Плунжер составной для плунжерного лифта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

-ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 290481 (21) 3287193/22 03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 0711.82. Бюллетень hlo4I

Дата опубликования описания 07.11.82 (51) М. Кл.з

Е 21 В 43/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Д.3) УДК 622 ° 276 °

-, 3 2-(О88, 8.),. .т

lj :

Б.М.Рылов, Б,И.Щербий, С.Н.Федоришин и Ф.И.Кбйак-=. (72) Авторы изобретения

Центральная научно-исследовательская лаборатория

Производственного объединения Укрнефть (71) Заявитель (54) ПЛУНЖЕР СОСТАВНОЙ ДЛЯ ПЛУНЖЕРНОГО ЛИФТА

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к добыче нефти иэ скважин с помощью плунжерно-лифтных установок, и может быть использовано для выноса жидкости из забоев газовых скважин и других горных выработок.

Известен плунжер составной, состоящий из комплекта подвижно соединенных между собой плунжеров, в котором с целью обеспечения возможности самоустановки каждого плунжера по оси гильзы плунжера соединены между собой пружинными шайбами, имеющими прорези в продольном и поперечном

15 направлениях (11.

Конструкция этого плунжера обеспечивает воэможность радиального смещения его составных частей одна относительно другой, однако при использовании его в плунжерном лифте их взаимное положение является неопределенным из-за отсутствия фиксирующих элементов и наличия зна- . чительного зазора между плунжером 25 и лифтовыми трубами, например 2-3 мм на сторону. Это обуславливает наличие потерь откачиваемой жидкости через этот зазор. В процессе движения этого плунжера вверх иэ-за наличия 30 вибраций от соударения о стенки лифтовых труб он вибрирует, занимая какое-то центральное положения относительно проходного сечения тр16, что не позволяет уменьшить кольцевой зазор и снизить тем самым утечки жидкости. Таким образом, применение плунжера в плунжерном лифте не обеспечивает повышения его производительности путем снижения утечек откачиваемой жидкости.

Наиболее близким к предлагаеМому является плунжер для эксплуатации скважин гаэлифтом, содержащий корпус и связанные с ним верхний и нижний клапаны (2).

Однако при наличии парафиновых отложений последние при движении плунжера вверх накапливаются под верхним клапаном, что может вызвать его закрытие, При этом перекрывается его проходной канал, что ухудшает возможность последующего падения плунжера вниз для совершения очеред- ного цикла работы. Кроме того, при закрытии верхнего клапана открывается связанный с ним нижний клапан,что приводит к увеличению напора рабочей среды под верхним клапаном, который может принять опять

972055 открытое положение, Таким образом, клапаны совершают возвратно-поступательное движение в неопределенном порядке, что уменьшает надежность работы плунжера. Кроме того„ для повышения проходимости плунжера в 5 искривленных лифтах, что обычно всегца имеет.„место на практике, необходимо увеличивать .зазор между корпусом плунжера и внутренней стенкой лифтовых труб, что приводит к 10 увеличению утечек.

Этому плунжеру присуща также сложность конструкции. Наличие большого числа деталей ограничивает воэможность образования проходного канала достаточной величины, Последнее приводит к увеличению утечек откачиваемой жидкости, увеличению расхода рабочего агента, уменьшению общего коэффициента полезного действия плун- 2О жерного лифта„

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение проходимости плунжера и производительности плунжерного лифта.

Поставленная цель достигается тем, что корпус выполнен разъемным по плоскости, расположенной под углом к его продольной оси, с воэможностью ограниченного перемещения его составных частей в радиальном направ- ЗО ленин, На фиг,1 схематически показан предлагаемый плунж:r при движении

P. вверх, продольный р, рез; на фиг.2 то же, при движении ь .из; на фиг,3 и 35

4 — проекция кольцевог:.> зазора.

Плунжер состоит из трубчатого корпуса, содержащего по крайней мере две части: верхнюю 1 и нижнюю 2, состыкованных фиксатором 3 по плос- 4() кости 4, проходящей под углом cL к продольной оси плунжера, причем внутренний диаметр, например, нижней части 2 больше наружного диаметра фиксатоРа 3 на величинУ эксцентри- 45 ситета плунжера и лифтовых труб, т.е. возможную величину радиального перемещения корпуса плунжера в трубах. Части 1 и 2 стыкуются по плоскости 4 фиксатором 3 с возможностью некоторого осевого смещения. Сверху корпуса плунжера установлены клапаны 5 и б с дифференциальными направляющими, содержащими участок 7 большего диаметра, участок 8 меньшего аметра и ограничитель 9 хода. унжер установлен в лифтовых трубах 10.

