клапанный узел штангового насоса

Формула изобретения

1. Клапаннй узел штангового насоса, содержащий корпус с кольцевым выступом на внутренней поверхности и радиальными сливными каналами, размещенный в корпусе аксиально подвижный поршень, наружная поверхность которого уплотнена относительно внутренней поверхности корпуса, отличающийся тем, что подвижный поршень установлен на штанге, снабженной муфтой, и в нем выполнены продольные сквозные каналы и сквозное радиальное отверстие, в котором размещен фиксирующий элемент со скошенными торцевыми гранями, при этом на наружной поверхности штанги выполнены кольцевые проточки для взаимодействия с одной из скошенных торцевых граней фиксирующего элемента и кольцевого выступа корпуса с аксиально подвижным поршнем при спуске штанг вниз, а на внутренней боковой поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка для взаимодействия с другой скошенной торцевой гранью фиксирующего элемента и аксиально подвижного поршня с муфтой штанги при подъеме штанг вверх.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что аксиально подвижный поршень соединен со штангой при помощи срезного штифта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в установках скважинных штанговых насосов.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр, размещенный в полости цилиндра полый плунжер, всасывающий и нагнетательный клапаны, установленные соответственно в полостях цилиндра и плунжера, снабженные седлом, запорным элементом и полой клеткой, причем полая клетка установлена в осевом направлении и подпружинена относительно седла, а со стороны своего нижнего торца снабжены расположенным эксцентрично ее оси выступом, обращенным к запорному элементу, причем шток и выступ установлены с возможностью взаимодействия соответственно с запорными элементами нагнетательного и всасывающего клапанов при опускании штанг вниз [1]

Недостатком известного штангового насоса является то, что проходное сечение всасывающего и нагнетательного клапана может быть недостаточным для проведения интенсивной прямой промывки, а перемещение подпружиненного седла вниз и открытие всасывающего клапана может быть затруднено при их засорении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому технико-экономическому эффекту является клапанный узел нагнетательного трубопровода скважинного насоса, содержащий корпус с кольцевым выступом на внутренней поверхности, ниже которого в корпусе выполнены сливные каналы, подвижный в осевом направлении золотник, имеющий в верхней части хвостовик меньшего диаметра, аксиально подвижный поршень, наружная поверхность которого уплотнена с корпусом, и установленный на хвостовике золотника, а золотник снабжен сквозным осевым каналом, в котором размещен обратный клапан, и установлен в корпусе с образованием кольцевой пусковой камеры, сообщенной с осевым каналом золотника посредством отверстий в нижней части хвостовика, а в верхней части последнего выполнены сливные окна [2]

Недостатком данного устройства является то, что усилие по перемещению золотника и поршня под давлением нагнетаемой жидкости может быть недостаточным для организации перекрытия сливных каналов корпуса из-за интенсивного слива жидкости через осевой канал и сливные окна золотника.

Для штанговых насосов интенсивный слив может осуществляться через зазор между штангой и корпусом наноса.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение надежности работы устройства. Это достигается тем, что клапанный узел штангового насоса включает корпус с кольцевым выступом и радиальными сливными каналами, аксиально подвижным поршнем, при этом наружная поверхность поршня уплотнена относительно внутренней поверхности корпуса, дополнительно содержит установленный на штанге, снабженной муфтой, подвижный поршень и в нем выполнены продольные сквозные каналы и сквозное радиальное отверстие, в котором размещен фиксирующий элемент со скошенными торцевыми гранями, при этом на наружной поверхности штанги выполнены кольцевые проточки для взаимодействия с одной из скошенных торцевых граней фиксирующего элемента и кольцевого выступа корпуса с аксиально подвижным поршнем при спуске штанг вниз, а на внутренней боковой поверхности корпуса выполнена кольцевая проточка для взаимодействия с другой скошенной торцевой гранью фиксирующего элемента и аксиально подвижного поршня с муфтой штанги при подъеме штанг вверх, а аксиально подвижный поршень соединен со штангой при помощи срезного штифта.

На чертеже представлен клапанный узел штангового насоса в момент спуска и посадки аксиально подвижного поршня.

Клапанный узел штангового наноса содержит корпус 1 с кольцевым выступом 2 на внутренней поверхности 3 и радиальные сливные каналы 4, размещенные в корпусе 1, аксиально подвижный поршень 5, причем наружная поверхность 6 поршня 5 уплотнена относительно внутренней поверхности 3 корпуса 1. Клапанный узел содержит установленный на штанге 7, снабженный муфтой 8 подвижный поршень 5 и в нем выполнены продольные сквозные каналы 9 и сквозное радиальное отверстие 10, в котором размещен фиксирующий элемент 11 со скошенными гранями 12, 13, при этом на наружной поверхности штанги 7 выполнены кольцевые проточки 14 для взаимодействия с одной из скошенных торцевых граней 12 фиксирующего элемента 11 и кольцевого выступа 2 корпуса 1 с аксиально подвижным поршнем 5 при спуске штанг 7 вниз, а на внутренней боковой поверхности 3 корпуса 1 выполнена кольцевая проточка 15 для взаимодействия с другой скошенной торцевой гранью 13 фиксирующего элемента 11 и аксиально подвижного поршня 5 с муфтой 8 штанги 7 при подъеме штанг 7 вверх, а аксиально подвижный поршень 5 соединен со штангой 7 при помощи срезного штифта 16.

