СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС НСНБРК 57

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность.
Известен скважинный штанговый насос [RU 2340792, F04B 47/00, 10.12.2008], содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, полый плунжер с нагнетательным клапаном, размещенный в цилиндре и разделяющий его полость на всасывающую и нагнетательную полости, и отверстия для периодического сообщения всасывающей полости цилиндра с полостью плунжера, при этом часть всасывающей полости цилиндра образована его внутренней поверхностью, охватывающей нижний конец плунжера и имеющей диаметр, превышающий диаметр наружной поверхности плунжера, а отверстия для периодического сообщения всасывающей полости цилиндра с полостью плунжера выполнены в стенке нижнего конца плунжера.
Однако наличие на нижнем конце цилиндра внутренней полости, имеющей больший диаметр, чем у плунжера данного насоса, значительно увеличивает металлоемкость конструкции, следовательно, повышает стоимость изделия и снижает коэффициент полезного действия (КПД) установки, так как при нахождении бокового отверстия плунжера в зоне расширения цилиндра во время рабочего хода работа по поднятию жидкости не осуществляется. При работе с сильногазированными жидкостями (например, летучей нефтью или газоконденсатом) происходит резкое падение пластового давления, что нежелательно для освоения пласта. Кроме того, при необходимости обслуживания и/или ремонта насоса необходимо поднимать на поверхность плунжер и цилиндр с клапанами, что требует дополнительных затрат на обслуживание при работе с высоковязкими нефтями, содержащими парафины, асфальтены и смолы. А работа клапанов только под действием собственного веса и потока жидкости с высоковязкими нефтями приводит к их быстрому выходу из строя (всплытию клапанов и залипанию в верхнем - открытом положении).
Известен также скважинный штанговый насос [RU 2451211, C1, F04B 47/00, 20.05.12], содержащий цилиндр, связанный верхней частью с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, размещенный в цилиндре с образованием надплунжерной камеры и соединенный с колонной штанг, имеющей упор, нагнетательный клапан, подвижно расположенный на колонне штанг между упором и плунжером и выполненный кольцевым, с диаметром, превышающим диаметр плунжера, всасывающий клапан, сообщающий надплунжерную камеру с внутрискважинным пространством, и ограничитель хода вверх нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне труб, причем, плунжер выполнен полым, всасывающий клапан оснащен толкателем, жестко соединенным с колонной штанг и вставленным внутрь плунжера с возможностью продольного перемещения, ограниченного сверху наружным выступом толкателя, а снизу - всасывающим клапаном, перекрывающим полость плунжера при перемещении вверх, при этом, нагнетательный клапан изнутри снабжен тормозом, взаимодействующим с колонной штанг с усилием, не превосходящим усилие цанги ограничителя хода.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая ремонтнопригодность, поскольку при ремонте и/или обслуживании, например, плунжера, как наиболее часто выходящего из строй элемента, отсутствует приходится осуществлять подъема плунжера со всеми принудительно закрывающимися и открывающимися клапанами, что осложняет работы по ремонту и может привести к поломке клапанов как при подъеме, так и при опускании.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предложенному является скважинный штанговый насос [RU 1588024, МПК F04B 47/02, 27.03.1996], содержащий цилиндр, связанный верхней частью с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, размещенный в цилиндре с образованием надплунжерной и подплунжерной камер и соединенный с колонной штанг, имеющей упор, нагнетательный клапан, подвижно расположенный на колонне штанг между упором и плунжером и выполненный кольцевым, с диаметром, превышающим диаметр плунжера, всасывающий клапан, сообщающий надплунжерную камеру с внутрискважинным пространством, и ограничитель хода вверх нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне труб.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность, обусловленная низкой износоустойчивостью нагнетательного клапана, который при перемещении в колонне насосно-компрессорных труб движется под воздействием различных действующих на него сил не строго вертикально и, следовательно, достаточно быстро изнашивается.
Задачей полезной модели является повышение надежности.
Требуемый технический результат заключается в повышении надежности.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в скважинном штанговом насосе, содержащем плунжерную камеру в форме полого цилиндра, соединенную в верхней части с колонной насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры, плунжер цилиндрической формы, соединенный с колонной штанг и выполненный по диаметру плунжерной камеры, в которой он размещен с образованием надплунжерной и подплунжерной частей, а также нагнетательный клапан, подвижно установленный на колонне штанг между упором, которым оснащена колонна штанг, и плунжером, всасывающий клапан, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в надплунжерной части плунжерной камеры, дренажный клапан, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в подплужной части плунжерной камеры, и ограничитель хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне насосно-компрессорных труб над плунжерной камерой, согласно полезной модели, нагнетательный клапан выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю и нижнюю части, а ограничитель хода нагнетательного клапана в виде цанги выполнен с возможностью охвата средней части нагнетательного клапана.