Клапаны 5 и б имеют возможность перемещаться вверх-вниз, выходя и входя в контакт с корпусом,плунжера 60 направляющей 7,. Выход клапанов из плунжера ограничивается ограничителем 9, Работа поршня заключается в следующем. б5

В исходном положении (фиг 1) плунжер посредством нижнего клапана б опирается на нижний амортизатор лифтовых труб (не показан) . При этом плунжер снизу закрыт клапаном б, а сверху — клапаном 5. Вследствие подачи рабочего агента (газа) в лифтовые трубы через их башмак плунжер движется вверх, при этом нижний клапан б удерживается в закрытом положении под напором рабочего агента, а верхний клапан 5 — под напором поднимаемого столба жидкости.

Таким образом, плунжер при движении вверх испытывает сжимающие осевые усилия, вследствие чего части плунжера благодаря наличию косой стыковочной поверхности воздействуют одна на другую в направлении их смещения относительно продольной оси плунжера, т.е, в радиальном направлении. Наиболее рациональной величиной угла Ы следует считать угол величиной 20-45О, так как при этом обеспечивается достаточная величина сдвигающего бокового усилия, прижимающего составные части плунжера к стенке труб, и отсутствует возможность их взаимного заклинивания, При этом обе части плунжера, т.е. верхняя и нижняя, прижаты к стенке труб взаимно противоположными частями. Этим значительно уменьшается площадь кольцевого зазора, особенно в зоне стыковочной поверхности. Например, если при использовании цельного плунжера площадь кольцевого зазора можно представить в виде радиального кольцевого зазора с большим и меньшим радиусом соответственно R u r (фиг.3), то при использовании предлагаемого плунжера этот зазор представляется как раз— ность площади круга радиусом В и приближенно площади овала с полуосями r (меньшая полуось) и R (большая полуось), как представлено на фиг,4.

Приняв, например R = 31 мм (для труб d = r = 29 мм (для диаметра плунжера dgyp=58 мм, что обычно соответствует практическим условиям), по известным зависимостям определяем, что площадь Г„ кругового кольцевого зазора составляет

377 мм, а площадь Р овального

1 кольцевого зазора равна 45 мм

Как видно из приведенных расчетов, площадь кольцевого зазора

-при использовании предлагаемого плунжера в 8 раз меньше площади кольцевого зазора при использовании известного плунжера, что обеспечивает снижение утечек откачиваемой жидкости. В зоне радиального смещения частей плунжера (в зоне плоскости их контакта) за счет сужения кольцевого канала возникают дополни972055 тельные гидравлические сопротивления для стекающего потока жидкости, что также способствует уменьшению ее утечек.

При достижении плунжером верхнего амортизатора (в устьевой арматуре, не показан) нижний клапан 6 под действием силы его инерции, возннкающей после соударения с амортизатором и направленной вниз, выдвигается вниз и удерживается ограничителем 9 его хода. При этом сохраняется необходимое проходное сечение в корпусе плунжера, обеспечиваемое тем, что площадь поперечного сечения участка меньшего диаметра дифференциальной направляющей значительно меньше площади поперечного сечения участка направляющей с большим диаметром.

После открытия нижнего клапана корпус плунжера под действием веса опускается вниз, что обеспечивает открытие верхнего клапана под действием напора газа. При этом также обеспечивается требуемая величина проходного клапана плунжера, в результате чего плунжер движется вниз при продолжающемся расходе через него рабочего агента (газа) . Это обеспечивает ускоренное падение плунжера, что обуславливает возможность его работы с повышенной цикличностью.

При падении плунжера вниз нижняя составная его часть под действием веса несколько отходит от верхней части за счет возможности ее некоторого осевого перемещения, При ходе плунжера вверх исключается возможность попадания парафина в его проходнбй канал, что повышает надежность и эффективность его работы.

Таким образом, плунжер позволяет значительно повысить производительность плунжерного лифта за счет сни-( жения утечек откачиваемой жидкости и повысить надежность его работы за счет более надежной работы запорных элементов. Предлагаемый плунжер весьма прост по конструкции и удобен в эксплуатации.

Формула изобретения

Плунжер составной для плунжерного лифта, включающий корпус;и связанные

y() с ним верхний и нижний клапаны;о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения проходимости плунжера и производительности плунжерного лифта, корпус выполнен разъемным по плоскости, расположенной под углом к его продольной оси, с возможностью ограниченного перемещения его составных частей в радиальном направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 204067, кл. F 06 J 1/04, 1965, 2, Авторское свидетельство СССР

Р 179712, кл, Е 21 В 43/00, 1964 (прототип), 972055

Фиг.2

Составитель В, Борискина

Редактор Л. АлексЕенко Техред Е.Харитончик Корректор Н. Бурях

Заказ 8501/18 . Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4