинной жидкости на прием насоса. На нижнем конце плунжера выполнена кольцевая проточка, а в верхнем конце цилиндра выполнено отверстие, совпадающее с проточкой на плунжере при его верхнем крайнем положении и сообщающее кольцеобразную полость, образованную цилиндром и кожухом с расширенным зазором в плунжерной паре, причем контейнер снабжен разделительным подпружиненным поршнем. Надежность и долговечность повышаются за счет того, что в зазор пары плунжер-цилиндр поступает специальная вязко пластичная смазка из контейнера.

Выполненная на нижнем конце плунжера кольцевая проточка не обеспечивает защиты от утечек. Канал прохода технологической жидкости увеличивает металлоемкость и снижает надежность оборудования. Отсутствует фильтр скважинной жидкости на приеме насоса.

Технической задачей изобретения является повышение долговечности работы плунжера путем смазки зазора в плунжерной паре при одновременном снижении утечек в плунжерной паре турбулизацией потока и нанесением канавок на плунжер, форма которых не требует сложных технологий, а также упрощения изготовления механизма приема технологической жидкости.

Указанная задача решается тем, что глубинный штанговый насос содержит цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный каналом с обратным клапаном для прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость, а также отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости из кольцеобразной полости в зазор плунжерной пары, причем контейнер снабжен разделительным подпружиненным поршнем и обратным клапаном в нижней части, для входа скважинной жидкости на приеме насоса имеется канал. Согласно изобретению на наружной поверхности плунжера выполнены канавки, поперечный разрез которых имеет форму прямоугольного треугольника, образуя острый угол с осью плунжера в направлении к линии всасывания насоса, причем верхний и нижний концы упомянутого плунжера имеют цилиндрическую форму, в промежутке между ними нанесены упомянутые канавки, канал прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость, образованную кожухом и наружной поверхностью цилиндра, представляет собой камеру с обратным клапаном на входе и отверстиями подачи технологической жидкости в кольцеобразную полость, канал на приеме насоса под всасывающим клапаном выполнен в виде трубки, установленной поперек оси насоса и насквозь пересекающей приемную камеру и кожух, на трубке имеются перфорированные отверстия в зоне, ограниченной внутренним диаметром цилиндра, а на концах трубки установлены фильтры.

На фиг. 1 представлен общий вид глубинного штангового насоса, на фиг.2- разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - плунжер с канавками, на фиг.4 - схема движения жидкости в канавках при движении плунжера вверх.

Глубинный штанговый насос (фиг. 1) состоит из цилиндра 1 с плунжером 2 и всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами. Цилиндр 1 с плунжером 2 размещены в кожухе 5, образующим с цилиндром кольцеобразную полость 6, образованную кожухом 5 и наружной поверхностью цилиндра 1. На плунжере 2 выполнены канавки 7, предназначенные для облегчения прохода вязко пластичной смазки в зазор между цилиндром 1 и плунжером 2. Поперечный разрез канавок 7 (фиг. 3) имеет форму прямоугольного треугольника, образуя острый угол а с осью плунжера в направлении к линии всасывания насоса, причем верхний и нижний концы упомянутого плунжера имеют цилиндрическую форму, которая препятствует попаданию вязко пластичной жидкости в подплунжерное пространство, а в промежутке между ними нанесены упомянутые канавки.

В верхнем конце цилиндра 1, совпадающим с канавками 7 на плунжере при его верхнем крайнем положении, выполнено отверстие 8, которое сообщает кольцеобразную полость 6 с зазором между цилиндром 1 и плунжером 2. Снизу кожуха размещен контейнер 9, заполненный технологической жидкостью 10 (вязко пластичной смазкой). Контейнер 9 снабжен крышкой 11, выполненной в виде переводника, в крышке выполнен канал 12 для прохода вязко пластичной смазки в кольцеобразную полость 6. Канал 12 снабжен обратным клапаном 13. Для входа скважинной жидкости в зону под всасывающим клапаном установлена трубка 14, проходящая насквозь через цилиндр 1 и приемную камеру 15 и сообщающая межтрубное пространство (кольцеобразную полость 6) и вышеупомянутую приемную камеру 15 за счет перфорированных отверстий 16. На внешних краях трубки 14 установлены фильтры 17. Снизу контейнер снабжен поршнем 18 с пружиной 19 и обратным клапаном 20. Подпружиненный поршень 18 позволяет проталкивать вязко пластичную смазку 10 в канал 12 и дальше в кольцеобразную полость 6 между цилиндром 1 и кожухом 5.

