Результат интеллектуальной деятельности: Штанговый глубинный вставной насос

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче углеводородного сырья из скважин с расположением штангового насоса в стволе скважины от вертикали до 110°. Обеспечивает повышение эксплуатационной надежности скважинного штангового вставного насоса, исключение излома соединения штока насоса и первой штанги колонны штанг, уменьшение влияния газового фактора на работу клапанов.

Известны штанговые скважинные вставные насосы различных заводов-производителей, в том числе:

- ОАО «Ижнефтемаш» http://www.tdneftemash.ru/files/gshn.pdf

- OA «ЭЛКАМ-нефтемаш» http://elkam.ru/kompleksnyie-postavki/ustanovka-skvazhinnogo-shtangovogo-nasosa-(usshn)/skvazhinnvij-shtangovvij-nasos

- ЗАО «Купол-ПРО» http://kupol-pro.ru/product-category/nasosyi-shtangovyie/

- ЗАО «Кубаньнефтемаш» http://www.kubanneftemash.ru/Katalog_nasosov%28kubanneftemash%29.pdf

- ОАО «ПНКМ» http://pknm.ru/produkciya/skvazhinnve-i-shtangovye-nasosy.html

Недостатками известных штанговых насосов является невозможность эксплуатации штангового вставного насоса в искривленных и горизонтальных скважинах с углом отклонения от вертикали скважины более 42° из-за конструктивных особенностей клапанных узлов насоса, снижение коэффициента наполнения насоса из-за запоздалого закрытия клапанных узлов насоса, вследствие низкого коэффициента подачи; влияние газового фактора на работу штангового насоса, накопившегося на приеме приемного клапанного узла; излом резьбовых соединений штока насоса и первой штанги колонны штанг в месте соединения штанг либо по телу штока при эксплуатации вставного штангового насоса.

Прототипом настоящего изобретения является насос вставной с верхним механическим креплением по API 25-175 RHAM (страница 30 каталога продукции Ижнефтемаш http://www.tdneftemash.ru/files/gshn.pdf). Недостатки прототипа те же, что перечислены абзацем выше.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эксплуатационной надежности скважинного штангового вставного насоса, исключение излома соединения штока насоса и первой штанги колонны штанг, увеличение коэффициента наполнения и подачи насоса, уменьшение влияния газового фактора на работу клапанов.

Исключение излома соединения штока насоса и первой штанги колонны штанг достигается установкой переводника-центратора.

Уменьшение влияния газового фактора на работу клапанов достигается выполнением в муфте каналов для выхода газа из приема насоса в затрубное пространство.

Для достижения поставленного технического результата штанговый скважинный вставной насос, согласно изобретению, содержит кожух с верхней и нижней муфтой-центраторами, причем нижняя имеет каналы для выхода газа в затрубное пространство, самоустанавливающийся приемный и нагнетательный клапанные узлы, переходник плунжера, переходник штока, установленный над переходником штока переводник-центратор с продольными шлицами на наружной части.

Изобретение поясняется схемами: на фиг. 1 изображена принципиальная схема заявляемого штангового глубинного вставного насоса при ходе плунжера вверх, на фиг. 2 - показан разрез А-А, на фиг. 3 - принципиальная схема заявляемого штангового глубинного вставного насоса при ходе плунжера вниз.

Кожух 1 с верхней муфтой-центраторам 2, нижней муфтой-центратором 3, имеющей каналы 4 для выхода газа в затрубное пространство, и замковой опорой 5 спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 6.

Штанговый глубинный вставной насос спускается в скважину на колонне штанг 7 и включает: самоустанавливающиеся приемный 8 и нагнетательный 9 клапанные узлы, плунжер 10, цилиндр 11, переходник 12 плунжера 10, шток 13 плунжера 10, переходник 14 штока 13, переводник-центратор 15. Самоустанавливающийся нагнетательный клапанный узел 9 содержит рабочий 16 и вспомогательный 17 шарики и лоток 18 нагнетательного клапанного узла 9. Самоустанавливающийся приемный клапанный узел 8 содержит рабочий 19 и вспомогательный 20 шарики и лоток 21 приемного клапанного узла. Лоток 18 нагнетательного клапанного узла 9 служит для ориентирования движения рабочего 16 и вспомогательного 17 шариков в процессе открытия-закрытия самоустанавливающегося нагнетательного клапанного узла 9. Лоток 21 приемного клапанного узла 8 служит для ориентирования движения рабочего 19 и вспомогательного 20 шариков в процессе открытия-закрытия самоустанавливающегося приемного клапанного узла 8.

