СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к насосам для подъема жидкостей с глубин и может быть использована для добычи нефти с большим содержанием газа штанговым насосом.
3
Известен скважинный штанговый насос (авторское свидетельство SU 983310, МПК  F04B 47/00, опубл. 22.07.1981), содержащий цилиндр, в полости которого установлен полый плунжер с обводным каналом, выведенным в полую штанговую колонну, и поплавковым клапаном, установленным в полости плунжера, и снабженный охватывающим его плавающим поршнем, имеющим проходное отверстие, расположенное с возможностью перекрытия его поплавковым клапаном.
Недостатком этого насоса является то, что поплавковый клапан, подвижный поршень и обводной канал установлены в подвижном плунжере, имеющем ограниченные размеры по диаметру, что усложняет конструкцию насоса, снижает его надежность и повышает его стоимость.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является скважинный штанговый насос (патент RU 2440513, МПК F04B 47/00 (2006.01),  опубл. 2012 г), содержащий цилиндр с размещенным в нем полым плунжером, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, насосную камеру с всасывающим клапаном и клапан стравливания газа - поплавковым клапаном, выполненным с запорным поплавковым элементом и расположенным над ним седлом. Цилиндр выполнен со стороны внутренней поверхности ступенчатым, перепускной канал с запорным поплавковым элементом выполнен в нижней части меньшей ступени цилиндра над насосной камерой, причем одно отверстие канала соединено с верхней частью насосной камеры, а другое отверстие канала соединено со скважиной.
Такая конструкция проще вышеописанной и позволяет уменьшить негативное влияние газа на работу насоса.
Однако, конструкция насоса сложна и ненадежна, что объясняется наличием ступенчатого цилиндра и третьего клапана с запорным поплавковым элементом.
Кроме того, для обеспечения возможности стравливания газа необходима установка такого специального насоса на скважине взамен имеющегося серийного скважинного насоса.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции и повышение надежности скважинного штангового насоса, обеспечивающего возможность стравливания газа в процессе добычи нефти с большим содержании газа. Другой задачей, решаемой при использовании предлагаемой конструкции, является обеспечение возможности оснащения имеющегося на скважине серийного скважинного насоса узлом стравливания газа.
Поставленная задача решается усовершенствованием скважинного штангового насоса, содержащего цилиндр с размещенным в нем полым плунжером, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, насосную камеру с всасывающим клапаном и клапан стравливания газа.
Это усовершенствование заключается в том, что в качестве клапана стравливания газа используется нагнетательный клапан, снабженный узлом задержки его закрытия.
Такое конструктивное выполнение насоса обеспечивает возможность стравливания газа в процессе добычи нефти с большим содержании газа насосом с двумя клапанами (всасывающим и нагнетательным) без дополнительного клапана, что упрощает конструкцию и повышает его надежность. Узлом задержки закрытия нагнетательного клапана можно оснастить имеющийся на скважине серийный скважинный насос.
Кроме того, узел задержки закрытия нагнетательного клапана может быть выполнен в виде толкателя, взаимодействующего с запорным элементом нагнетательного клапана и соединенного с полым плунжером с возможностью продольного перемещения относительно полого плунжера - вариант простой конструкции узла задержки закрытия нагнетательного клапана.
Кроме того, толкатель может быть установлен в цилиндре посредством разрезной втулки из бронзы - вариант простой конструкции обеспечивающей возможность продольного перемещения толкателя относительно полого плунжера без повреждения внутренней поверхности цилиндра.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображен предлагаемый скважинный штанговый насос при ходе плунжера вверх, на фиг.2 - то же при ходе плунжера вниз.
Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 с размещенным в нем полым плунжером 2, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан 3, насосную камеру 4 с всасывающим клапаном 5 и клапан стравливания газа. В качестве клапана стравливания газа используется нагнетательный клапан 3, снабженный узлом 6 задержки его закрытия. В приведенном варианте узел 6 задержки закрытия нагнетательного клапана 3 выполнен в виде толкателя 7, взаимодействующего с запорным элементом 8 нагнетательного клапана 6 и соединенного с полым плунжером 2 с возможностью продольного перемещения относительно него. Толкатель 7 установлен в цилиндре 1 посредством разрезной втулки 9 из бронзы.
Скважинный штанговый насос работает следующим образом.
В начале процесса всасывания (фиг.1), когда плунжер 2 начинает движение вверх, идет расширение объема насосной камеры 4 с падением давления, вызывающего открытие всасывающего клапана 5, через который в насосную камеру 4 поступает откачиваемая жидкость. Вместе с плунжером вверх движется узел 6 задержки закрытия нагнетательного клапана (втулка 9 с толкателем 7). При образовании свободного газа в насосной камере 4 в ней повышается давление, вызывающее открытие нагнетательного клапана 3 через который удаляется свободный газ. В насосной камере 4 происходит замещение свободного газа на поступающую через всасывающий клапан 5 откачиваемую скважинную жидкость. При движении плунжера 2 вниз (фиг.2) за счет повышенного трения наружной поверхности втулки 9 о внутреннюю поверхность цилиндра 1 происходит движение и плунжера 2 вниз относительно втулки 9 с толкателем 7. Толкатель 7, воздействуя на запорный элемент 8, открывает нагнетательный клапан 2, через который происходит стравливание газа. Дальнейшее перемещение плунжера 2 вниз происходит совместно с втулкой 9 и толкателем 7, и жидкость из насосной камеры 4 поступает через открытый нагнетательный клапан 3 в полость плунжера 2 и далее в колонну труб. При достижении плунжером 2 своего крайнего нижнего положения направление движения плунжера 2 меняется на противоположное и цикл повторяется.
Таким образом, использование предлагаемого скважинного штангового насоса обеспечивает возможность стравливания газа в процессе добычи нефти с большим содержании газа насосом с двумя клапанами (всасывающим и нагнетательным) без дополнительного клапана, что упрощает конструкцию и повышает его надежность. Узлом задержки закрытия нагнетательного клапана можно оснастить имеющийся на скважине серийный скважинный насос.