Скважинный штанговый насос

Скважинный штанговый насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано при добыче вязких вод о нефтяных эмульсий. Цель изобретения - повышение эффективности в эксплуатации путем повышения надежности уплотнительного узла. Скважинный штанговый насос содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого выполнена V-образная канавка А,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1724935 А1 (39) (4() (5()5 F 04 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4808909/29 (22) 02.04.90 (46)07.04.92, Бюл, йв 13 (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория производственного объединения "Оренбургнефть" (72) С. В. Пантюхин, В.Il. Заводин, Л. Т. Дытюк и В. В. Андреев (53) 621.651(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 889891, кл. F 04 В 47/02, 1980. (54) СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано при добыче вязких водонефтяных эмульсий. Цель изобретения — повышение эффективности в эксплуатации путем повышения надежности уплотнител ьного узла. Скважинный штанговый насос содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого выполнена Ч-образная канавка А, 1724935

15 внизу установлен цилиндр 2 насоса, а в теле корпуса 1 — гидролиния 3 с нагнетательным клапаном 4, плунжер 5 с всасывающим клапаном 6, полированный шток 7, связывающий плунжер 5 с колонной насосных штанг и имеющий в верхней части жестко закрепленную на нем поворотную пластину 8, полый упорный стакан 9 с направляющими пальцами 10, разрезом Б в его верхней части, расклинивающим кольцом 11 на нижнем торце подпружинивания в виде пружины 12 и опорных втулок 13 и 14, верхняя 13 из которых имеет расклинивающее кольцо 15 и уплотнительный узел с самоуплотняющимся сальником 16. Последний установлен между полым упорным стаканом 9 и механизмом подпружинивания, расклинивающие кольца 11 и 15 соответственно упорного стакана 9 и верхней опорной втулки 13 установлены с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями самоуправляющегося сальника 16, Поворотная пластина 8

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано при добыче вязких водонефтя н ых эмульсий.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий корпус с насосно-компрессорными трубами, цилиндр, полый плунжер с установленным в нем всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с затрубным пространством, шток, связывающий плунжер с колонной насосных штанг, уплотнительный узел и гидролинию для сообщения надплунжерной полости цилиндра насоса с насосно-компрессорными трубами через установленный в ней нагнетательный клапан.

Недостатком известного скважинного штангового насоса являются большие амплитуды напряжений в насосных штангах изза наличия больших знакопеременных нагрузок в начале хода плунжера вверх и в конце его хода вниз, что вызывает частые обрывы штанг, снижая надежность работы насоса в целом.

Известен скважинный штанговый насос, состоящий из корпуса с насосно-компрессорными трубами, цилиндра, полого плунжера с установленным в нем всасывающим клапаном, размещенного в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с затрубным провыполнена с возможностью взаимодействия с упорным стаканом 9 посредством разрезов Б в его верхней части, а направляющие пальцы 10 упорного стакана 9 установлены с возможностью взаимодействия с

V-образной канавкой корпуса и фиксацией в ней. Уплотнительный узел с самоуплотняющимся сальником 16 и нагнетательный клапан 4 гидролинии 3 защищают плунжер

5 от веса столба жидкости в колонне насосных труб. По мере износа самоуплотняющегося сальника 16 последний постоянно поджимается верхней опорной втулкой 13 под действием и ружины 12 к нижнему торцу полого опорного стакана 9. При этом расклинивающее кольцо 15 взаимодействует с самоуплотняющимся сальником 16 уплотнительного узла, за счет чего обеспечивается гарантированное уплотнение как по поверхности полированного штока 7, так и по внутренней поверхности корпуса. 1. 3 ил. странством штока, связывающего плунжер с колонной насосных штанг, уплотнительноro узла и полости цилиндра насоса с полостью насосно-компрессорных труб через установленный в гидролинии обратный нагнетательный клапан. Гидролиния выполнена в виде обводного канала в корпусе насоса, а уплотнительный узел — в виде сальника, размещенного на штоке и неподвижно установленного в корпусе. Насос снабжен замковой опорой, на которой насос закрепляется в корпусе.

Однако известная конструкция скважинного штангового насоса предусматривает наличие уплотнительного узла в виде сальника, расположенного выше плунжера насоса, причем механизм установки сальника в корпусе насоса предусматривает использование замковой опоры лепесткового

20 типа, т.е. фиксация сальника в корпусе насоса осуществляется за счет сил трения, возникающих между лепестками замковой опоры и корпусом насоса. A это не обеспечивает полную гарантию надежной фикса25 ции сальника в корпусе насоса, поскольку незначительное превышение сил трения между эластичными уплотнительными элементами и штоком над указанными выше силами трения, удерживающих сальник в

30 зафиксированном положении, вызывает срыв замковой опоры сальника.