Установка верхней 2 и нижней 3 муфт-центраторов предотвращает заедание, заклинивание и излом плунжера 10 в искривленных и горизонтальных участках скважины за счет равномерного центрирования цилиндра 11 насоса в эксплуатационной колонне 22.

Переводник-центратор 15, установленный над переходником 14 штока 13, центрирует переходник 14 штока 13 и колонну штанг 7; предотвращает излом штока 14 и колонну штанг 7 в резьбовых соединениях в процессе эксплуатации насоса.

На наружной части переводника-центратора 15 расположены продольные шлицы 23 (фиг. 2), служащие для перетока добываемой жидкости в процессе эксплуатации штангового глубинного вставного насоса.

Самоустанавливающийся приемный клапанный узел 8 с рабочим шариком 19 и вспомогательным шариком 20 при ходе плунжера 10 вверх (фиг. 1) служит для открытия проходного канала седла (на фиг. не показано) рабочим шариком 19 и заполнения пластовой жидкостью цилиндра 11 насоса, а при ходе плунжера 10 вниз (фиг. 3) служит для закрытия рабочим шариком 19 проходного канала седла и удержания набранной жидкости в цилиндре 11 штангового глубинного вставного насоса. Вспомогательный шарик 20 контактирует с рабочим шариком 19 ниже оси движения рабочего шарика 19. Причем использование в конструкции клапанного узла вспомогательного шарика позволяет увеличить коэффициент наполнения и подачи насоса происходит за счет фиксированного закрытия проходного канала седла клапана.

Самоустанавливающийся нагнетательный клапанный узел 9 с рабочим шариком 16 и вспомогательным шариком 17 при ходе плунжера 4 вверх (фиг. 1) служит для закрытия проходного канала седла (на фиг. не показано) и подъема пластовой жидкости на устье скважины, а при ходе плунжера 10 вниз (фиг. 3) служит для открытия проходного канала седла рабочим шариком 16 и пропуска набранной пластовой жидкости в цилиндре 11 далее выше плунжера 10. Вспомогательный шарик 17 контактирует с рабочим шариком 16 ниже оси движения рабочего шарика 16.

В зависимости от свойств добываемой жидкости и содержания в ней механических примесей насос может использоваться с верхней или с нижней замковой опорой.

Принцип работы заявленного насоса заключается в следующем.

При ходе плунжера 10 вверх (фиг. 1) в самоустанавливающемся нагнетательном клапанном узле 9 происходит фиксированное закрытие проходного канала седла с помощью рабочего шарика 16, на который ниже оси движения рабочего шарика 16 действует нагрузка вспомогательного шарика 17. В межклапанное пространство цилиндра 11 (между рабочим шариком 19 приемного клапанного узла 8 и рабочим шариком 16 нагнетательного клапанного узла 9) создается разряжение, за счет чего открывается проходной канал седла (на фиг. не показано) приемного клапанного узла 8 и происходит заполнение цилиндра 11 пластовой жидкостью (указана стрелками на фиг. 1). Как только движение плунжера 10 вверх прекращается, происходит фиксированное закрытие проходного канала седла (на фиг. не показан) приемного клапанного узла 8 с помощью рабочего шарика 19, на который ниже оси движения рабочего шарика 18 действует нагрузка вспомогательного шарика 20.

При ходе плунжера 10 вниз (фиг. 3), объем пластовой жидкости в межклапанном пространстве цилиндра 11 сжимается, за счет чего рабочий шарик 16 нагнетательного клапанного узла 9 открывает проходной канал седла, поступившая в цилиндр 11 пластовая жидкость перетекает (указано стрелками на фиг. 3) в зону над плунжером 10 через клапанную клетку 24.

По мере накопления попутно-добываемого газа в пластовой жидкости в самоустанавливающемся приемном клапанном узле 8, в нижней муфте-центраторе 3 по каналам 4 происходит выход газа в затрубное пространство.

Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности штангового скважинного вставного насоса, исключение излома соединения штока насоса и первой штанги колонны штанг, уменьшение влияния газового фактора на работу клапанов.