Кольцеобразная полость 6 напрямую сообщена с контейнером 9 через обратный клапан 13 и отверстиями 21 подачи технологической жидкости по периметру корпуса камеры, что снижает металлоемкость, увеличивая надежность и упрощая изготовление.

Глубинный штанговый насос работает следующим образом.

При ходе вверх в полости плунжером 2 создается разряжение, из-за которого открывается всасывающий клапан 3 и откачиваемая жидкость через трубку 14 поступает в приемную камеру 15 через фильтр 17 и перфорированные отверстия 16. Одновременно с этим в пространство между плунжером 2 и цилиндром 1 будет нагнетаться технологическая жидкость (вязко пластичная смазка) 10 из контейнера 9, кольцеобразной полости 6, через отверстия 21, нагнетательный клапан 13, расположенный в крышке 11 контейнера 9, за счет движения поршня 15, приводимого в движение энергией сжатой пружины 19. Разряжение при движении поршня 18 вверх компенсируется за счет всасывания пластовой жидкости через обратный клапан 20, расположенный внизу кожуха 5.

При движении плунжера 1 вверх образуется разряжение и вязко пластичная жидкость стремится к нижней части цилиндра, попадая в канавки 7 (фиг. 4), встречая сопротивление на малом катете канавок.

Таким образом, осуществляется смазка пары плунжер-цилиндр, снижение утечек в плунжерной паре турбулизацией потока перекачиваемой нефти, тем самым достигается повышение долговечности и производительности насоса. Предложенное выполнение формы канавок более технологично в исполнении.

Форма выполнения канавок на плунжере неизвестна, техническое решение, по мнению авторов, обладает новизной.

Также новая форма выполнения канавок на плунжере обеспечивает смазку при одновременном уменьшении утечек жидкости в плунжерной паре турбулизацией потока и проста в технологическом исполнении. Решение подачи технологической жидкости напрямую в кольцеобразную полость снижает металлоемкость, увеличивая надежность и упрощая технологию изготовления. Установка фильтра на приеме насоса увеличивает его долговечность. Предлагаемое изобретение, по мнению авторов, обладает существенными отличиями.

Глубинный штанговый насос, содержащий цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный каналом для прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость с обратным клапаном, а также отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости из кольцеобразной полости в зазор плунжерной пары, причем контейнер снабжен разделительным подпружиненным поршнем и обратным клапаном в нижней части, для входа скважинной жидкости на прием насоса имеется отверстие, снабженное патрубком, отличающийся тем, что на наружной поверхности плунжера выполнены канавки, поперечный разрез которых имеет форму прямоугольного треугольника, образуя острый угол с осью плунжера в направлении к линии всасывания насоса, причем верхний и нижний концы упомянутого плунжера имеют цилиндрическую форму, в промежутке между ними нанесены упомянутые канавки, канал прохода технологической жидкости в кольцеобразную полость, образованную кожухом и наружной поверхностью цилиндра, представляет собой камеру с обратным клапаном на входе и отверстиями подачи технологической жидкости в кольцеобразную полость, канал на приеме насоса под всасывающим клапаном выполнен в виде трубки, установленной поперек оси насоса и насквозь пересекающей приемную камеру и кожух, на трубке имеются перфорированные отверстия в зоне, ограниченной внутренним диаметром цилиндра, а на концах трубки установлены фильтры.