СКВАЖИННЫЙ НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин.
Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат для добычи нефти, содержащий масляный насос с приводом от погружного электродвигателя с компенсатором, гидродвигатель для привода рабочего поршневого насоса. Рабочий поршневой насос состоит из двух, жестко соединенных посредством промежуточного штока, поршневых цилиндров с всасывающими клапанами, размещенными в поршнях, и нагнетательным клапаном. (Патент РФ №2235907, 14.04.2003)
Недостатком известной конструкции является сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления и низкая надежность в эксплуатации.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является скважинный насос двойного действия, состоящий из верхней и нижней пары цилиндров и плунжеров. Цилиндры последовательно соединены между собой муфтами, плунжеры жестко соединены между собой штоком. Диаметр верхнего цилиндра имеет больший размер, чем диаметр нижнего цилиндра. Плунжер большего диаметра полый и имеет нагнетательный клапан. Плунжер меньшего диаметра выполнен в виде монолитного штока и соединен с приводом посредством полированного штока. Пространство цилиндра под плунжером меньшего диаметра постоянно соединено с затрубным кольцевым пространством. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей цилиндр большего диаметра. Перепускная магистраль соединяется с полостью под верхним плунжером и полостью над нижним плунжером. Пространство цилиндра над плунжером большего диаметра соединено с затрубным кольцевым пространством посредством отверстий в корпусе и всасывающего клапана, установленного в перегородке с отверстием для прохода нефти из скважины в цилиндр большего диаметра и отверстием для прохода нефти из перепускной магистрали в колонну насосно-компрессорных труб (см. патент РФ №139596, кл. F04B 47/08, 20.04.2014).
Недостатком известной конструкции является то, что за один двойной ход плунжеров происходит выкачивание количества жидкости равное объему верхнего (большего) цилиндра. Нижний (меньший) цилиндр заполняется жидкостью из верхнего цилиндра. В результате объемы цилиндров насоса используются недостаточно эффективно, что снижает производительность насоса.
Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение производительности скважинного насоса.
Указанная техническая задача решается тем, что скважинный насос двойного действия содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса, рабочий насос, соединенный с приводом гладким штоком, рабочий насос состоит из двух рабочих цилиндров, последовательно соединенных между собой, и двух полых плунжеров с установленными на них нагнетательными клапанами, соединенных между собой штоком, нижний плунжер соединен посредством гладкого штока с приводом рабочего насоса, полость над верхним плунжером через верхний всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под нижним плунжером через нижний всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под верхним плунжером соединена с полостью над нижним плунжером и с перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей верхний цилиндр, перепускная магистраль соединена с выкидной линией насоса.
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели между нижним цилиндром и приводом рабочего насоса расположена камера с всасывающим клапаном с отверстием, через который герметично проходит гладкий шток.
В результате в процессе работы при двойном ходе плунжеров происходит попеременное выкачивание всего объема жидкости из каждого цилиндра. Тем самым, повышается производительность насоса.
На фиг. 1 изображен погружной скважинный насос двойного действия, продольный разрез.
На фиг. 2 - вариант насоса с всасывающим клапаном, расположенным на штоке.
Скважинный насос двойного действия содержит кинематически связанные между собой погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой 2, привод рабочего насоса 3 и рабочий насос, включающий нижний цилиндр 4 с полым плунжером 5, и верхний цилиндр 6 с полым плунжером 7, снабженным нагнетательным клапаном 8. Плунжеры соединены между собой штоком 9. Плунжер 5 соединен с приводом посредством гладкого штока 10. Пространство цилиндра 4 под плунжером 5 соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного всасывающего клапана 11. Рабочий насос крепится к приводу 3 с помощью основания 12, в котором установлены уплотнения 13, препятствующие попаданию пластовой жидкости внутрь привода. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью 14, образованной посредством оболочки 15, с внешней стороны охватывающей цилиндр 6. Перепускная магистраль 14 соединяется с полостью под плунжером 7 и полостью над плунжером 5 посредством, как минимум, одного отверстия 16, расположенного в муфте 17, соединяющей верхний 6 и нижний 4 цилиндры. Пространство цилиндра 6 над плунжером 7 соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного отверстия 18 и всасывающего клапана 19, установленного в перегородке 20 с отверстием 21 для прохода нефти из полости над всасывающим клапаном 19 в цилиндр 6 и отверстием 22 для прохода нефти из перепускной магистрали 14 в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 23. Полый плунжер меньшего диаметра 5 снабжен нагнетательным клапаном 24. В верхней части рабочего насоса расположена ловильная головка 25, в которую может быть установлен обратный клапан 26. Привод 3 скважинного насоса двойного действия может представлять собой гидропривод, шарико-винтовую передачу или другую передачу, преобразующую вращательное движение в возвратно-поступательное. Также в качестве привода может быть использован линейный электродвигатель.
На фигуре 2 показан вариант исполнения, когда в нижней части рабочего насоса между нижним цилиндром 4 и основанием 12 расположена камера 27 с всасывающим тарельчатым клапаном 28, который установлен на гладком штоке 10. Для предотвращения протечек гладкому по штоку 10, всасывающий тарельчатый клапан 28 снабжен уплотнением 29.
Скважинный насос двойного действия работает следующим образом.
При спуске насоса в скважину добываемая жидкость поступает в полость над полым плунжером 7 цилиндра 6 рабочего насоса соответственно через отверстия 18 и 21. Одновременно, жидкость поступает в полость под полым плунжером 5 цилиндра 4. Под действием гидростатического давления всасывающие 11 и 19 и нагнетательные 8 и 24 клапаны открываются, и жидкость заполняет колонну НКТ 23 до уровня жидкости в затрубном кольцевом пространстве скважины.
При включении погружного электродвигателя 1, крутящий момент через кинематически связанную с ним гидрозащиту 2 передается на привод рабочего насоса 3, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. При движении плунжеров 5 и 7,соединенных между собой штоком 9, вверх всасывающий клапан 19 закрыт, а нагнетательный клапан 8 открыт.Одновременно, всасывающий клапан 11 открыт, а нагнетательный клапан 24 закрыт.Пластовая жидкость вытесняется плунжером 5 из полости цилиндра 4, а затем через отверстие 16 в муфте 17, перепускную магистраль 14, отверстие 22, обратный клапан 26 и колонну НКТ 23, вытесняется на поверхность. При этом пространство под плунжером 5 заполняется пластовой жидкостью через всасывающий клапан 11. При движении плунжеров 5 и 7, соединенных между собой штоком 9, вниз всасывающий клапан 19 открыт, а нагнетательный клапан 8 закрыт.Одновременно, всасывающий клапан 11 закрыт, а нагнетательный 24 открыт.Пластовая жидкость вытесняется плунжером 7 из полости цилиндра 6, а затем через отверстие 16 в муфте 17, перепускную магистраль 14, отверстие 22, обратный клапан 26 и колонну НКТ 23, вытесняется на поверхность. При этом пространство над плунжером 7 заполняется пластовой жидкостью через всасывающий клапан 19 и отверстия 18 и 21.
При варианте исполнения с тарельчатым клапаном, при движении плунжеров вверх клапан 28 открыт и пластовая жидкость через отверстия в основании 12 и камере 27 поступает в полость под нижним плунжером 5. При движении плунжеров вниз клапан 28 закрыт.
Приведенные технические решения позволили повысить производительность скважинного насоса.