глубинный штанговый насос

Формула изобретения

Глубинный штанговый насос, включающий в себя цилиндр, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, установленный в нижнем конце цилиндра удлинительный ниппель с всасывающим клапаном и втулочным упором плунжера, отличающийся тем, что всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера, а удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен заглушкой, причем в верхней части цилиндра выполнено отверстие, сообщенное с межтрубным пространством, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны (патент SU 1794312 A3), содержащее заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами, выполненный длиной, не меньшей длины его хода.

Недостатком известного устройства является то, что его работа связана со скачкообразными, резкими изменениями нагрузки на плунжер, а это значит и на глубинно-насосное оборудование, и на скважинную штанговую насосную установку в целом приходится жесткий, связанный с рывками режим работы, что приводит к преждевременному выходу из строя нефтепромыслового оборудования. Кроме того, в устройстве не предусмотрен слив жидкости из колонны насосно-компрессорных труб при их подъеме в случаях обрыва и отворота штанг.

Наиболее близким по конструктивным и функциональным признакам является глубинный штанговый насос с механическим креплением всасывающего клапана (глубинные штанговые насосы, каталог АО "Ижнефтемаш", ред. 0-97, стр. 25), содержащий цилиндр с удлинительным ниппелем и якорным башмаком (упор плунжера) под съемный узел всасывающего клапана с ловильной цапфой. Внутри цилиндра установлен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, снабженным ловильной втулкой. Работа с применением этого устройства требует точной первоначальной подгонки плунжера относительно узла всасывающего клапана, а впоследствии и корректировки положения плунжера из-за, например, удлинения колонны насосных штанг, чтобы избежать срыва клапанного узла с якорного башмака, вывода из строя насоса и т.п. Это указывает на сложность в обращении с известным насосом. Кроме того, при работе насоса в нижней части цилиндра в пространстве между всасывающим и нагнетательным клапанами образуется состоящая из газовой смеси "мертвая зона", отрицательно влияющая на производительность насоса.

Ставится задача - упростить обслуживание, повысить производительность глубинного штангового насоса.

Поставленная техническая задача достигается тем, что всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера, а удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен заглушкой, причем в верхней части цилиндра выполнено отверстие, сообщенное с межтрубным пространством, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера.

На приведенном чертеже изображен продольный разрез глубинного штангового насоса, состоящего из цилиндра 1, который нижним своим концом соединен с удлинительным ниппелем 2 посредством муфты 3. Внутри цилиндра 1 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжера 4 с нагнетательным клапаном 5. Нижний торец удлинительного ниппеля 2 снабжен заглушкой 6, а в верхней части сбоку вне зоны действия плунжера 4 установлен всасывающий клапан 7 с приемным фильтром 8. На некотором расстоянии от заглушки 6 в удлинительном ниппеле 2 установлен втулочный упор 9 плунжера 4. В верхней части цилиндра 1 выполнено сообщенное с затрубьем отверстие 10, расположенное на большем от упора плунжера 9 расстоянии, чем длина плунжера 4.

Глубинный штанговый насос работает следующим образом.

Перед запуском скважинной штанговой насосной установки (не указана) необходимо произвести подгонку плунжера 4 так, чтобы он оказался не выше уровня входного отверстия всасывающего клапана 7 и в то же время находился от упора 9 на таком расстоянии, чтобы плунжер 4 перекрывал отверстие 10 в цилиндре 1.

При ходе плунжера 4 вверх нагнетательный клапан 5 закрывается, а всасывающий клапан 7 открывается, полость цилиндра 1 под плунжером 4 заполняется добываемым продуктом, поступающим из затрубья через фильтр 8 и всасывающий клапан 7.

В конце цикла приема плунжер 4 проходит отверстие 10, находящаяся на этом уровне нефтегазовая смесь устремляется через отверстие 10 в полость цилиндра 1, создавая благоприятные условия для закрытия всасывающего клапана 7, что очень важно при добыче нефти со значительным содержанием парафина. При этом поступающий в цилиндр 1 газ в дальнейшем создает дополнительную энергию для подъема жидкости.

При ходе плунжера вниз отверстие 10 в цилиндре 1 перекрывается плунжером 4, всасывающий клапан 7 закрывается, находящаяся в полости цилиндра 1 смесь поступает через нагнетательный клапан 5 в полость плунжера 4 и колонну насосно-компрессорных труб (не указаны).

В конце цикла нагнетания плунжер 4, проходя входное отверстие всасывающего клапана 7, забирает в себя все, что попадает на его пути, в том числе всю оставшуюся нефтегазовую смесь, в результате чего в пространстве под плунжером остается только вода с наибольшим удельным весом (например, как жидкость после глушения).

В начале следующего цикла всасывания под плунжером газовые включения отсутствуют, что положительно сказывается на коэффициенте полезного действия, на производительности насоса.

При проведении подземного ремонта скважины плунжер 4 извлекается из цилиндра 1 и отверстие 10 в нем остается открытым и используется для слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) при их подъеме на устье скважины. Такой слив жидкости возможен и в случае обрыва штанг, плунжера, т. к. он, находясь на упоре 9, не достигает своей длиной отверстия 10 в цилиндре 1.