ШТАНГОВЫЙ СКВАЖИННЫЙ НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к скважинным насосным установкам для добычи нефти из скважин. Известен штанговый скважинный насос двойного действия, содержащий цилиндр, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый плунжер, образующий подплунжерную и надплунжерную полости, в подплунжерной полости установлены нижние всасывающий и нагнетательный клапаны, а в надплунжерной - верхние всасывающий и нагнетательный клапаны, причем верхний и нижний нагнетательные клапаны выполнены тарельчатыми, запорные элементы которых установлены на плунжере (см. патент на полезную модель КТЛ №135017, кл. F04B 47/00, 27.11.2013).
Однако данный штанговый насос имеет ряд недостатков, а именно конструкция длинномерного плунжера с щелевым уплотнением может приводить к его заклиниванию в цилиндре, полый шток склонен к изнашиванию в длинномерном плунжере, а конструкция насоса выполнена с пятью клапанами, что увеличивает гидравлические потери при прокачке откачиваемой из скважины среды. В конечном итоге это приводит к снижению надежности работы и срока службы штангового насоса.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является штанговый скважинный насос двойного действия, содержащий цилиндр, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый поршень, образующий подпоршневую и надпоршневую полости, в нижней части цилиндра подпоршневой полости установлен всасывающий клапан, в полом поршне установлен напорный клапан, гидравлически соединяющий подпоршневую полость с напорной линией насоса через полый шток, надпорщневая полость сообщена с затрубным пространством скважины через всасывающий клапан, а в надпоршневой полости сверху установлен напорный тарельчатый клапан, через тарелку которого проходит полый шток (см. патент RU №2436996, кл. F04B 47/00, 20.12.2011).
Однако в данном штанговом насосе всасывающий клапан надпоршневой полости расположен сбоку снаружи относительно цилиндра, что ограничивает область применения данного штангового насоса по диаметру скважины, усложняет конструкцию и снижает надежность работы насоса, так как размер бокового клапана имеет очень малые проходные сечения.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков.
Технический результат заключается в том, что достигается возможность уменьшить радиальный габарит штангового насоса и повысить надежность его работы и срок его службы.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что штанговый скважинный насос двойного действия содержит цилиндр, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый поршень, образующий подпоршневую и надпоршневую полости, в нижней части цилиндра подпоршневой полости установлен всасывающий клапан, в полом поршне установлен напорный клапан, гидравлически соединяющий подпоршневую полость с напорной линией насоса через полый шток, надпорщневая полость сообщена с затрубным пространством скважины через всасывающий клапан, а в надпоршневой полости сверху установлен напорный тарельчатый клапан, через тарелку которого проходит полый шток, соединенный с полым поршнем, при этом полый поршень выполнен с механическим уплотнением относительно цилиндра, всасывающий клапан надпоршневой области выполнен тарельчатым с кольцевой тарелкой, охватывающей полый шток и расположенной под седлом указанного клапана, а перед входом во всасывающий клапан надпоршневой полости установлен фильтр.
Кольцевая тарелка всасывающего клапана надпоршневой полости установлена на полом штоке с возможностью осевого перемещения относительно него.
В кольцевой тарелке всасывающего клапана, предпочтительно, установлена с натягом втулка из упругого износостойкого материала, например из металлической резины.
В надпоршневой полости цилиндра ниже кольцевой тарелки всасывающего клапана может быть расположен опорный бурт и кольцевая тарелка всасывающего клапана подпружинена относительно него.
Было выявлено, что использование механического уплотнения цилиндра и полого штока в сочетании с выполнением всасывающего и нагнетательного клапанов надпоршневой полости и размещением всасывающего клапана надпоршневой полости внутри последней и выполнение его с кольцевой тарелкой позволяет исключить заклинивание подвижных конструктивных элементов, уменьшить осевые и радиальные габариты насоса, увеличить срок службы уплотнительных узлов и расширить область применения насоса за счет обеспечения возможности использования данного штангового насоса в скважинах и боковых стволах малого размера.
На чертеже схематически представлен продольный разрез штангового скважинного насоса двойного действия.
Штанговый скважинный насос двойного действия содержит цилиндр 1, в котором установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения полый поршень 2, образующий подпоршневую 3 и надпоршневую 4 полости.
В нижней части цилиндра 1 подпоршневой полости 3 установлен всасывающий клапан 5, а в полом поршне 2 установлен напорный клапан 6, гидравлически соединяющий подпоршневую полость 3 с напорной линией 7 насоса через полый шток 8 с боковым отверстием 20, соединенный с полым поршнем 2.
Надпорщневая полость 4 сообщена с затрубным пространством 9 скважины через всасывающий клапан 10, а в надпоршневой полости 4 сверху установлен напорный тарельчатый клапан 11, через тарелку которого проходит полый шток 8.
Полый поршень 2 выполнен с механическим уплотнением 12 относительно цилиндра 1. Всасывающий клапан 10 надпоршневой области 4 выполнен тарельчатым с кольцевой тарелкой 13, охватывающей полый шток 8 и расположенной под седлом 14 указанного клапана, а перед входом во всасывающий клапан 10 надпоршневой полости 4 установлен фильтр 15, например щелевой фильтр.
Кольцевая тарелка 13 всасывающего клапана 10 надпоршневой полости 4 установлена на полом штоке 8 с возможностью осевого перемещения относительно него.
В кольцевой тарелке 13 всасывающего клапана 10 установлена с натягом втулка 16 из упругого износостойкого материала, например из металлической резины.
В надпоршневой полости 4 цилиндра 1 ниже кольцевой тарелки 13 всасывающего клапана 10 расположен опорный бурт 17 и кольцевая тарелка 13 всасывающего клапана 10 подпружинена относительно него.
При работе штангового насоса через штангу 18 устьевым приводом придают возвратно-поступательное движение полому штоку 8 с полым поршнем 2. При перемещении полого поршня 2 относительно цилиндра 1 вниз всасывающий клапан 5 закрыт, а напорный клапан 6 открыт, и жидкость (откачиваемая из скважины жидкая среда, например нефть) из подпоршневой полости 3 цилиндра 1 поступает в полый поршень 2, оттуда в полый шток 8 и из последнего в напорную линию 7 насоса, образованную колонной труб, на которой подвешен в скважине штанговый насос. Одновременно жидкость из скважины поступает через открытый всасывающий клапан 10 в надпоршневую полость 4 цилиндра 1, при этом напорный тарельчатый клапан 11 надпоршневой полости 4, уплотненный относительно полого штока 8 посредством механического уплотнения 19, закрыт.При перемещении полого поршня 2 относительно цилиндра 1 вверх всасывающий клапан 10 закрыт, а напорный тарельчатый клапан 11 открыт, и жидкость из надппоршневой полости 4 цилиндра 1 поступает в образованную колонной труб напорную линию 7 штангового насоса. Одновременно жидкость из скважины через открытый всасывающий клапан 5 поступает в подпоршневую полость 3 цилиндра 1, а напорный клапан 6 при этом закрыт.Далее циклы повторяются.
Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется откачка из скважины различных жидких сред, в том числе из скважин малого диаметра.