Штанговый скважинный насос

ШТАНГОВЫЙ СКВАЖИНШИ НАСОС.
Полезная модель относится к технике добычи нефти,в частности, к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использована при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности.
Известны штанговые глубинные насосы, описанные, например, в учебнике Л.Г.Чичеров Нефтепромысловые машины и механизмы,М.,Недра, 1983,сЛ1б-Н8. Этот насос содержит рабочий цилиндр, плунжер, соединенный с колонной насосных штанг При монтаж© такого насоса плунжер опускается на насосных штангах через колонну наеосно-компрессорных труб в ранее установленный цилиндр. При этом возможны повреждения и загрязнения плунжера при монтаже, что снижает надежность работы насоса.
Известны штанговые насосы исполнения ННБА, описанные в каталоге Скважинные штанговые насосы для добычи нефти1 ЩНТИХимнефтемаш, М., 1968,стр.17, устраняющие выше указанный недостаток. Такой насос содержит рабочий цилиндр со всасывающим клапаном, плунжер, выполненный со сцепляющим устройством. Это устройство имеет цангу со штоком, соединенным с кшюнной насосных штанг.
Однако, этот насос имеет пониженную надежность, работы по следу1.Фиксация цанги сцепляющего устройства осуществляется подвижной втулкой под действием пружины. Вследствие загрязнения механическими примесями в скважинной жидкости,воздействия агрессивными средами возможно заедание втулки и самопроизвольное расцепление устройства в процессе работы.
2.Цанга сцепляющего устройства насоса ННБА передает продольные циклические нагрузки от насосных штанг на плунжер при работе насоса
М кл.Р 04В 47/02
- 2
и находится постоянно в напряженном состоянии, что снижает долговечность ее работы.
3.При работе насоса имеет место повышенный износ уплотнительного элемента (шарика) всасывающего клапана от механических примесей скважинкой жидкости, а также осаждение смол и парафина на приемном отверстии насоса, что снижает работоспособность насоса.
4.Механические примеси и другие загрязнения, находящиеся в скважинной жидкости, попадают в зазор мевд плунжером и рабочим цилиндром и приводят к быстрому износу уплотняемых поверхностей плунжера и цилиндра насоса, а также к возможному заклиниванию плунжера.
Цель полезной модели - повышение надежности и долговечности работы насоса. Цель достигается тем, что в скважинном насосе, имеющем рабочий цилиндр со всасывающим клапаном, плунжер, выполненный со сцепляющим устройством, снабженным цангой со штоком, соединенным с колонной насосных штанг, шток сцепляющего устройства снабжен конусной поверхностью, контактирующей с конусной поверхностью цанги. Конусная поверхность выполнена с углом самоторможения и расширяется в направлении приемного отверстия насоса, Цанга снабжена цилиндрическим выступом на наружной поверхности пружинных лепестков, контактирующим с проточкой в отверстии плунжера. В приемном отверстии насоса предусмотрен завихритель потока скважинкой жидкости, выполненный в виде винтовой канавки, продольная ось винта которой смещена относительно оси отверстия седла всасывающего клапана. Плунжер снабжен грязесъемнивами, выполненными в виде воротниковых манжет, установленных со стороны всасывающей и нагнетательной полостей насоса. В плунжере со стороны нагнетательной полости перед каждым грязесъемником выполнены отверстия, соединяющие нагнетательную полость с внутренним каналом плунжера. Такую конструкцию насоаа отличает высокая надежность и работоспособность, цанга сцепляющего устройства в процессе работы при контакте ее конусi .
- 3 ной поверхности с конусом штока, а цилиндрического выступа с проточкой в отверстии плунжера становится жестким неразъемным элементом За счет этого усилие от насосных штанг передается этим элементом в обе стороны, а сама цанга не воспринимает циклических растягивающих и сжимающих нагрузок, что существенно повышает надежность работы насоса. Завихряющийся винтовыми канавками поток скважинкой жидкости в приемном отверстии насоса придает уплотняющему элементу всасывающегоклапана хаотическое вращение, что способствует более равномерному износу его уплотняющей поверхности. Кроме того этот поток жидкости смывает и препятствует отложению смол и парафина на поверхности приемного отверстия.Грязееъемники,установленные на плунжере, препятствуют попаданию механических примесей и других загрязнений, находящихся в скважинкой жидкости, в яону уплотнения плунжера, что повышает надежность и долговечность работы насоса.
Сущность предложенного решения поясняется чертежами, где нахфнг, на фиг.1 - насос в собранном виде,
на фиг.2 - сцепляющее устройство плунжера в нерабочем положении, выноска I на фигЛ на фиг.З - узел грязесъемника, выноска II на фиг Л
Насос содержит рабочий цилиндр I (фиг.1), соединенный с насоснокомпрессорными трубами 2. Плунжер 3 насоса выполнен с устройством, сцепляющим после установки насоса плунжер 3 с колонной насосных тк штанК. Сцепляющее устройство состоит из цанги Ь, взаимодействующей конусной поверхностью б (фиг.2) лепестков с конусной поверхностью 7 штока 8, соединенного с колонной насосных штанг 4( фиг.1). Шток Ь имеет бурт 9 (фиг.2 ). На наружной поверхности лепестков цанги выполнен цилиндрический выступ 10. Этот цилиндричесиий выступ взаимодействует в рабочем положении с проточкой II клетки 12 плунжераЗ.
