ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС С БОКОВЫМ ОТВЕРСТИЕМ В ЦИЛИНДРЕ, ЗАГЛУШЕННЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ СЛИВНЫМ КЛАПАНОМ, И УВЕЛИЧЕННОЙ ДЛИНОЙ ХОДА

Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использована в составе скважинных штанговых насосных установок (СШНУ).
Известен штанговый глубинный насос трубной конструкции (ОАО «Ижнефтемаш». Глубинные штанговые насосы. Каталог, ред.2 - 2001, стр.35), состоящий из цилиндра длиной 3353 мм с боковым отверстием для слива жидкости при подъеме ГНО, присоединенных с обеих концов к цилиндру при помощи резьбовых соединений удлинительных патрубков длиной 610 (914) мм, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку при помощи резьбового соединения увеличенного всасывающего клапана неизвлекаемой конструкции, а также длинного плунжера сборной конструкции длиной 3120 мм с присоединенным к нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана.
Недостатком конструкции данного насоса является наличие бокового сливного отверстия в корпусе цилиндра, обуславливающее невозможность проведения предварительного гидравлического испытания данного штангового скважинного насоса перед отправкой на скважину, большую величину утечек через боковое сливное отверстие при его работе, вероятность заклинивания плунжера штангового насоса в цилиндре при его эксплуатации вследствие попадания посторонних механических примесей в зазор между плунжером и цилиндром, а также ограниченность максимально возможной длины хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине величиной в 3000 мм, обусловленная необходимостью постоянного перекрытия бокового отверстия в цилиндре плунжером в процессе эксплуатации.
По технической сущности, конструктивным особенностям и функциональным признакам данный штанговый насос наиболее близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и эффективности эксплуатации глубинно-насосного оборудования, а также повышение эксплуатационных возможностей штанговых глубинных насосов путем расширения диапазона максимально возможной длины хода штангового глубинного насоса при максимальном использовании унифицированных деталей и узлов.
Данная задача решается изменением конструкции известного штангового глубинного насоса трубной конструкции путем использования гидравлического сливного клапана, устанавливаемого на цилиндре штангового глубинного насоса в месте расположения бокового сливного отверстия таким образом, что разрывной элемент гидравлического сливного устройства располагается соосно боковому сливному отверстию, а также путем использования дополнительных удлинительных патрубков, являющихся связующим элементом между всасывающим клапаном и нижним удлинительным патрубком штангового насоса, верхним удлинительным патрубком и гидравлическим сливным клапаном.
На фиг.1 изображен цилиндр штангового глубинного насоса с боковым отверстием, заглушенным гидравлическим сливным клапаном, и увеличенной длиной хода в сборе в разрезе; на фиг.2 - длинный плунжер сборной конструкции в сборе в разрезе; на фиг.3 - фронтальный разрез цилиндра штангового глубинного насоса в месте расположения гидравлического сливного клапана; на фиг.4 - увеличенный вид гидравлического сливного клапана в сборе, установленного на цилиндре штангового глубинного насоса.
Таким образом конструкция предлагаемого штангового глубинного насоса состоит из цилиндра 1 (фиг.1) с боковым сливным отверстием длиной 3353 мм, присоединенных к нему с обеих сторон при помощи резьбовых соединений удлинительных патрубков 3 (фиг.1) длиной 610 (914) мм, присоединенного при помощи резьбового соединения к
нижнему удлинительному патрубку дополнительного удлинительного патрубка 17 (фиг.1) длиной 1930 (1680) мм, присоединенного к дополнительному удлинительному патрубку при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана 8 (фиг.1) с клапанной парой увеличенного размера неизвлекаемой конструкции, присоединенного при помощи резьбового соединения к верхнему удлинительному патрубку дополнительного удлинительного патрубка 16 (фиг.1) длиной 1590 (1286) мм, длинного плунжера сборной конструкции 5 (фиг.2) длиной 3120 мм, присоединенного к нему снизу при помощи резьбового соединения узла нагнетательного клапана 6 (фиг.2), а также установленного на цилиндре узла гидравлического сливного клапана 2 (фиг.1), состоящего из заднего полукольца 8 (фиг.3), переднего полукольца 9 (фиг.3), в котором имеется отверстие с переменным сечением, в части которого, имеющего больший размер, нарезана внутренняя резьба. В данном отверстии в месте перехода от большего сечения к меньшему производится установка разрывного элемента гидравлического клапана в виде мембраны 10 (фиг.3), толщина которой определяет критическое давление срабатывания гидравлического клапана, при превышении которого происходит разрыв мембраны, открывая таким образом отверстие, через которое производится слив жидкости из внутренней полости колонны НКТ про ее подъеме при проведении подземного ремонта скважины. Разрывной элемент фиксируется в отверстии при помощи гайки 12 (фиг.3), имеющей наружную резьбу, для предотвращения утечек через заглушенное отверстие при работе насоса в скважине под мембраной устанавливается уплотнительное резиновое кольцо 14 (фиг.3). По внутренней поверхности полуколец в месте расположения отверстия с переменным сечением по всей окружности выполнена несквозная прорезь 13 (фиг.4) с шириной, превышающей диаметр бокового отверстия в цилиндре насоса, для обеспечения сообщения отверстия внутренней полости цилиндра штангового глубинного насоса через боковое сливное отверстие 15 (фиг.4), в которой производится создание критического давления для разрушения разрывного элемента, с отверстием переменного сечения гидравлического сливного клапана, в котором
устанавливается разрывной элемент, на случай непредвиденного смещения гидравлического сливного клапана относительно бокового отверстия в корпусе цилиндра. Полукольца 8 и 9 (фиг.3) фиксируются на корпусе цилиндра при помощи винтов 11.
