Скважинный штанговый насос для добычи высоковязкой нефти
Владельцы патента RU 2716998:
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при механизированной добыче высоковязкой нефти. Штанговая насосная установка содержит колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра и два полых плунжера, связанных между собой, подвижно размещенных в цилиндре и имеющих всасывающий и нагнетательный клапаны. Полость цилиндра большего диаметра сообщена с полостью верхнего полого плунжера через окна переводника. Всасывающий клапан выполнен в виде диска, жестко связанного с оправкой, центрирующей диск, относительно внутреннего отверстия седла. Нагнетательный шариковый клапан установлен в верхней части полого верхнего плунжера меньшего диаметра и имеет наружный диаметр корпуса больше наружного диаметра верхнего полого плунжера. Повышается эксплуатационная надежность, упрощается конструкция и повышается экономичность работы, за счет снижения гидродинамических потерь, в результате синхронного движения жидкости и колонны штанг, и гидравлических сопротивлений. 3 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при механизированной добыче высоковязкой нефти.
Известна "Штанговая насосная установка" (патент RU №2175402, F04В 47/00. БИ №30, 27.10.2001 г.), содержащая колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера с всасывающим и нагнетательным клапанами, связанных между собой и с грузом, размещенным вне полости насосно- компрессорных труб, подвижно расположенных в цилиндре с образованием рабочих камер меньшего большего диаметров. При этом всасывающий и нагнетательный клапаны установлены в плунжере большого диаметра и выполнены одноразмерными, а полость в плунжере большего диаметра между клапанами сообщается с полостью, образованной цилиндрами двух ступеней, с помощью расположенных между клапанами отверстий, площадь поперечного сечения, которых больше площади поперечного сечения клапанов, при этом расстояние от верхнего конца плунжера большего диаметра до места сочленения равна длине хода плунжеров, груз выполнен одноразмерным по диаметру и связан с нижней частью плунжера большего диаметра, а ступень цилиндра большего диаметра снабжена фильтром, расположенным коаксиально грузу, с боковыми отверстиями, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения отверстий нагнетательного клапана.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что во всасывающем клапане использована пара "седло - шарик", что существенно ограничивает проходные сечения клапанного узла, а это значит дополнительные гидравлические сопротивления в клапанном узле. Кроме того комплект грузов увеличивает габариты насоса, в какой - мере осложняя работы по монтажу и демонтажу насоса.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности скважинного штангового насоса снижение гидродинамических потерь в нагнетательном и во всасывающем клапанах, упрощение конструкции (отсутствие комплекта грузов).
Поставленная задача решается усовершенствованием, штанговой насосной установки, содержащей колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера, связанных между собой и имеющие всасывающий и нагнетательный клапаны, при этом полость цилиндра большего диаметра сообщается с полостью верхнего полого плунжера через окна переводника, причем всасывающий клапан выполнен в виде диска, жестко связанного с оправкой центрирующей диск, относительно внутреннего отверстия седла, при этом диск, герметично взаимодействует с соответствующей ему внутренней кромкой седла, закрепленного в корпусе клапана, при ходе колонны штанг, с плунжерной сборкой, а нагнетательный шариковый клапан установлен выше верхнего полого плунжера меньшего диаметра и имеет наружный диаметр корпуса больше наружного диаметра верхнего полого плунжера.
Новым техническим решением является то, что всасывающий клапан выполнен с запорным элементом в виде диска снабженного центрирующей оправкой, причем нагнетательный шариковый клапан установлен в верхней части полого верхнего плунжера меньшего диаметра и имеет наружный диаметр корпуса больше наружного диаметра верхнего полого плунжера
На фиг. 1 представлена схема продольного разреза насоса (ход вниз),
На фиг. 2 - схема продольного разреза насоса (ход вверх - нагнетание)
На фиг. 3 - поперечное сечение А-А (см. фиг. 2).
