СКВАЖИННЫЙ ПЕРИСТАЛЬТИЧЕСКИЙ НАСОС
DOWNHOLE PERISTALTIC PUMP

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к технике для добычи высоковязкой нефти.
Для оценки новизны и технического уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленным изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.
Известен скважинный штанговый насос для откачки высоковязкой нефти, содержащий неподвижный укороченный цилиндр, спущенный на насосно-компрессорных трубах (НКТ), подвижный цилиндр и неподвижный плунжер, установленный в подвижном цилиндре, связанном с колонной насосных штанг. Недостатком известной конструкции является ограничение диапазона использования насоса, а именно, гидравлического утяжеления низа колонны штанг недостаточно для компенсации гидродинамического сопротивления жидкости (SU №1588910 А1, 30.08.1990).
Известен скважинный штанговый насос, содержащий неподвижный цилиндр, связанный с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, шток, соединенный с колонной насосных штанг, разрядную камеру, периодически сообщающуюся через разрядный клапан с затрубным пространством, приемную камеру, всасывающий и нагнетательный клапаны. Предотвращение зависания штанговой колонны при ходе вниз обеспечивается за счет силы, действующей на плунжер насоса и направленной вниз за счет снижения давления в разрядной камере ниже давления на приеме насоса (SU 1588024 A, 27.03.1996).
Известен скважинный штанговый насос, который содержит неподвижный цилиндр, подвижный цилиндр и неподвижный плунжер, при этом неподвижный цилиндр связан с колонной НКТ. В верхней части подвижного цилиндра установлен нагнетательный клапан, корпус которого соединен со штоком. На штоке смонтирован центратор и автосцепное устройство с возможностью соединения штока с колонной штанг. Внутри подвижного цилиндра установлен неподвижный полый плунжер, соединенный в нижней части с полым приемным патрубком, выполненным с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру плунжера, и наружным диаметром, меньшим наружного диаметра плунжера.
Недостатком данных конструкций является снижение производительности насоса за счет уменьшения полезного объема приемной камеры на объем штока плунжера, размещенного в приемной камере.
Известны перистальтические насосы традиционной схемы, состоящие из цилиндрического корпуса, внутри которого размещены эластичная трубка (шланг) и ротор с одним или более роликами. При вращении ротора ролики, пережимая шланг, отсекают последовательно порции перекачиваемой среды от всасывающего патрубка (штуцера) и перемещают их на выход.
Отличаясь своей простотой, насосы данного типа имеют серьезный недостаток - при своем перемещении ролики создают продольные деформации шланга (растяжения на всасывающей ветви и сжатия на выхлопной), что и является причиной довольно быстрого его разрушения.
Известен перистальтический насос, состоящий из эластичного элемента круглого сечения с всасывающим и нагнетающим штуцерами, расположенный между рабочими плоскостями корпуса и упорного диска, шаровой опоры, вращающегося ротора с жестко закрепленным бегунком, воздействующим на упорный диск, создающий перистальтический эффект (SU 547550 A, 25.02.1977).
Общим недостатком всех известных скважинных насосов является сложность конструкций и трудности с перекачиванием вязкой нефти, которая затягивает песок, что затрудняет работу насоса и снижает срок службы.
Известен перистальтический насос, состоящий из эластичного элемента круглого сечения с всасывающим и нагнетающим штуцерами, расположенного между рабочими плоскостями корпуса и упорного диска, шаровой опоры, вращающегося ротора с жестко закрепленным бегунком, воздействующим на упорный диск, создающий перистальтический эффект, эластичный элемент имеет принудительное усилие, передающееся через упорный диск, закрепленный через шаровую опору к корпусу, как на сжатие с одной стороны, так и на расширение с противоположной стороны (RU №2312252 С2, 02.10.2008).
Данному аналогу присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков изобретения, в связи с чем данное известное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Причины, препятствующие получению технического результата, который обеспечивается изобретением, заключаются в том, что элементы традиционных перистальтических насосов, которые позволяют качать вязкие сорта нефти, требуют места для своего размещения в скважине, что существенно снижает область их использования и функциональные возможности. При этом деформации от изгиба трубопровода в традиционных перистальтических насосах и деформации от его сжатия суммируются, что приводит к ускоренному износу трубопровода и ограничивает срок безремонтного периода работы насоса.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы насоса за счет увеличения его производительности и расширения диапазона использования насоса.
Сущность заявляемого изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше обеспечиваемого изобретением технического результата.
Согласно изобретению скважинный перистальтический насос, включающий эластичный трубопровод и нажимной элемент, взаимодействующий с наружной поверхностью эластичного трубопровода с усилием, достаточным для возникновения перистальтического эффекта, характеризуется тем, что эластичный трубопровод размещен в полости установленной в скважине обоймы так, что часть его выходит за габариты обоймы, а нажимной элемент выполнен в виде объемного тела с цилиндрической контактной поверхностью, укрепленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль эластичного трубопровода и взаимодействия с выступающей из обоймы частью его поверхности, при этом размеры объемного тела и обоймы выбраны из условия заполнения полости обоймы эластичным трубопроводом в зоне взаимодействия объемного тела и эластичного трубопровода.
В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Кроме этого, заявленное решение имеет ряд признаков, характеризующих изобретение в частных случаях его выполнения, конкретных формах его материального воплощения либо особых условиях его использования, а именно:
- объемное тело может быть выполнено в виде ползуна;
- объемное тело может быть выполнено в виде ролика;
- нажимной элемент может быть снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным объемным телом, укрепленным и выполненным аналогичным образом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображен общий вид насоса с выполнением объемного тела в виде ползуна, на фиг.2 изображен общий вид насоса с выполнением объемного тела в виде ролика, на фиг.3 - разрез по трубопроводу в месте его взаимодействия с объемным телом.
Скважинный перистальтический насос включает установленные в скважине 1 эластичный трубопровод 2, который размещен в полости, установленной в скважине обоймы 3 так, что часть его выходит за габариты обоймы. С поверхностью эластичного трубопровода контактирует нажимной элемент, который в общем виде представляет собой одно или несколько объемных тел 4 с цилиндрической контактной поверхностью, каждое из которых укреплено с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль эластичного трубопровода 2 и взаимодействия с его наружной поверхностью. Размеры объемного тела 4 и обоймы 3 выбраны из условия заполнения полости обоймы 3 эластичным трубопроводом 2 в зоне его взаимодействия с объемным телом 4.
Заявленное устройство работает следующим образом.
Объемное тело 4 принудительно перемещают вдоль эластичного трубопровода 2. Цилиндрическая поверхность объемного тела 4 контактирует с выступающей из объема обоймы 3 наружной поверхностью эластичного трубопровода 2 с усилием, достаточным для возникновения в трубопроводе 2 перистальтического эффекта, за счет которого вязкая нефть по трубопроводу 2 перекачивается вверх. Затем объемное тело 4 выводится из контакта с поверхностью трубопровода 2, перемещается вниз обоймы 3 и цикл повторяется.
Использование заявленного решения обеспечивает следующие преимущества:
- возможность качать вязкую нефть;
- возможность размещения элементов насоса в ограниченном поперечнике скважины;
- отсутствие деформаций трубопровода в ненагруженном состоянии и вредных несимметричных нагрузок трубопровода в нагруженном состоянии, что повышает срок его службы.