Новым является использование в конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре гидравлического сливного клапана, устанавливаемого на корпусе цилиндра по боковому отверстию, что позволяет предотвратить попадание посторонних механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер», предотвратить утечки через боковое отверстие при эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине; а также использование в конструкции штангового глубинного насоса дополнительных удлинительных патрубков - нижнего длиной 1930 (1680) мм и верхнего длиной 1590 (1286) мм и длинного плунжера сборной конструкции длиной 3120 мм, позволяет обеспечить максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при его эксплуатации в скважине 5300 мм, то есть величину расстояния, проходимого плунжером от крайнего нижнего до крайнего верхнего положения в процессе эксплуатации..
Работа данного штангового глубинного насоса заключается в следующем.
После спуска штангового глубинного насоса в скважину производится подгонка. При подгонке плунжер опускается до касания нагнетательным клапаном о всасывающий клапан. После этого плунжер приподнимается на определенную высоту (200 мм), учитывающую растяжение штанг, затем устанавливается необходимая длина хода полированного штока станка-качалки, не превышающая максимальной длины хода штангового насоса, спущенного в скважину, после чего СШНУ запускается в работу. При необходимости слива жидкости из внутренней полости колонны НКТ при выполнении подъема ГНО из скважины плунжер штангового глубинного насоса извлекается из цилиндра или опускается до упора о узел всасывающего клапана, затем производится создание давления во внутренней полости цилиндра штангового глубинного насоса, превышающего критическую величину разрушения разрывного элемента, что приводит к его разрыву, открывая таким
образом отверстие через которое производится слив жидкости при подъеме ГНО. При возникновении в необходимости повторного использования данного гидравлического сливного клапана фиксирующая гайка 12 (фиг.3) вывинчивается, разрушенный разрывной мембранный элемент меняется на новый, после чего фиксирующая гайка устанавливается на место.
Предлагаемое изменение конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре позволит предотвратить заклинивание пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса по причине попадания механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер» из затрубного пространства через боковое отверстие в цилиндре, предотвратит также утечки жидкости через боковое сливное отверстие в процессе эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине, что позволит таким образом повысить коэффициент подачи штангового глубинного насоса. Также это обеспечит возможность проведения предварительного гидравлического испытания цилиндра штангового глубинного насоса в сборе в условии ремонтных баз ГНО перед отправкой штангового глубинного насоса на скважину, что позволит отбраковать узлы и детали цилиндра ШГН, не обеспечивающие необходимую герметичность ШГН, предотвратив тем самым попадание бракованного глубинно-насосного оборудования в скважины, и устранив необходимость в проведении повторных подземных ремонтов для замены бракованного глубинно-насосного оборудования. Вместе с тем штанговый глубинный насос предлагаемой конструкции обеспечивает значительно большую максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине по сравнению с прототипом. Это позволит оптимизировать режимы эксплуатации глубинно-насосного и наземного оборудования путем увеличения длины хода полированного штока станка-качалки и снижения при этом количества двойных ходов полированного штока за единицу времени, что снизит скорость износа колонны насосных штанг, пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса и наземного оборудования при неизменном дебите скважины. Это
также позволит увеличить объемы добычи нефти путем увеличения длины хода полированного штока при неизменном количестве двойных ходов полированного штока станка-качалки за единицу времени, расширяя таким образом эксплуатационные возможности СШНУ. При всем этом общая стоимость модернизированного штангового глубинного насоса стоимость прототипа превышает незначительно ввиду того, что в конструкции модернизированного штангового глубинного насоса используются унифицированные узлы и детали, а в качестве исходного материала для дополнительного удлинительного патрубка может использоваться насосно-компрессорная труба, укороченная до соответствующей длины.