На чертеже представлен предлагаемый скважинный штанговый насос.
Скважинный штанговый насос содержит плунжерную камеру 1, имеющую корпус 2, выполненный в форме цилиндра и связанный в верхней части с колонной 3 насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры 1.
Кроме того, скважинный штанговый насос содержит плунжер 4 цилиндрической формы, выполненный по форме плунжерной камеры 1, размещенный в ней с образованием надплунжерной 5 и подплунжерной 6 частей и соединенный с колонной 7 штанг, оснащенной упором 8, а также нагнетательный клапан 9, подвижно установленный на колонне 7 штанг между упором 8 и плунжером 4.
Скважинный штанговый насос содержит также всасывающий клапан 10, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в надплунжерной части 5 плунжерной камеры, дренажный клапан 11, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в подплужной части 6 плунжерной камеры, и ограничитель 12 хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне 3 насосно-компрессорных труб над плунжерной камерой 1, причем, нагнетательный клапан 9 выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть 13 которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю 14 и нижнюю 15 части, а ограничитель 12 хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, выполнен с возможностью охвата средней части 13 нагнетательного клапана.
Нагнетательный клапан 9 изнутри снабжен тормозом, взаимодействующим с колонной 7 штанг с усилием, не превосходящим усилие ограничителя 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги. Тормоз может быть изготовлен любой известной конструкции, например, в виде надетых совместно с нагнетательным клапаном 9 с натягом на колонну 7 штанг набора фрикционных накладок (медных сегментов), пружинных (разрезных) колец, эластичных (резиновых или полиуретановых) колец и/или магнитных наборных сегментов, зафиксированных и поджатых контрирующим винтом.
Скважинный штанговый насос работает следующим образом.
Колонну 7 штанг присоединяют к приводу, который придает ей возвратно-поступательное движение, передающееся плунжеру 4. При движении плунжера 4 вниз нефть из затрубного пространства через всасывающий клапан 10 направляется в надплунжерную часть 5 плунжерой камеры. При этом нефть, попавшая в подплунжерную часть 7 плунжерной камеры из-за утечек, удаляется через дренажный клапан 11 в затрубное пространство. При перемещении колонны 7 штанг вверх относительно плунжерной камеры 1 плунжер 4 поднимается вверх. В результате в надплунжерной части 5 плунжерной камеры 1 создается избыточное давление по отношению к столбу нефти, находящемуся в колонне 3 насосно-компрессорных труб. Нагнетательный клапан 9 под действием этого избыточного давления поднимается над плунжерной камерой 1 и нефть из надплунжерной части 5 плунжерной камеры поступает в колонну 3 насосно-копрессорных труб для извлечения из скважины. Во время своего подъема и опускания нагнетательный клапан 9 контактирует с ограничителем 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги, что приводит к его уравновешенному вертикальному перемещению внутри колонны 3 насосно-компрессорных труб, что снижает его горизонтальные колебания и, в результате, снижает износ нагнетательного клапана 9. При перемещении колонны 7 штанг вниз относительно плунжерной камеры 1 нагнетательный клапан 9 вместе с колонной 7 штанг принудительно опускается к плунжерной камере 1 и перекрывает сообщение между колонной 3 насосно-компрессорных труб и надплунжерной частью 5 плунжерной камерой. Далее повторяются процессы, описанные выше.
При необходимости проведения ремонтных работ (до 90% случаев из-за выхода из строя нагнетательного клапана 9) или при плановом обслуживании насоса из скважины извлекают на колоне 7 штанг узел в составе плунжера 4 с нагнетательным клапаном 9 и упором 8, преодолевая усилие ограничителя 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги. После проведения ремонтных работ проводят обратную установку поднятого узла.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям (заключающимся в том, что, нагнетательный клапан выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю и нижнюю части, а ограничитель хода нагнетательного клапана в виде цанги выполнен с возможностью охвата средней части нагнетательного клапана), обеспечивается повышение надежности насоса за счет уменьшения износа нагнетательного клапана, поскольку во время своего подъема и опускания в процессе работы насоса нагнетательный клапан 9 контактирует с ограничителем 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги, что приводит к его уравновешенному вертикальному перемещению внутри колонны 3 насосно-компрессорных труб и снижает износ нагнетательного клапана 9.