СКВАЖИННЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к насосам, предназначенным для подъема жидкостей с больших глубин, например из малодебитных скважин при высоком газосодержании.
3
6
Известны скважинная штанговая установка (авт. свид. SU 1015113 МПК F04B 47/02, опубл. 1983 г.), и принятый в качестве прототипа глубинный штанговый насос (патент RU 11846 U1, МПК F04B 47/02, опубл. 1999 г.), содержащие ступенчатый корпус, в котором установлен с образованием двух ступеней плунжерных пар и расположенной между ними компрессионной камеры дифференциальный плунжер, при этом ступень меньшего диаметра расположена выше ступени большего диаметра, высоты рабочих поверхностей плунжерных пар ступеней равны между собой.
Недостатком таких насосов является низкая производительность, что объясняется низким коэффициентом заполнения камер насоса из-за разных утечек в плунжерных парах большей и меньшей ступени.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности насоса за счет повышения коэффициента заполнения его камер.
Поставленная задача решается усовершенствованием скважинного дифференциального насоса, содержащего ступенчатый корпус, в котором установлен с образованием двух ступеней плунжерных пар и расположенной между ними компрессионной камеры дифференциальный плунжер, при этом ступень меньшего диаметра расположена выше ступени большего диаметра, высоты рабочих поверхностей плунжерных пар ступеней равны между собой.
Это усовершенствование заключается в том, что объем зазора плунжерной пары одной ступени равен объему зазора плунжерной пары другой ступени, а максимальные эксцентриситеты в плунжерных парах ступеней определяются из соотношения:
, где:
1
e - максимальный эксцентриситет в плунжерной паре верхней ступени,
2
e - максимальный эксцентриситет плунжерной паре нижней ступени,
1
P - давление добываемой жидкости над верхней ступенью,
2
P - давление добываемой жидкости в компрессионной камере,
3
P - давление добываемой жидкости под нижней ступенью,
D - диаметр плунжера ступени большего диаметра,
d - диаметр плунжера ступени меньшего диаметра.
Такое конструктивное выполнение позволяет получить насос с равными, оптимальными зазорами в плунжерных парах его ступеней, что необходимо для исключения дополнительных утечек и повышения коэффициента заполнения его камер, а следовательно и производительности насоса.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 схематично изображен заявляемый насос, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2. Для ясности чтения чертежа эксцентриситеты изображены в увеличенном масштабе.
1
2
Скважинный дифференциальный насос содержит ступенчатый корпус 1, образующий цилиндр 2 нижней ступени и цилиндр 3 верхней ступени. В корпусе установлен дифференциальный плунжер 4 с образованием двух ступеней 5 и 6 плунжерных пар и расположенной между ними компрессионной камеры 7. Ступень 5 меньшего диаметра расположена выше ступени 6 большего диаметра, высоты H рабочих поверхностей плунжерных пар ступеней 5 и 6 равны между собой. Объем зазора плунжерной пары одной ступени 5 равен объему зазора плунжерной пары другой ступени 6, а максимальные эксцентриситеты e и e в плунжерных парах ступеней 5 и 6 определяются из соотношения:
, где:
1
e - максимальный эксцентриситет в плунжерной паре верхней ступени 5,
2
e - максимальный эксцентриситет плунжерной паре нижней ступени 6,
1
P - давление добываемой жидкости над верхней ступенью 5,
2
P - давление добываемой жидкости в компрессионной камере 7,
3
P - давление добываемой жидкости под нижней ступенью 6,
D - диаметр плунжера ступени 6,
d - диаметр плунжера ступени 5.
Позициями 8 и 9 обозначены соответственно всасывающий и нагнетательный клапаны нижней ступени 6, позицией 10 - клапан верхней ступени 5, позицией 11 - полость плунжера 4, расположенная выше клапана 10.
Предлагаемый скважинный дифференциальный насос работает следующим образом.
От привода (не показан) плунжер 4 совершает возвратно поступательное движение. При движении плунжера 4 вверх открывается всасывающий клапан 8 нижней ступени 6, через который откачиваемая жидкость начинает поступать в цилиндр 2 нижней ступени 6. При достижении плунжером 4 своего крайнего верхнего положения процесс всасывания откачиваемой жидкости в цилиндр 2 заканчивается, всасывающий клапан 8 закрывается, а в цилиндре 2 находится отобранный из скважины объем жидкости. При движении плунжера 4 вниз, в начале движения клапан 10 закрыт под действием давления столба жидкости, находящегося над ним. Всасывающий клапан 8 так же закрыт (первоначально под действием массы его запорного элемента, а затем под действием увеличивающегося давления в полости цилиндра 2). Жидкость в полости цилиндра 2, сжимаясь, открывает клапан 9 и перетекает в компрессионную камеру 7. При достижении давления в полости цилиндра 2 выше давления столба жидкости, открывается клапан 10, и жидкость начинает поступать в полость 11.
При следующем ходе плунжера 4 вверх клапан 10 закрывается под действием давления столба жидкости, а клапан 9 закрывается под действием массы его запорного элемента. В компрессионной полости 7 происходит повторное сжатие жидкости и при достижении давления выше давления столба жидкости происходит ее вытеснение в полость 11. Поскольку клапан 9 закрыт, над всасывающем клапаном 8 создается разрежение, он открывается и происходит беспрепятственное заполнение полости цилиндра 2. Таким образом, за счет повторного сжатия жидкости, предотвращается блокировка всасывающего клапана 8 при высоком газосодержании.
За счет равенства объемов зазоров плунжерных пар ступеней 5 и 6 при работе насоса утечки добываемой жидкости в плунжерных парах ступеней 5 и 6 сбалансированы, что необходимо для исключения дополнительных утечек и повышения коэффициента заполнения его камер, а следовательно и производительности насоса.