Клапанный узел работает следующим образом.

Для разобщения полости затрубного пространства и внутренней полости подъемных труб 7 опускают вниз (см. чертеж) до упора аксиально подвижного поршня 5 с кольцевым выступом 2 корпуса 1, при этом сквозное радиальное отверстие 10 в аксиально подвижном поршне 5 устанавливается против кольцевой проточки 15 корпуса 1, а верхняя кромка проточки 14 штанги 9 взаимодействует со скошенной торцевой гранью 12 фиксирующего элемента 11, смещая последний в кольцевую проточку 15 корпуса 1, а аксиально подвижный поршень 5 перекрывает сообщение через радиальные сливные каналы 4 затрубного пространства с внутренней полостью подъемных труб, так как снизу радиальных сливных каналов 4 наружная поверхность 6 аксиально подвижного поршня 5 уплотнена относительно внутренней поверхности 3 корпуса 1 уплотнением 17, а сверху уплотнением 18.

При дальнейшем спуске штанг и установке кольцевой проточки 14 штанги 7, размещенной ниже аксиально подвижного поршня 5, возможна откачка насосом жидкости на поверхность, при этом жидкость снизу от насоса по продольным сквозным каналам 9 поступает в подъемные трубы (не показаны) на поверхность.

Для осуществления прямой промывки штангу 7 доподнимают вверх до упора муфты 8 штанги 7 с нижним торцом аксиально подвижного поршня 5, при этом сквозное радиальное отверстие 10 аксиально подвижного поршня 5 устанавливается против кольцевой проточки 14 штанги 7, при этом верхняя кромка проточки 13 корпуса 1 взаимодействует со скошенной торцевой гранью 13 фиксирующего элемента 11, смещая последний в кольцевую проточку 14 штанги 7, надежно фиксируя аксиально подвижный поршень 5 и штангу 7. При дальнейшем подъеме аксиально подвижного поршня 5 вверх выше радиальных сливных каналов 4 жидкость из подъемных труб через продольные сквозные каналы 9 аксиально подвижного поршня 5 и радиальные сливные каналы 4 корпуса 1 сливаются в затрубное пространство. При спуске штанг с поверхности штанга 7 и аксиально подвижный поршень 5 соединяются срезным шрифтом 16. При достижении аксиально подвижным поршнем 5 кольцевого выступа 2 корпуса 1 срезной штифт срезается и, как было выше описано, фиксирующий элемент 11 смещается в кольцевую проточку 15 корпуса 1, надежно фиксируя аксиально подвижный поршень 5 и корпус 1. Таким образом исключается возможность преждевременного фиксирования элемента 11 в стыках подъемных труб при возможных ударах плунжера насоса до его достижения корпуса 1.

Существенным отличием заявляемого клапана штангового насоса является установка фиксирующего элемента со скошенными торцовыми гранями, размещенного в сквозном радиальном отверстии аксиально подвижного поршня, кольцевых проточек, выполненных на внутренней поверхности корпуса и внешней поверхности штанги, возможности взаимодействия кольцевой проточки штанги со скошенной торцевой гранью фиксирующего элемента и кольцевого выступа корпуса с аксиально подвижным поршнем при спуске штанг вниз и возможности взаимодействия кольцевой проточки корпуса со скошенной торцевой гранью фиксирующего элемента и аксиально подвижного поршня с муфтой штанги при доподъеме штанг вверх.

Таким образом, при спуске штанг вниз фиксирующий элемент, взаимодействуя скошенной торцевой гранью с проточкой штанги, и кольцевой выступ корпуса с аксиально подвижным поршнем перемещается в кольцевую проточку корпуса, надежно фиксируя аксиально подвижный поршень с корпусом устройства, а аксиально подвижный поршень устанавливается герметично с корпусом и перекрывает радиальные сливные каналы корпуса, обеспечивая подачу жидкости от насоса в подъемные трубы и на поверхность.

При доподъеме вверх фиксирующий элемент, взаимодействуя скошенной торцовой гранью с кольцевой проточкой корпуса и аксиально подвижного поршня с муфтой штанги, перемещается в кольцевую проточку штанги, надежно фиксирует аксиально подвижный поршень со штангой.

При дальнейшем подъеме аксиально подвижного поршня открываются радиальные сливные каналы корпуса, через которые затрубное пространство сообщается с внутренней полостью подъемных труб, и жидкость из внутренней полости подъемных труб через продольные сквозные каналы аксиально подвижного поршня и радиальные сливные каналы корпуса сливаются в затрубное пространство.