ШТАНГОВЫЙ НАСОС ДЛЯ МАЛОДЕБИТНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель к скважинным штанговым насосам для эксплуатации нефтяных скважин.
Известен штанговый насос, содержащий установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с всасывающим клапаном и соединенным с колонной насосных штанг монолитным штоком, на нижнем конце которого установлена насосная камера с нагнетательным клапаном, причем шток выполнен с центратором его положения относительно цилиндрического корпуса, а насосная камера уплотнена относительно последнего (см. патент US 5222868, кл. F04D 21/08, 29.06.1993).
Недостатком данного скважинного штангового насоса является сложность конструкции и большие динамические нагрузки на монолитный шток, что снижает надежность работы данного штангового насоса.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является штанговый насос, содержащий установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг и выполненный монолитным, причем шток уплотнен относительно насосной камеры (см. патент US 4243361, кл. F04D 21/04, 06.01.1981).
Недостатком известного устройства является низкая надежность насоса, что связано с тем, что всасывающий клапан закреплен на нижнем конце монолитного штока, что приводит к большим динамическим нагрузкам на шток в процессе нагнетания откачиваемой среды из насосной камеры через нагнетательный клапан в колонну насосных труб.
Задача полезной модели состоит в уменьшении динамических нагрузок на монолитный шток и обеспечении снижения радиального габарита с возможностью использования штангового насоса в малодебитных скважинах.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность при уменьшении радиального габарита повысить надежность работы штангового насоса за счет снижения динамических нагрузок на монолитный шток.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что штанговый насос содержит установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг и выполненный монолитным, причем шток уплотнен относительно насосной камеры, насосная камера образована расположенной в цилиндрическом корпусе соосно последнему с образованием кольцевого канала трубой, всасывающий клапан расположен под цилиндрическим корпусом, нагнетательный клапан расположен над всасывающим клапаном на выходе насосной камеры в нижней ее части, под всасывающим клапаном со стороны входа в него установлен приемный фильтр щелевого типа, выполненный на цилиндрической трубе, причем всасывающий клапан со стороны выхода и нагнетательный клапан со стороны входа сообщены с насосной камерой, со стороны выхода нагнетательный клапан сообщен с кольцевым каналом, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб выше цилиндрического корпуса, шток со стороны нижнего конца заострен, а с другой стороны уплотнен посредством механического уплотнения скомбинированного с манжетным уплотнением.
В ходе проведенного исследования удалось создать конструкцию штангового насоса, в которой всасывающий и нагнетательный клапаны неподвижно закреплены, соответственно, со стороны входа в насосную камеру и со стороны выхода из нее, причем насосная камера образована трубой, в которой перемешается монолитный шток, выполняющий функцию плунжера штангового насоса, что, по сравнению с прототипом, позволило резко снизить нагрузки на шток в процессе работы штангового насоса. Одним из основных преимуществ данного насоса является то, что подача жидкости на верх осуществляется за счет веса колонны штанг, что существенно снижает потребление энергии, а установка трубы с образованием кольцевого канала позволила резко сократить радиальный габарит при обеспечении необходимого проходного сечения для нагнетания откачиваемой среды через нагнетательный клапан и кольцевой канал в колонну труб, причем единственными подвижными элементами штангового насоса являются монолитный шток и затворы всасывающего и нагнетательного клапанов, что в сочетании с использованием механического уплотнения, скомбинированного с манжетным уплотнением позволило создать надежную в работе конструкцию штангового насоса, который может быть использован в малодебитных скважинах.
На фиг. 1 представлен продольный разрез штангового насоса с извлеченным из него монолитным штоком.
На фиг. 2 представлен монолитный шток для штангового насоса.
Штанговый насос содержит установленный на колонне насосных труб 1 цилиндрический корпус 2 с нагнетательным клапаном 3, всасывающим клапаном 4, насосной камерой 5 и штоком 6, соединенным с колонной насосных штанг (не показана на чертеже) и выполненный монолитным, при этом диаметр штока должен быть равен или меньше диаметра полированного штока.
Шток 6 уплотнен относительно насосной камеры 5. Насосная камера 5 образована расположенной в цилиндрическом корпусе 2 соосно последнему с образованием кольцевого канала 7 трубой. Всасывающий клапан 4 расположен под цилиндрическим корпусом 2. Нагнетательный клапан 3 расположен над всасывающим клапаном 4 на выходе насосной камеры 5 в нижней ее части. Под всасывающим клапаном 4 со стороны входа в него установлен приемный фильтр 8 щелевого типа, выполненный на цилиндрической трубе. Всасывающий клапан 4 со стороны выхода и нагнетательный клапан 3 со стороны входа сообщены с насосной камерой 5. Со стороны выхода нагнетательный клапан 3 сообщен с кольцевым каналом 7, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб 1. Выше цилиндрического корпуса 2, шток 6 со стороны нижнего конца заострен, а с другой стороны уплотнен посредством механического уплотнения 9 скомбинированного с манжетным уплотнением.
Работа штангового насоса осуществляется следующим образом.
При ходе монолитного штока 6 вверх жидкость из скважины через всасывающий клапан 4 поступает в насосную камеру 5 насоса. При ходе монолитного штока 6 вниз откачиваемая среда из насосной камеры 5 монолитным штоком 6 выдавливается через нагнетательный клапан 3 в кольцевой канал 7 и из последнего далее в колонну насосных труб 1. Установленный под всасывающим клапаном 4 со стороны входа в него приемный фильтр 8 щелевого типа, выполненный на цилиндрической трубе, предотвращает поступление в насосную камеру 5 механических примесей, которые могут содержаться в откачиваемой жидкой среде, например в нефти, а расположение нагнетательного клапана 3 в нижней части насосной камеры 5 препятствует оседанию механических примесей, в частности песка в насосе.
Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется откачка из скважины различных жидких сред, в том числе с различными механическими примесями.