Цель изобретения — повышение надежности работы уплотнительного узла и, как

1724935 следствие, повышение надежности работы скважинного штангового насоса.

Поставленная цель достигается тем, что скважинный штанговый насос, содержащий корпус с насосно-компрессорными трубами, цилиндр, полый плунжер с установленным в нем всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с затрубным пространством скважины, шток, связывающий плунжер с колонной насосных штанг, размещенный на штоке и расположенный в корпусе уплотнительный узел с самоуплотняющимся сальником и выполненную в виде обводного канала в корпусе гидролинию, сообщающую надплунжерную полость цилиндра насоса с насосно-компрессорными трубами через установленный в обводном канале нагнетательный клапан, дополнительно снабжен полым упорным стаканом с направляющими пальцами на внешней поверхности, разрезом в верхней части и расклинивающим кольцом на нижнем торце, механизмом подпружинивания, выполненным в виде пружины и опорных втулок, верхняя из которых снабжена дополнительным расклинивающим кольцом и поворотной пластиной, жестко закрепленной в верхней части полированного штока, при этом на внутренней поверхности корпуса выполнена V-образная канавка, самоуплотняющийся,сальник установлен между полым упорным стаканом и механизмом подпружинивания, расклинивающие кольца упорного стакана и верхней опорной втулки установлены с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями самоуплотняющегося сальника, а поворотная пластина выполнена с возможностью взаимодействия с упорным стаканом посредством разреза в его верхней части, причем направляющие пальцы упорного стакана установлены с возможностью взаимодействия с V-образной канавкой корпуса и фиксации в ней.

На фиг. 1 схематично представлен скважинный штанговый насос, разрез; на фиг. 2.— сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Ч-образной канавки на внутренней поверхности корпуса.

Предлагаемая конструкция скважинного штангового насоса содержит корпус 1, на внутренней поверхности которого вырезана V-образная канавка А, внизу смонтирован цилиндр насоса 2, а в теле корпуса 1 гидролиния 3 с нагнетательным клапаном 4, плунжер 5 с всасывающим клапаном 6, полированный шток 7, связывающий плунжер 5 с колонной насосных штанг (не показаны) и имеющий в верхней части жестко закреп5

55 ленную на нем поворотную пластину 8, полый упорный стакан 9 с направляющими пальцами 10 с разрезом Б в верхней части и расклинивающим кольцом 11 на нижнем торце, механизм подпружинивания, состоящий из пружины 12 и опорных втулок 13 и

14, верхняя из которых имеет расклинивающее кольцо 15, герметизирующий эластичный элемент 16 заданной конфигурации.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

При ходе плунжера 5 вверх всасывающий клапан 6 закрыт и жидкость в надплунжерной полости начинает сжиматься. При этом нагнетательный клапан 4 в гидролинии

3 открывается и жидкость начинает поступать в HBGocho-êoìïðecñoðíûå трубы. При ходе плунжера 5 вниз нагнетательный клапан 4 в гидролинии 3 закрывается, а всасывающий клапан 6 в плунжере 5 открывается и жидкость из плунжерной полости поступает в надплунжерную.

Герметизирующий эластичный элемент

16 и нагнетательный клапан 4, установленный в гидролинии 3, защищают плунжер 5 от веса столба жидкости в насосно-компрессорных трубах. Причем по мере износа герметизирующего эластичного элемента 16. последний постоянно поджимается верхней опорной втулкой 13 поддействием пружины

12. При этом расклинивающие кольца 15 верхней опорной втулки 13 входят в специальный разрез герметизирующего уплотнительного элемента 16, за счет чего обеспечивается гарантированное уплотнение как по поверхности полированного штока 7, так и по внутренней поверхности корпуса 1.

