ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫЙ СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС С ПОДВИЖНЫМ ЦИЛИНДРОМ ДЛЯ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ

Предложение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для добычи высоковязкой нефти и природных битумов.
Известен скважинный штанговый насос, содержащий неподвижный плунжер, жестко связанный с колонной насосных труб и охватываемый подвижным цилиндром, связанным с колонной штанг, а также всасывающий и нагнетательный клапаны. [1]
Недостатками известного штангового насоса являются:
- ограниченные поперечные размеры проходных сечений всасывающих и нагнетательных клапанов, создающих значительные гидравлические сопротивления движению высоковязкой нефти и природного битума;
- необеспечение заполнения рабочей камеры насоса только за счет разряжения, создаваемого в камере насоса при ходе вверх, что делает невозможным добычу высоковязкой нефти и природного битума.
Известен также "Скважинный штанговый насос" (АС СССР №987175, F 04/02, опубл. Бюл. №1 от 17.01.1983 г.) [2], содержащий неподвижный плунжер, связанный с колонной насосных труб и охватываемый подвижным цилиндром, связанным с подвижной колонной штанг, а также всасывающий клапан, размещенный в цилиндре и нагнетательный клапан, размещенный в плунжере. Плунжер выполнен с диаметрально противоположно расположенными прорезями, а связь цилиндра с колонной штанг выполнена в виде размещенного в плунжере стакана с установленным в нем поперечником, пропущенным через прорези.
Недостатками данного насоса являются:
- ограниченные проходные сечения всасывающих и нагнетательных клапанов;
- необходимость использования длинного плунжера, так как длина продольных прорезей должна быть равна или быть больше длины хода насоса, что ведет к удорожанию насоса
Технической задачей предлагаемого насоса является повышение эффективности работы насоса, за счет более значительных проходных сечений клапанов, снижение сил трения пар плунжер-цилиндр, а кроме того удешевление изготовление, за счет использования более коротких плунжеров.
Техническая задача решается плунжерным клапаном, имеющим более значительные проходные сечения и к тому же такой клапанный узел позволяет уменьшить объем вредного пространства.
Новым является то, что плунжер клапанного узла, плунжерной сборки, установлен на корпусе, с относительной продольной подвижностью, имеющем продольные выборки, нижняя часть, которого выполнена в виде опорного конического седла и жестко соединенного с колонной насосных труб. Клапанный
узел такой конструкции обеспечивает более значительные проходные сечения, что требуется при добыче высоковязкой нефти и природных битумов.
На фиг.1 изображен штанговый насос в продольном разрезе при ходе вниз (всасывание).
На фиг.2 изображен штанговый насос в продольном разрезе при ходе вверх (нагнетание).
На фиг.3 изображен штанговый насос в продольном разрезе (закачка пара или реагентов).
На фиг.4 изображен разрез А-А см. фиг.1.
Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром содержит (см. фиг.1) неподвижный плунжер 1, связанный с колонной насосных труб 2, посредством патрубка 10, охватываемый верхней частью 3, сборного цилиндра, и жестко связанный с ним через патрубок 11, с продольными прорезями 13, корпус поддерживающего клапана 8, на котором установлен, с относительной продольной подвижностью, плунжерный элемент клапана 7. Патрубок 11 выполнен с диаметрально противоположно расположенными прорезями 13, при этом прорези 13 имеют длину равную или большую длины хода насоса. Сборный цилиндр содержит верхнюю 3 и нижнюю 6 части, соединенных между собой муфтой 14, в которой закреплены концы выступающих, через прорези 13, траверсы 12, обеспечивающих связь сборного цилиндра с колонной насосных штанг 4, а в нижней части цилиндра размещен всасывающе-нагнетательный клапан 5.
Верхняя часть цилиндра 3 снабжена отверстиями 15, совпадающие с отверстиями 16 (см. фиг.3) выполненные в средней части неподвижного плунжера 1, при нижнем положении сборного цилиндра. Совпадающие отверстия 15 и 16 обеспечивают сообщение полости насосных труб 2 с затрубным пространством (режим закачки пара или реагентов).
Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром работает следующим образом.
При ходе колонны штанг 4 со сборным цилиндром и всасывающе-нагнетательным клапаном 5 вниз, под действием силы тяжести колонны штанг 4 со сборным цилиндром, в полости цилиндра 6, под поддерживающим клапаном (7, 8 и 9), образуется разряженное пространство, всасывающе-нагнетательный клапан 5 в этот момент времени открывается и скважинная жидкость поступает в полость цилиндра 6, при чем цилиндр, как бы "набегает" на скважинную жидкость.
Таким образом разряжение полости цилиндра под поддерживающим клапаном (7, 8 и 9) в сочетании с "набеганием" цилиндра на скважинную жидкость обеспечивает более быстрое и полное заполнение этой полости. Кроме того, встречное движение цилиндра в жидкости, снижает эффект дегазации скважинной жидкости, что также улучшает условия работы насоса.
При ходе колонны штанг 4 со сборным цилиндром вверх всасывающе-нагнетательный клапан 5 закрывается, в этот момент поддерживающий клапан 7, 8 и 9 открывается и скважинная жидкость поднимается к устью скважины.
Отверстия 15 и 16 совпадающие при крайнем нижнем положении цилиндра, обеспечивающие закачку пара и реагентов, обеспечивают также слив скважинной жидкости при ремонтах скважины, упрощая процесс ремонта.