НЕФТЯНОЙ ДИАФРАГМЕННЫЙ НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к нефтяным диафрагменным насосным агрегатам для добычи нефти из малодебитных скважин.
Известна насосная установка для добычи различного рода жидкостей из глубоких скважин, содержащая гидроприводной диафрагменный насос, включающий рабочий цилиндр с одной или несколькими плоскими диафрагмами, закрепленными по периметру на ложементах с отверстиями для прохода рабочей жидкости, всасывающим и нагнетательным клапанами, причем привод насоса осуществляют от станка - качалки за счет веса колонны штанг, соединенной с плунжером, вытесняющим рабочую жидкость под диафрагму через отверстия в ложементе (см. патент RU №2090779, кл. F04B 47/02, 20.09.1997).
Однако при работе насосной установки возможны повреждения диафрагм в отверстиях ложемента и местах закрепления. Кроме того, напорная характеристика насоса ограничена весом колонны штанг, а шариковые клапаны не позволяют его эксплуатацию в искривленных скважинах.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с шариковыми всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас эластичную диафрагму с закрепленными концами (см. патент на полезную модель RU №52125, кл. F04B 47/08, 10.03.2006).
Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации концы диафрагмы часто выходят из строя в связи с защемлением в зазоре между диафрагмой и цилиндром рабочего насоса в процессе всасывания, а шариковые всасывающий и нагнетательный клапаны не позволяют эксплуатировать насос в скважинах с увеличенным углом наклона или в горизонтальных скважинах.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение возможности повреждения диафрагмы в результате ее защемления при работе нефтяного диафрагменного насосного агрегата, а также обеспечение возможности эксплуатации насоса в искривленных и горизонтальных скважинах.
Технический результат заключается в повышении ресурса работы нефтяного диафрагменного насосного агрегата и расширении его функциональных возможностей путем обеспечения возможности работы, как в вертикальных, так и в искривленных и горизонтальных скважинах.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что нефтяной диафрагменный насосный агрегат содержит гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас эластичную диафрагму с закрепленными концами, при этом цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками, перфорированным цилиндрическим каркасом, на концах которого посредством конических втулок закреплены концы диафрагмы, и переходниками, соединенными между собой трубкой, установленной внутри перфорированного цилиндрического каркаса, причем каждая коническая втулка снабжена, по крайней мере, один тарельчатым клапаном, всасывающий клапан сообщен со стороны выхода из него через один из переходников с полостью диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью диафрагмы, гидродвигатель выполнен с подпитывающим клапаном, который соединен с емкостью для масла, и предохранительным клапаном, который соединен с поршневой полостью гидродвигателя через полый шток.
Предпочтительно всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены золотникового типа.
Снабжение конических втулок тарельчатыми клапанами, подпружиненными со стороны подвода рабочей жидкости, позволяет ограничить объем заполнения полости внутри диафрагмы при увеличении ее размера в осевом направлении путем их закрытия. Кроме того, с наружной поверхности диафрагмы замкнутый объем рабочей жидкости выравнивает усилие в местах закрепления ее концов, что увеличивает ее ресурс. Кроме того, снабжение насоса для восполнения утечки рабочей жидкости из полости штока подпитывающим клапаном, настроенным на давление 5÷10 атм, и предохранительным клапаном, размещенным на конце штока и настроенным на давление меньше на 15-20 атм, чем предохранительный клапан, позволяет стабилизировать работу гидродвигателя, а, следовательно, и нефтяного диафрагменного насосного агрегата.
На фиг.1 представлен продольный разрез нефтяного диафрагменного насосного агрегата.
На фиг.2 представлен увеличено фрагмент фиг.1 в месте закрепления диафрагмы на перфорированном цилиндрическом каркасе.
Нефтяной диафрагменный насосный агрегат содержит диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус 1, в котором размещена выполненная в виде обечайки цилиндрическая эластичная диафрагма 2, концы которой закреплены на перфорированном цилиндрическом каркасе 3 коническими втулками 4, которые снабжены тарельчатыми клапанами 5, подпружиненными пружинами 6 посредством толкателя 7 и упорной втулки 8. На поверхности втулок 4 установлены уплотнительные кольца 9, а между эластичной диафрагмой 2 и перфорированным цилиндрическим каркасом 3 размещен эластичный цилиндрический демпфер 10.
Внутри перфорированного цилиндрического каркаса 3 размещена трубка 11, соединяющая нижнюю 12 и верхнюю 13 полости между собой при помощи переходников 14 и 15 снабженных для этого отверстиями и уплотненных кольцами 16 и 17 и 18.
В нижней крышке 19 цилиндрического корпуса 1 размещен подпружиненный золотниковый всасывающий клапан 20, установленный в седле 21, при этом в нижней крышке 19 со стороны входа во всасывающий клапан 20 выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости.
Подвод масла к диафрагме 2 из емкости для масла осуществляется через отверстия 22.
В верхней крышке 23 цилиндрического корпуса 1 размещен золотниковый нагнетательный клапан 24, установленный в седле 25 и подпружиненный пружиной 26. Верхняя крышка 27 гидродвигателя соединена заполненным маслом цилиндром 28 с нижней крышкой 19 цилиндрического корпуса 1. В крышке 27 гидродвигателя установлен подпитывающий клапан 29, а для ограничения объема масла в штоковой полости на конце полого штока 30 установлен предохранительный клапан 31, связанный через полый шток 30 с поршневой полостью 32 гидродвигателя.
Скважинный насосный агрегат спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны).
Нефтяной диафрагменный насосный агрегат работает следующим образом.
Перед погружением нефтяного диафрагменного насосного агрегата в скважину гидропривод и полость цилиндрического корпуса 1 снаружи диафрагмы 2 заполняются маслом при выдвинутом полом штоке 30 гидродвигателя (на фиг.1 показано штрих-пунктирными линиями).
В процессе работы нефтяного диафрагменного насосного агрегата пластовая жидкость поступает через отверстия в нижней крышке 19 цилиндрического корпуса 1 во всасывающий клапан 20 и далее через последний внутрь диафрагмы 2 при обратном ходе штока 30 (перемещение полого штока 30 вниз) гидродвигателя. После заполнения диафрагмы 2 пластовой жидкостью ее поверхность вступает в контакт с тарельчатыми клапанами 6, закрывая их. При выдвижении штока 30 (движение полого штока 30 вверх) гидродвигателя в полость цилиндра 28, заполненную маслом, клапаны 6 открываются за счет давления, вызванного уменьшением объема этой полости, и масло по отверстиям 22 в направляющих тарельчатых клапанах заполняет полость цилиндрического корпуса 1 снаружи диафрагмы 2, вытесняя пластовую жидкость из диафрагмы 2 через нагнетательный клапан 24 в колонну насосно-компрессорных труб, на которых подвешен скважинный насосный агрегат.
В случае утечки масла из этой полости в гидродвигатель через уплотнение штока 30 открывается подпитывающий клапан 29, соединенный с емкостью для масла (на чертеже не показана) гидродвигателя. Через предохранительный клапан 31, установленный в полом штоке 30, в случае увеличения давления производят слив масла в поршневую полость 32 гидродвигателя.
Настоящий нефтяной диафрагменный насосный агрегат может быть использован в нефтедобывающей промышленности и преимущественно там, где производят добычу жидких сред из вертикальных, искривленных и горизонтальных скважин.