Насос спускается в скважину в следующей последовательности. Сначала на насосно-компрессорных трубах спускают корпус

1 с цилиндром насоса 2, с гидролинией 3 с вмонтированным в ней нагнетательным клапаном 4, Затем приступают к спуску заранее смонтированной сборки уплотнительного узла на полированном штоке 7 вместе с плунжером 5, Установку уплотнительного узла осуществляют следующим образом. Ro мере подхода пальцев 10 полого упорного стакана 9 к корпусу 1 путем поворота штанговой ко- лонны ориентируют пальцы 10 таким образом, чтобы они вошли в V-образную канавку

А, После этого путем нагрузки штанговой колонны сжимают пружину 12 с последующим поворотом по часовой стрелке, вследствие чего пальцы 10 двигаются по направлению, указанному стрелкой на фиг, 3, 1724935

Все операции по установке уплотнительного узла проводят с устья скважины посредством жесткой связи штанговой колонны с полированным штоком 7 и жестко закрепленной поворотной пластины 8. Взаимодействие поворотной пластины 8 в разрезе Б полого упорного стакана 9 обеспечивает ориентацию пальцев 10 в корпусе 1.

После установки уплотнительного узла штанговую колонну, а следовательно, и плунжер 5 насоса 2 на полированном штоке

7, поднимают на 30-40 см с тем расчетом, чтобы поворотная пластина 8 вышла из разреза Б полого упорного стакана 9. Эта операция не противоречит правилам установки плунжера 5 в насосе 2, поскольку подъем плунжера 5 на указанную величину всегда выполняется при установке плунжера в насосе, Данное положение плунжера 5 в насосе 2 является нижней мертвой точкой. После монтажа подвески колонны насосных штанг и крепления ее к головке балансира установку запускают в работу.

Демонтаж уплотнительного узла и подьем оборудования производят в обратной последовательности. Сначала штанговую колонну опускают с таким расчетом, чтобы поворотная пластина 8 вошла в разрез упорного стакана 9. Затем путем создания нагрузки на механизм подпружинивания (пружина 12 сжимается) выводят направляющие пальцы 10 из конечного положения, поворачивают штанговую колонну против часовой стрелки и поднимают всю сборку уплотнительного узла вместе с плунжером 5 на поверхность. Слив жидкости происходит при подъеме колонны труб из скважины, Применение скважинного штангового насоса с предлагаемой конструкцией уплотнительного узла позволяет исключить утечки жидкости из колонны НКТ в надплунжерную полость насоса и обеспечить надежность работы насоса в целом.

Существенным отличием предлагаемого скважинного насоса является то, что уплотнительный узел устанавливается с устья скважины посредством взаимодействия штанговой колонны через поворотную пластину полированного штока.

Данная конструкция уплотнительного узла предусматривается как при применении вставных, так и невставных скважинных штанговых насосов, а также в известных технологических схемах подъема высоковязких нефтей по затрубному пространству, в которых с целью изоляции штанговой ко5 лонны необходима установка глубинного сальника, Формула изобретения

Скважинный штанговый насос, содер10 жащий корпус с насосно-компрессорными трубами, цилиндр, полый плунжер с установленным в нем всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре, подплунжерная полость которого постоянно сообщена с за15 трубным пространством скважины, полированный шток, связывающий плунжер с колонной насосных штанг, размещенный на штоке и расположенный в корпусе уплотнительный узел с самоуплотняющимся сальни20 ком и выполненную в виде обводного канала в корпусе гидролинию, сообщающую надплунжерную полость цилиндра насоса с насосно-комп рессорными трубами через ус; тановленный в обводном канале нагнета25 тельный клапан, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в эксплуатации путем повышения надежности уплотнительного узла, последний доnолнительно снабжен полым упорным

30 стаканом с направляющими пальцами на внешней поверхности, разрезом в верхней части и расклинивающим кольцом на нижнем торце, механизмом подпружинивания, выполненным в виде пружины и опорных

35 втулок, верхняя из которых снабжена дополнительным расклинивающим кольцом и поворотной пластиной, жестко закрепленной в верхней части полированного штока, при этом на внутренней поверхности корпуса

40 выполнена V-образная канавка. самоуплотняющийся сальник установлен между полым упорным стаканом и механизмом подпружинивания, расклинивающие кольца упорного стакана и верхней опорной втулки

45 установлены с возможностью взаимодействия с торцовыми поверхностями самоуплотняющегося сальника, поворотная пластина выполнена с возможностью взаимодействия с упорным стаканом посредством раз50 реза в его верхней части, а направляющие пальцы упорного стакана установлены с возможностью взаимодействия с V-образной канавкой корпуса и фиксации в ней.

1724935

Фиг. 2 венечное

nonome ue а раРяяющего

nanbqu

Составитель С,Пантюхин

Техред М.Моргентал Корректор 3.Лончакова

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1163 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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