КОМПЕНСАТОР ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ШТАНГ

Предложение относится к добыче нефти штанговыми глубинными насосами, в частности к компенсаторам динамических нагрузок штанг.
Известен компенсатор веса глубинно-насосных штанг (Муравьев Н.М. и др. Насосная эксплуатация скважин за рубежом, Москва, Недра, 1967 г.), содержащий цилиндр, связанный с насосно-компрессорными трубами (НКТ), и поршень, концентрично размещенный относительно штанг и связанный с ним. Недостатком указанного компенсатора является то, что каналы, выполненные в цилиндре, а также уплотнения являются причиной утечки скважинной продукции из НКТ в затрубное пространство.
Известен также компенсатор веса глубинно-насосных штанг (авторское свидетельство №183079, кл. F04В 47/00, 1966 г.), состоящий из цилиндра, связанного с НКТ, поршня, установленного на глубинно-насосных штангах, и уплотнения. Пространство между поршнем и уплотнением связано с затрубным пространством посредством каналов.
Однако через каналы в цилиндре происходит утечка продукции скважины из НКТ в затрубье, снижая при этом надежность работы компенсатора.
Существует компенсатор динамических нагрузок штанг (патент на полезную модель RU №7443, МПК 7 Е21В 43/00, 1998 г.) по техническому решению наиболее близкий к предлагаемому, содержащий штанговый насос, цилиндр с рабочей поверхностью, плунжер, связанный с колонной штанг, и колонну НКТ, в котором по концам рабочей поверхности цилиндра выполнены отверстия, выполняющие роль каналов для перетекающей жидкости.
В известном компенсаторе сечения отверстий определяют количество жидкости при перетоке. А поскольку жидкость, как правило, содержит механические примеси, то имеет место эрозионный износ, увеличивающий диаметры отверстий и ухудшающий компенсацию динамических нагрузок штанг, в результате чего приходится предъявлять особые требования к износостойкости материала, что связано с дополнительными затратами.
Задача полезной модели состоит в повышении надежности компенсатора, увеличении его ресурса и снижении затрат, связанных с его изготовлением, и сводится к созданию такой системы отверстий для перетекающей жидкости, которая бы могла влиять на ее гидравлическое сопротивление не только за счет сечения отверстий, но и за счет их длины. Размещение этих отверстий на плунжере упрощает устройство.
Поставленная задача решается компенсатором динамических нагрузок штанг, предназначенным для соосного размещения между колонной штанг и штанговым насосом, содержащим плунжер, размещенный в цилиндрическом корпусе, заполненном рабочей жидкостью, перетекающей через пропускные отверстия при работе плунжера из верхней части цилиндрического корпуса в его нижнюю часть.
Новым является то, что перепускные отверстия выполнены в виде, винтовой линии, выполненной на наружной поверхности плунжера, при этом величина гидравлического сопротивления винтовой линии определяется ее конструктивными размерами.
На фигуре схематически изображен предлагаемый компенсатор динамических нагрузок штанг в продольном разрезе.
Устройство состоит из цилиндра 1 штангового насоса, в котором размещен плунжер 2 штангового насоса с нагнетательным клапаном 3 и всасывающим клапаном 4. Плунжер 2 посредством муфты 5 и штока 6 соединен с плунжером компенсатора 7, размещенным в цилиндре 8. На наружной поверхности плунжера компенсатора 7 выполнена винтовая линия 9. Конструктивные параметры винтовой линии 9, такие как шаг, глубина и ширина задаются в зависимости от необходимого гидравлического сопротивления, которое, в свою очередь зависит от величины воспринимаемых штангами 10 нагрузок. Цилиндр 8 через переходную муфту 11 соединен с колонной штанг 10.
Компенсатор работает следующим образом.
После его спуска в скважину на колонне штанг имеют место знакопеременные усилия, заставляющие колонну штанг совершать возвратно-поступательные движения. При ходе плунжера 2 штангового насоса вверх плунжер компенсатора 7 стремится в крайнее нижнее положение. Жидкость из-под плунжера 7 по винтовой линии 9, выполненной на ее наружной поверхности стремится наполнить цилиндр 8.
При ходе плунжера 2 вниз за счет его трения о стенки цилиндра 1 и потерь в нагнетательном клапане 3 плунжер компенсатора 7 стремится в крайнее верхнее положение, вытесняя при этом жидкость из полости цилиндра 8 над собой через винтовую линию 9. В результате перетока жидкости через винтовую линию 9 создается эффект демпфирования.
Предлагаемый компенсатор позволяет уменьшить ускорение плунжера штангового насоса, компенсирует удлинение насосных штанг и снимает ударные динамические нагрузки, действующие на колонну насосных штанг, так как в результате перетока жидкости по винтовой линии создается усилие меньшее, нежели усилие, создаваемое в колонне штанг.