Скважинный штанговый насос

Полезная модель относится к оборудованию для подъема жидкости с больших глубин, а именно - к штанговым насосам для добычи высоковязкой нефти.
Известен штанговый насос для добычи высоковязкой нефти (патент RU 92916 U1, МПК F04B 47/00 (2006.01), опубл. 2010 г.), содержащий цилиндр, спускаемый на колонне труб, нормально закрытый поджатый к седлу всасывающий клапан, плунжер, нагнетательный клапан. Колонна труб оснащена радиальным сливным каналом, который герметично перекрыт сбивным клапаном.
Недостатком такого насоса является низкая производительность при добыче высоковязкой нефти. Кроме того, при неудачной попытке захвата узла всасывающего клапана, а также в случаях обрыва или отворота штанг и деталей плунжера, становится невозможным извлечение всасывающего клапана и соответственно невозможен слив жидкости из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) при подъеме НКТ и насоса.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является глубинный штанговый насос (трубный) с неизвлекаемым всасывающим клапаном и сливным клапаном (патент RU 25052, МПК F04B 47/00 (2000.01), опубл. 2002 г.) содержащий цилиндр с соединительными муфтами, всасывающий клапан и плунжер с нагнетательным клапаном. Узел всасывающего клапана выполнен неизвлекаемым, имеет увеличенный диаметр, а для слива жидкости при подъеме насосно-компрессорных труб и насоса используется сливной клапан с разрушаемым стержнем, устанавливаемый на верхнюю муфту насоса.
Такой насос обеспечивает увеличение производительности и возможность слива жидкости из колонны НКТ при подъеме НКТ и насоса.
Однако не определены параметры увеличенного всасывающего клапана, обеспечивающие возможность увеличения производительности подачи высоковязкой нефти и размещения насоса в скважине. В частности не оговорен предельно допустимый наружный диаметр корпуса всасывающего клапана, при котором возникают факторы, ограничивающие диапазон применяемости насоса (осложненный процесс спуска насоса в обсадную колонну, увеличение объема «вредного пространства», то есть объема цилиндра, остающегося под плунжером при его крайнем нижнем положении.
Кроме того не решена задача использования унифицированных стандартизованных узлов.
Технической задачей, решаемой заявляемой полезной моделью, является определение параметров увеличенного всасывающего клапана, обеспечивающих возможность увеличения производительности подачи высоковязкой нефти и свободного размещения насоса в скважине, а также - использования унифицированных стандартизованных узлов.
Поставленная техническая задача решается усовершенствованием скважинного штангового насоса, содержащего цилиндр, плунжер, увеличенный всасывающий клапан со сбивным устройством и с парой седло - шарик, нагнетательный клапан, соединительные муфты.
Эта задача решается за счет того, что наружный диаметр корпуса увеличенного всасывающего клапана выполнен не больше наружного диаметра соединительных муфт, а внутренний диаметр седла в паре седло - шарик не превышает более чем на 40% диаметр седла в паре седло-шарик нагнетательного клапана.
Выполнение насоса с наружным диаметром корпуса увеличенного всасывающего клапана не больше наружного диаметра соединительных муфт обеспечивает возможность размещения увеличенного всасывающего клапана в скважине, максимально используя диаметральные габариты скважины.
Выполнение внутреннего диаметра седла в паре седло - шарик не превышающим более чем на 40% диаметр седла в паре седло-шарик нагнетательного клапана обеспечивает максимально возможное повышение эффективности всасывания вязкой нефти и последующего нагнетания всего втянутого объема нефти при минимальном увеличении «вредного пространства» и снижении влияния газового фактора, что необходимо для надежной работы насоса.
Кроме того, внутренний диаметр седла нагнетательного клапана может соответствовать внутреннему диаметру седла нагнетательного клапана насоса по стандарту API, внутренний диаметр седла всасывающего клапана соответствует внутреннему диаметру седла всасывающего клапана по стандарту API насоса следующего типоразмера в сторону увеличения, что позволяет использовать унифицированные стандартизованные узлы насоса.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан заявляемый скважинный штанговый насос с неизвлекаемым увеличенным всасывающим клапаном.
н
нм
в
н
н
в
Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1, плунжер 2, увеличенный всасывающий клапан 3 со сбивным устройством 4 и с парой седло 5 - шарик 6, нагнетательный клапан 7, соединительные муфты 8. Наружный диаметр D корпуса увеличенного всасывающего клапана 3 не больше наружного диаметра D соединительных муфт 8, а внутренний диаметр d седла 5 в паре седло - шарик не превышает более, чем на 40% диаметр d седла 9 в паре седло 9 - шарик 10 нагнетательного клапана 7. В приведенном варианте внутренний диаметр d седла нагнетательного клапана 7 соответствует внутреннему диаметру седла нагнетательного клапана насоса по стандарту API spec. 11 АХ, а внутренний диаметр d седла всасывающего клапана 3 соответствует внутреннему диаметру седла всасывающего клапана по стандарту API насоса следующего типоразмера в сторону увеличения.
ц
н
в
ц
Например: для насоса с внутренним диаметром цилиндра 1 d=26,924 мм и внутренним диаметром d=11,68 седла нагнетательного клапана 7 внутренний диаметр седла 5 d=13,97 мм, что соответствует внутреннему диаметру седла всасывающего клапана по стандарту API насоса следующего типоразмера в сторону увеличения - с диаметром цилиндра d=31, 75 мм.
B
Ниже в таблице приведены внутренние диаметры d седла 5 всасывающего клапана для типоразмеров насосов по стандарту API
Насос работает следующим образом.
При возвратно-поступательном движении плунжера 2 внутри неподвижно закрепленного под колонной НКТ цилиндра 1 поочередно открываются всасывающий 5 и нагнетательный 7 клапаны насоса, в результате чего при ходе вверх нефть из скважины всасывается в насос, а при ходе вниз нагнетается наверх. Насос и колонна НКТ постоянно заполнены откачиваемой нефтью. При этом за счет выполнения насоса с вышеприведенными параметрами повышается эффективность всасывания вязкой нефти и последующего нагнетания всего втянутого объема, что необходимо для надежной работы насоса.
Для слива жидкости из колонны НКТ (при необходимости подъема НКТ и насоса) в колонну сбрасывается, например стержень или любой другой элемент, который разрушает сбивное устройство 4, открывая проход добываемой нефти из колонны НКТ в скважину.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели позволяет увеличить эффективность подачи высоковязкой нефти и использовать унифицированные стандартизованные узлы.