СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Предложение относится к технике механизированной добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин штанговыми насосами с наземным силовым приводом.
Известен вставной штанговый насос (авторской свидетельство SU №576435, МПК 7 F04В 47/02, опубл. в 1977 г.) содержащий цилиндр и плунжер, при этом в нижней части цилиндра расположены узел фиксации его в колонне подъемных труб и всасывающий клапан, а плунжер соединен с колонной штанг и снабжен нагнетательным клапаном, при этом в стенке цилиндра выполнены радиальные сквозные каналы, сообщающие его полость с полостью колонны подъемных труб, но только при крайнем верхнем положении плунжера, то есть когда он находится в верхней мертвой точке в процессе возвратно-поступательных перемещений.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вставной штанговый насос (Муравьев В.М., Середа И.Г. Основы нефтяного и газового дела. - М.: Недра, 1967, с.172-180, рис.97 в.2) содержащий рабочую пару плунжер-цилиндр с всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере, причем цилиндр снабжен элементом фиксации в колонне подъемных труб, а плунжер снабжен элементом сцепления с колонной штанг силового наземного привода.
Как прототипу, так и аналогу в той или иной мере присущ общий недостаток, связанный с низкой эффективностью работы всасывающего клапана, что обусловлено тем, что в процессе перекачки скважинной жидкости в ней содержатся грязь, механические примеси, которые оседают на седле всасывающего клапана и не позволяют шарику герметично «сесть» на седо, в результате в процессе работы насоса появляются пропуск скважинной жидкости, а это значительно снижает коэффициент подачи насоса.
Технической задачей полезной модели является повышение эффективности работы всасывающего клапана и коэффициента подачи насоса.
Указанная задача решается скважинным штанговым насосом, содержащим рабочую пару плунжер-цилиндр с всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере, причем цилиндр снабжен элементом фиксации в колонне подъемных труб, а плунжер снабжен элементом сцепления с колонной штанг силового наземного привода.
Новым является то, что всасывающий клапан выполнен большего типоразмера, чем нагнетательный клапан, при этом площадь сечения проходного канала всасывающего клапана больше площади сечения проходного канала нагнетательного клапана.
На фигуре схематично изображена конструкция предлагаемого скважинного штангового насоса.
1
2
Скважинный штанговый насос содержит рабочую пару плунжер 1 - цилиндр 2 с всасывающим клапаном 3 в цилиндре 2 и нагнетательным клапаном 4 в плунжере 1. Цилиндр 2 снабжен элементом фиксации (на фиг. не показано) в колонне подъемных труб 5, а плунжер 1 снабжен элементом сцепления 6 с колонной штанг 7 силового наземного привода (на фиг. не показано). Всасывающий клапан 3 выполнен большего типоразмера, чем нагнетательный клапан 4 (например, в скважинном штанговом насосе диаметром 32 мм установлен всасывающий клапан от скважинного штангового насоса диаметром 44 мм), то есть, диаметр - D шарика всасывающего клапана 3, больше диаметра - d шарика нагнетательного клапана 4. Площадь сечения - s проходного канала всасывающего клапана 3 больше площади сечения - s проходного канала нагнетательного клапана 4.
Скважинный штанговый насос работает следующим образом.
Скважинный штанговый насос спускают в заданный интервал подъемных труб 5, при этом цилиндр 2 фиксируют с помощью элемента фиксации в колонне подъемных (насосно-компрессорных) труб 5. После чего запускают насос в работу посредством силового
наземного привода, причем в процессе перемещения колонны штанг 7, соединенной элементом сцепления 6 с плунжером 1 происходит всасывание скважинной жидкости, при этом всасывающий клапан 3 открывается (шарик диаметром - D всасывающего клапана 3 поднимается вверх) и скважинная жидкость поступает в под плунжерное пространство 8 цилиндра 2 выше всасывающего клапана 3, заполняя его, при этом нагнетательный клапан 4 закрыт (шарик диметром - d герметично сидит на седле нагнетательного клапана 4).
Достигнув конца хода вверх (верхней мертвой точки) колонна штанг 7, соединенная элементом сцепления 6 с плунжером 1 перемещается вниз, при этом всасывающий клапан 3 закрывается (шарик всасывающего клапана 3 опускается вниз и герметично садится на седло всасывающего клапана 3), а нагнетательный клапан 4 открывается (шарик нагнетательного клапана 4 поднимается вверх) и перепускает скважинную жидкость из под плунжерного пространства 8 в над плунжерное пространство 9 цилиндра 2 и далее в колонну подъемных труб 5, по которой скважинная жидкость поднимается на поверхность. Достигнув конца хода вниз (нижней мертвой точки) колонна штанг 7, соединенная элементом сцепления 6 с плунжером 1 начинает двигаться вверх и в дальнейшем цикл работы насоса повторяется.
1
2
В предлагаемом скважинном штанговом насосе площадь сечения - s проходного канала всасывающего клапана больше площади сечения - s проходного канала нагнетательного клапана, а диаметр - D шарика всасывающего клапана, больше диаметра - d нагнетательного клапан, а это означает, что шарик всасывающего клапана в сравнении с прототипом имеет больший вес, что увеличивает усилие открытия-закрытия всасывающего клапана и обеспечивает оптимальные условия для герметичной посадки шарика на седло всасывающего клапана при перекачке скважинной жидкости, содержащей механические примеси и грязь, а это исключает пропуски жидкости в процессе работы насоса и повышает эффективность работы всасывающего клапана и коэффициент подачи насоса.