Результат интеллектуальной деятельности: СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтегазодобывающей отрасли.

Наиболее близким к изобретению является скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части, размещенный в цилиндре полый цилиндрический плунжер, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, и уплотнительное устройство, размещенное между цилиндром и плунжером (см. авторское свидетельство SU №1576722, кл. F04В 47/02, 07.07.1990).

Однако отсутствие смазки плунжера в месте установки уплотнительных колец приводит к их интенсивному износу, что снижает надежность работы штангового насоса.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является улучшение смазки плунжера и уплотнительных колец.

Технический результат заключается в повышении надежности работы насоса и повышении работоспособности уплотнительных колец.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинный штанговый насос содержит цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части, размещенный в цилиндре полый цилиндрический плунжер, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, и уплотнительное устройство, размещенное между цилиндром и плунжером, при этом уплотнительное устройство выполнено в виде замкнутой полости, заполненной маслом, образованной боковой поверхностью плунжера и кольцевыми выступами, выполненными на внутренней поверхности цилиндра, расположенными в средней части цилиндра и снабженными уплотнительными кольцами, взаимодействующими с боковой цилиндрической поверхностью плунжера, при этом замкнутая полость сообщена посредством канала с масляным баком, установленным выше цилиндра, а длина плунжера равна или больше суммы длин замкнутой полости и максимального хода плунжера.

Предпочтительно замкнутая полость снабжена установленной между кольцевыми выступами вдоль боковой поверхности плунжера перфорированной цилиндрической обечайкой.

Выполнение замкнутой заполненной маслом полости с двумя уплотнительными кольцами позволяет перекачивать сильно загрязненные жидкости с большим содержанием твердых частиц. Наличие между плунжером и цилиндром насоса смазывающей жидкости уменьшает износ трущейся пары плунжер-цилиндр. Уменьшение трения в паре снижает зависание колонны штанг и расход энергии на подъем откачиваемой жидкости из скважины. Предлагаемый насос позволяет работать с высоковязкими нефтями, т.к. зазор между плунжером и цилиндром изолирован от откачиваемой жидкости, что расширяет возможности использования парка станков-качалок. Замена обычных скважинных штанговых насосов на предлагаемый на требует ничего дополнительного, т.к. у них общий принцип работы. Насос может работать при меньшем поступлении откачиваемой жидкости, чем производительность насоса, вплоть до полного отсутствия откачиваемой жидкости и работы насоса «всухую» без повреждений для насоса и его перегрева за счет наличия своей автономной смазывающей системы. Вышеперечисленные преимущества предлагаемого насоса позволяют намного увеличить межремонтный период насоса.

На фиг.1 представлен продольный разрез скважинного штангового насоса.

На фиг.2 представлен вариант выполнения насоса с перфорированной цилиндрической обечайкой.

Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2 в нижней части, размещенный в цилиндре 1 полый цилиндрический плунжер 3, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан 4. Уплотнительное устройство размещено между цилиндром 1 и плунжером 3 и выполнено в виде замкнутой полости 5, заполненной маслом и образованной боковой поверхностью плунжера 3 и кольцевыми выступами 6, выполненными на внутренней поверхности цилиндра 1, расположенными в средней части цилиндра 1 и снабженными уплотнительными кольцами 7, взаимодействующими с боковой цилиндрической поверхностью плунжера 3. Замкнутая полость 5 сообщена посредством канала 8 с масляным баком 9, установленным выше цилиндра 1, а длина плунжера 3 равна или больше суммы длин замкнутой полости 5 и максимального хода плунжера 3.

Замкнутая полость 5 снабжена установленной между кольцевыми выступами 6 вдоль боковой поверхности плунжера 3 перфорированной цилиндрической обечайкой 10, что позволяет более равномерно распределить смазку по поверхности плунжера 3 и предотвратить попадание на поверхность плунжера 3 посторонних включений в случае их попадания в масло.

Плунжер 3 установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в цилиндре 1 от привода на поверхности (не показан) через колонну штанг 11, а цилиндр 1 установлен в скважине на колонне насосно-компрессорных труб 12.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

В начале всасывания откачиваемой жидкости плунжер 3 находится в крайнем нижнем положении и начинает движение вверх, что приводит к снижению давления в нижней части цилиндра 1 и открытию всасывающего клапана 2, через который откачиваемая жидкость начинает поступать в цилиндр 1. При достижении плунжером 3 своего крайнего верхнего положения процесс всасывания откачиваемой жидкости в цилиндр 1 заканчивается, всасывающий клапан 2 закрывается, а в цилиндре 1 находится откаченный из скважины объем жидкости. При движении плунжера 3 вниз в цилиндре 1, за счет уменьшения его свободного объема, начинает повышаться давление. За счет превышения давления откачиваемой жидкости в цилиндре 1 по сравнению с давлением в колонне насосно-компрессорных труб 12 нагнетательный клапан 4 открывается и откачиваемая жидкость из нижней части цилиндра 1 через полый плунжер 3 поступает в колонну насосно-компрессорных труб 12 и далее по последней на поверхность потребителю. При достижении плунжером 3 крайнего нижнего положения начинается следующий цикл работы скважинного штангового насоса, аналогичный описанному выше.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей и других отраслях промышленности при добыче различных жидких сред из скважин с помощью скважинных штанговых насосов.