Предлагаемая штанговая насосная установка содержит короткий цилиндр малого диаметра 1 (см. фиг. 1), соединенный с цилиндром большого диаметра 2, муфтой переводником 3. Полый плунжер малого диаметра 4 и полый плунжер 5 - большого диаметра, подвижно расположенные в соответствующим им цилиндрах 1 и 2, жестко связаны между собой посредством переводника с окнами и размещенным ниже всасывающего дискового клапана - 6. Клапан всасывающий дисковый - 6 содержит корпус - 7, запорный орган- диск - 8, седло - 9 и оправку центрирующую - 10, при этом седло 9 фиксируется в корпусе клапана 7 полым плунжером большого диаметра 5. Оправка центрирующая 10 выполнена в виде элемента с продольными выборками - 11, а получившиеся при этом продольные ребра - 12, обеспечивают центрирование оправки 10 относительно внутреннего канала седла 9 и внутренней поверхности полого плунжера большого диаметра 5, а нижние концы продольных направляющих ребер оправки центрирующей 10 выполнены с выступами во внешнюю сторону - 13, которые ограничивают ход вверх диска 8. При этом в верхней части оправки центрирующей жестко прикреплен запорный элемент-диск 8. Колонна насосных штанг - 14 жестко связана через стандартный шариковый нагнетательный клапан - 15 с верхним полым плунжером 4. Насос устанавливается в колонне НКТ - 16, с фиксацией его в опоре замковой (не показана), размещенной в нижней части колонны НКТ 16.
Работает штанговая насосная установка следующим образом.
В скважину (не показана) насос спускают на колонне штанг 14 в требуемый интервал до посадки в устройство закрепления (не показано).
Скважинный штанговый насос работает следующим образом. При ходе колонны штанг с плунжерной сборкой вверх всасывающий дисковый клапан 6 закрывается под действием избыточного давления в полости цилиндра большого диаметра 2, а клапан шариковый нагнетательный 15 открывается, порция скважин ной жидкости при этом выдавливается в полость насосных труб 16, добываемая жидкость и колонна штанг движутся синхронно к устью скважины.
При ходе колонны штанг и плунжерной сборки вниз, столб жидкости в колонне насосных труб удерживается нагнетательным шариковым клапаном 15, клапан нагнетательный дисковый 6 открывается, по воздействием забойного давления так, как давление столба жидкости воспринимается нагнетательным шариковым клапаном 15. При этом давление столба жидкости, при закрытом нагнетательным шариковым клапане 15, суммируется с весом колонны штанг, что в итоге обеспечивает стабильную работу насоса в целом, исключая при этом эффект "зависания" штанговой колонны, кроме того снижается гидродинамическое трение, а также это приводит к увеличению минимальной нагрузки на колонну и как следствие - снижение амплитуды нагрузок, уменьшение потребления электроэнергии. Кроме того использование в конструкции насоса стандартного нагнетательного шарикового клапана увеличенного типоразмера, размещенного вне полости цилиндров существенно снижает гидравлическое сопротивление в проходных каналах насоса в целом.
Технико-экономические показатели предлагаемого решения заключаются в повышении эксплуатационной надежности, упрощение конструкции и экономичности в работе, за счет снижения гидродинамических потерь (синхронное движение жидкости и колонны штанг) и гидравлических сопротивлений.
Штанговая насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера, связанных между собой и имеющих всасывающий и нагнетательный клапаны, при этом полость цилиндра большого диаметра сообщается с полостью верхнего полого плунжера через окна переводника, отличающийся тем, что всасывающий клапан выполнен в виде диска, жестко связанного с оправкой, центрирующей диск, относительно внутреннего отверстия седла, при этом диск герметично взаимодействует с соответствующей ему внутренней кромкой седла, закрепленного в корпусе клапана, при ходе колонны насосных штанг и верхнего полого плунжера вверх, а нагнетательный шариковый клапан установлен выше верхнего полого плунжера меньшего диаметра и имеет наружный диаметр корпуса больше наружного диаметра верхнего полого плунжера.