- 4 В приемном отверстии 13 рабочего цилиндра насоса установлен всасывающий клапан 14, имеющий шарик 15 и седло 16.
На поверхности приемного отверстия 13 выполнена винтовал канавка 17, продольная ось которой смещена относительно оси отверстия седла клапана Плунжер 3 выполнен полым, во внутреннем его канале 18 установлен нагнетательный клапан 19.
Плунжер 3 разделяет полость рабочего цилиндра на всасывающую 20 и нагнетательную 21 полости. На плунжере со стороны всасывающей полости 20 установлен грязесъемник 22, а со стороны нагнетательной полости 21 грязесъемники 23, разделенные металлическими кольцами 24. Грязесъемники выполнены в виде воротниковых манжет. В кольцах 24 и плунжере 3 перед каждой манжетой выполнены радиальные отверстия 25, соединяющие нагнетательную полость 21 плунжера с внутренним его каналом 18.
Работа насоса происходит следующим образом:
Рабочий цилиндр I насоса в сборе с всасывающим клаваном 14 и плунжером 3 опускается на колонне насосно- компрессорных труб 2 в скважину. На конце колонны насосных штанг 4 в цилиндр опускается сцепляющее устройство. Шток 8 и цанга 5 сцепляющего устройства вводятся в отверстие клетки 12 плунжера (фиг.1 и 2).Под действием веса колонны насосных штанг 4 шток 8 проталкивает буртом 9 цангу 5 в отверстие клетки 12 до тех пор, пока лепестки цанги 5,разжимаясь, начнут взаимодействовать цилиндрическими выступами 10 на наружной поверхности с проточкой II в клетке 12 плунжера 3. При подъеме штока 8 на колонне насосныл штанг 4 конусная поверхность 7 штока 8 взаимодействует с конусной поверхностью 6 цанги 5, образуя при этом неразъемное соединение. Так как угол конусных поверхностей 7 и 6 выполнен самотормозящимся, расцепление при ходе штока 8 вниз не происходит. В случае ослабления соединения цанги 5 и штока 8 при ходе колонны насосных штанг 4 вниз
расцепление устройства не происходит, и при последующем подъеме колонны насосных штанг 4 жесткое соединение восстанавливается. Таким образом плунжер 3 соединен со штоком 8 и соответственно с колонной насосных штанг 4.
При подъеме плунжера 3 происходит засасывание скважинкой жидкости через приемное отверстие 13 насоса. При этом жидкость, проходя по винтовым канавкам 17 в приемном отверстии 13 насоса, завихряется, придавая шарику 15 всасывающего клапана 14 хаотическое вращение, при котором он контактирует с поверхностью седла 16 различными точками. Это способствует более равномерному износу шарика и предотвращает отложение смол и парафина на поверхности деталей насоса.
Скважинная жидкость через всасывающий клапан 14 поступает во всасывающую полость 20 рабочего цилиндра I насоса.
При опускании плунжера 3 закрывается всасывающий клапан 14, и через канал 18 плунжера, открытый нагнетательный клапан 19, отверстия в клетке 12 плунжера жидкость перетекает в надплунжерную нагнетательную полость 21 насоса. При последующем подъеме плунжера 3 закрывается нагнетательный клапан 19, и вновь открывается всасывающий клапан 14. При этом жидкость, находящаяся в нагнетательной полости 21 постепенно поднимается вверх по каналу насосно- компрессорных труб.2. При ходе плунжера 3 вниз грязесъемник 22 счищает загрязнения со стннок рабочего цилиндра I и препятствует попаданию абразивных частиц в зазоры между плунжером 3 и цилиндром I.
Осаждающиеся из накачиваемого насосом столба жидкости механические и абразивные частицы улавливаются грязесъемниками 23 и через разгрузочные отверстия 25 в плунжере 3 и кольцах 24 возвращаютсв во внутренний канал 18 плунжера, не попадая в зазор
между рабочим цилиндром I и плунжером 3. Наличие отверстий 25 позволяет разгрузить гряэесъемники 23 от давления рабочей жидкости.
Новые элементы конструкции, а именно новое выполнение сцепного устройства, наличие и расположение винтовых канавок на приемном отверстии насоса, конструктивное выполнение грязесъемников обеспечивает в совокупности с остальными элементами конструкции насоса достижение общей поставленной цели - повышению надежности и долговечности работы насоса.
Авторы: ( И.Б.Лифтман
J$ЈUЈ Ю.И.Швейковский В.К.Колотыгин
Я.П.Ковальчук Д,И.Фозекош