ДВУХЦИЛИНДРОВЫЙ ПОРШНЕВЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности - к поршневым насосам, и может быть использована для закачки в скважины различных жидкостей - воды, цементного раствора, кислоты, ингибиторов и т.п.
Известен двухцилиндровый поршневой насос, содержащий корпус с цилиндрами, в которых установлены подвижные поршни, связанные штоками с приводом и образующие две поршневые камеры с всасывающим и нагнетательным клапаном в каждой из них, (см., патент СССР №1780556, Кл. F 04 В 15/02, 07.12.1992).
Данный насос решает задачу повышения надежности и долговечности работы при подаче насосом различного рода растворов, преимущественно бетонной смеси. Однако конструкция насоса достаточно сложна и при этом данный насос не может обеспечить равномерную подачу перекачиваемой среды, что сужает область его использования.
Наиболее близким к полезной модели является двухцилиндровый поршневой насос с цилиндрами двойного действия, содержащий корпус с цилиндрами, в которых установлены подвижные поршни, связанные штоками с приводом и образующие две поршневые и две штоковые камеры с всасывающим и нагнетательным клапаном в каждой из них, (см., книгу Ильский А.Л. и др., Расчет и конструирование бурового оборудования, Москва, Недра, 1985, с.320-322).
При закачке реагентов в скважины (глинистый раствор, вода, цемент, кислота и т.п.) в зависимости от принятой технологии в течение одной операции требуется подавать от максимального до минимального количество жидкости. Если пласт хорошо принимает закачиваемую жидкость, то необходимо обеспечить максимальную подачу с тем, чтобы как можно быстрее закончить операцию. Если пласт плохо принимает жидкость, то необходимо снизить подачу насоса с тем, чтобы ограничить давление нагнетания до безопасного предела. Однако конструкция данного насоса не предусматривает возможности регулировки его производительности, что ведет к необходимости использования дорогостоящего способа регулировки производительности, в частности установки нескольких насосов одинаковой или разной производительности, или изменения числа оборотов привода, или направления части жидкости на байпас. В конечном счете это ведет к снижению надежности и КПД насоса.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является расширение функциональных возможностей насоса путем регулировки
производительности насоса при упрощении конструкции насоса и повышении надежности его работы.
Указанная задача решается за счет того, что двухцилиндровый поршневой насос с цилиндрами двойного действия содержит корпус с цилиндрами, в которых установлены поршни, связанные штоками с приводом и образующие две поршневые и две штоковые камеры с всасывающим и нагнетательным клапаном в каждой из них, при этом нагнетательные клапаны штоковых камер снабжены приводом для их подъема и фиксации в поднятом положении, причем приводной шток каждого привода выведен за пределы штоковой камеры.
Все насосные установки с возвратно-поступательными насосами, предназначенные для нагнетания различных сред при цементировании, гидравлическом разрыве пластов и гидропескоструйной промывке песчаных пробок и других промывочно-продавочных работах в нефтяных и газовых скважинах, монтируются на шасси автомобилей, тракторах, гусеничных транспортерах, а также специальных рамах.
Параметры работы насосов (подача и давление нагнетания) ограничены с одной стороны мощностью привода, максимальным и минимальным числом оборотов двигателя и насоса. Для изменения подачи на установке имеется возможность менять число ходов насоса без остановки двигателя с помощью коробки передач и при остановленном двигателе с помощью установки цилиндров необходимого размера. Смена цилиндров занимает много времени и не всегда возможна при непрерывном технологическом процессе. В существующих насосных установках диапазон изменения подач недостаточен. При минимальных оборотах и диаметре цилиндра подача остается чрезмерно высокой и для того, чтобы закачать жидкость в пласт необходимо поднимать давление выше допустимого предела.
В настоящей полезной модели решена задача при том же размере цилиндра уменьшить подачу насоса, что позволило расширить диапазон регулирования производительности насоса в сторону ее уменьшения при сохранении максимально возможных подач путем отключения одной или несколько рабочих камер, в данном случае штоковых камер.
Эта задача решена в двухцилиндровых насосах двойного действия с 4-я рабочими камерами, в которых представляется возможность снизить подачу за счет отключения 2-х штоковых камер. Достигается это выемкой нагнетательных клапанов, при этом исключается подсос воздуха в приемную линию через сальники штока.
В этом случае 4-х камерный насос превращается в 2-х камерный насос с цилиндрами дифференциального действия и уменьшенной почти в 2 раза подачей.
Неравномерность подачи в напорной линии практически будет как у насоса с 4-мя камерами и соответствует неравномерности дифференциального насоса с 2-я рабочими камерами.
Обычно в дифференциальных насосах для уменьшения неравномерности подачи насоса диаметр штока подбирают таким образом, чтобы площадь его сечения была равна половине площади сечения цилиндра. В этом случае коэффициент неравномерности будет наименьшим, равным 1,099.
Таким образом решена поставленная в полезной модели задача - расширение функциональных возможностей насоса путем регулировки производительности насоса при упрощении конструкции насоса и повышении надежности его работы.
На фиг.1 представлен схематически описываемый двухцилиндровый поршневой насос с цилиндрами двойного действия, на фиг.2 представлен вид А на фиг.1.
Двухцилиндровый поршневой насос с цилиндрами двойного действия содержит корпус 1 с цилиндрами, в которых установлены поршни 2, связанные штоками 3 с приводом 4 и образующие две поршневые 5 и две штоковые 6 камеры с всасывающим 7 и нагнетательным 8 клапаном в каждой из них. Нагнетательные клапаны 8 штоковых камер 6 снабжены приводом 9 для их подъема и фиксации в поднятом положении, причем приводной шток 10 каждого привода 9 выведен за пределы штоковой камеры 6.
При работе насоса приводом 4 осуществляют перемещение штоков 3, которые перемещают поршни 2 вдоль цилиндров насоса. При создании разрежения в поршневой 5 или штоковой 6 камерах происходит всасывание перекачиваемой среды через всасывающие клапаны 7, а через нагнетательные клапаны 8 происходит нагнетание перекачиваемой среды из, соответственно, поршневых камер 5 и штоковых камер 6. Для уменьшения производительности насоса с помощью приводного штока 10 фиксируют нагнетательные клапаны 8 в поднятом положении, что исключает работу штоковых камер 6. В результате достигается режим работы двухцилиндрового поршневого насоса с цилиндрами двойного действия в режиме двухцилиндрового дифференциального насоса с описанной выше неравномерностью подачи перекачиваемой среды.
Настоящая полезная модель может быть использована в нефтедобывающей, газодобывающей промышленности и в других отраслях промышленности, где используются поршневые насосы с цилиндрами двойного действия.