Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Изобретение относится к области добычи нефти из продуктивных пластов скважинными штанговыми насосами и может быть использовано в нефтегазовых отраслях промышленности при эксплуатации скважин.

Известно устройство штангового насоса, предотвращающее зависание колонны штанг в высоковязкой жидкости путем создания натяжения грузом [Нефтепромысловые машины и механизмы, М., "Недра", 1976 г., с.60].

Однако оно недостаточно эффективно, так как приводит к дополнительной нагрузке на штанги при ходе плунжера вверх, к их быстрому усталостному слому и перерасходу электроэнергии.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является скважинный штанговый насос с управляемыми всасывающим и нагнетательным клапанами, позволяющий предотвратить их зависание в высоковязкой нефти. Насос содержит плунжер с управляемым колонной штанг нагнетательным клапаном. Плунжер перемещается в верхнем подвижном цилиндре, соединенном с толкателем, выполненном с возможностью взаимодействия и принудительного закрытия всасывающего клапана [Патент РФ №2201530].

Недостатком насоса является возможность зависания колонны штанг при ходе вниз. Другим недостатком является небольшое проходное сечение в толкателе, что затрудняет использование насоса для добычи высоковязких жидкостей, а также отсутствие управления всасывающим клапаном при ходе штанг вверх.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы штангового насоса.

Для успешного решения поставленной задачи в скважинном штанговым насосе, содержащем верхний цилиндр, верхний плунжер, колонну штанг, соединенную с нагнетательным клапаном, нижний цилиндр, толкатель и всасывающий клапан, согласно изобретению верхний цилиндр выполнен неподвижным, а верхний плунжер соединен с нижним заглушенным плунжером, при этом нижний цилиндр выполнен с возможностью перемещения на величину хода всасывающего клапана, кольцевой запорный орган которого установлен на нижнем цилиндре, а кольцевое седло - на верхнем цилиндре.

Указанные признаки позволяют устранить недостатки, присущие прототипу, за счет приложения разности между давлением в насосно-компрессорных трубах и в скважине к нижнему плунжеру при ходе вниз, значительного проходного сечения всасывающего клапана и приложения силы трения пары нижний плунжер - нижний цилиндр к последнему при ходе вверх и вниз, способствуя, соответственно, открытию и закрытию всасывающего клапана.

Нам не известны скважинные штанговые насосы, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого насоса требованиям, предъявляемым к изобретениям.

На чертеже схематично изображен скважинный штанговый насос.

Скважинный штанговый насос содержит верхний плунжер 1 с седлом 2 нагнетательного клапана 3, запорный орган 4 которого управляется колонной штанг 5, снабженной верхним упором 6. Верхний плунжер 1 перемещается в верхнем неподвижном цилиндре 7. Запорный орган 4 нагнетательного клапана 3 соединен с нижним заглушенным плунжером 8 толкателем 9. Нижний плунжер 8 перемещается в нижнем цилиндре 10, выполненном с возможностью перемещения на величину хода всасывающего клапана 11, кольцевой запорный орган 12 которого установлен в верхней части нижнего цилиндра 10, а кольцевое седло 13 - в нижней части верхнего цилиндра 7. Величина хода всасывающего клапана 11 ограничена упором 14.

Штанговый насос работает следующим образом. При ходе вверх колонна штанг 5 закрывает нагнетательный клапан 3, перемещая верхний плунжер 1 с седлом 2 клапана в верхнем неподвижном цилиндре 7 до упора в запорный орган 4, а также нижний заглушенный плунжер 8 - в нижнем цилиндре 10 посредством толкателя 9. В полости под плунжером 1 образуется разрежение, в результате воздействия которого, а также силы трения пары плунжер 8 - цилиндр 10, нижний подвижный цилиндр 10 перемещается вверх до упора 14, открывая запорный орган 12 всасывающего клапана 11.

При ходе вниз колонна штанг 5 перемещает запорный орган 4, открывая нагнетательный клапан 3, и посредством верхнего упора 6 перемещает вниз в верхнем неподвижном цилиндре 7 верхний плунжер 1, а также нижний плунжер 8 - в нижнем цилиндре 10 посредством толкателя 9. Нижний подвижный цилиндр 10 под действием силы трения, создаваемой перемещающимся нижним плунжером 8, и собственного веса перемещается вниз до контакта запорного органа 12 с седлом 13 всасывающего клапана 11, закрывая последний. Разность между давлением в насосно-компрессорных трубах и гидростатическим давлением в скважине действует на нижний заглушенный плунжер 8, создавая на штанги дополнительную нагрузку, направленную вниз и препятствующую их зависанию, в особенности в высоковязких жидкостях. Далее цикл работы насоса повторяется.

Предлагаемое устройство штангового насоса позволяет увеличить коэффициент наполнения насоса и исключить зависание клапанов и штанг в высоковязких жидкостях.