ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС
BOTTOM-HOLE PUMP

Изобретение относится к технике добыче нефти, в частности к глубинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.
Известен глубинный насос (SU539160A1, F04B 47/00, 1976) со смазкой зазора между плунжером и цилиндром добываемой жидкостью через наклонные каналы в плунжере.
Недостатком является подача добываемой жидкости, содержащей механические примеси, в зазор между плунжером и цилиндром.
Известен скважинный дозатор реагента (SU1320509A1, F04B 47/02, 1987). Устройство содержит скважинный насос, включающий цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами. Насос связан через промежуточную камеру с заполненным реагентом контейнером, закрытым крышкой, в которой выполнен канал для прохода реагента из контейнера в промежуточную камеру. Канал снабжен эжектором и связан с калиброванным трубопроводом, а всасывающий клапан снабжен подпружиненным штоком-толкателем. Во время работы насоса реагент из контейнера поступает в промежуточную камеру, где смешивается со скважинной жидкостью, а затем - на прием насоса. Поскольку скважинная жидкость содержит механические частицы, они попадают зазор плунжер-цилиндр.
Известное устройство не предохраняет от износа пару плунжер-цилиндр при попадании в зазор между ними механических частиц и не предотвращает утечек скважинной жидкости, что снижает долговечность и надежность работы насоса. При эксплуатации малодебитных скважин работа насоса может быть неэффективна из-за недостаточной скорости струи в эжекторе.
За прототип принят глубинный штанговый насос (RU2211372C1, F04B 47/00, 2003), включающий цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью. Контейнер снабжен обратным клапаном и крышкой с каналом для прохода технологической жидкости и отверстия для входа скважинной жидкости. В цилиндре выполнены, по меньшей мере, два отверстия, одно из которых закрыто упругой диафрагмой с ограничителем, охватывающей нижнюю часть цилиндра. Второе отверстие сообщено с кольцеобразной полостью, образованной цилиндром и кожухом, в котором размещен насос, при этом канал для прохода технологической жидкости сообщен с кольцеобразной полостью и снабжен обратным клапаном. Отверстия для входа скважинной жидкости выполнены в крышке контейнера. Крышка контейнера выполнена в виде переводника. При ходе плунжера вверх в полости под плунжером создается разряжение, которое передается в полости диафрагмы и кольцевую полость между цилиндром и кожухом. Обратный клапан в крышке открывается, технологическая жидкость поступает в кольцевую полость. При ходе плунжера вниз давление в этих полостях повышается, и технологическая жидкость через верхнее отверстие поступает в зазор между плунжером и цилиндром.
Недостатком прототипа является то, что упругая диафрагма со временем может растрескиваться и разрываться. Это снижает долговечность и надежность работы насоса.
Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности работы глубинного штангового насоса.
Указанная задача решается тем, что глубинный штанговый насос включает цилиндр с плунжером и всасывающим и нагнетательным клапанами, в нижней части которого размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный обратным клапаном и крышкой с каналом для прохода технологической жидкости, отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости в зазор плунжерной пары и для входа скважинной жидкости на прием насос. Согласно изобретению на нижнем конце плунжера выполнена кольцевая проточка, а в верхнем конце цилиндра выполнено отверстие, совпадающее с проточкой на плунжере при его верхнем крайнем положении и сообщающее кольцеобразную полость, образованную цилиндром и кожухом с расширенным зазором в плунжерной паре, причем контейнер снабжен разделительным подпружиненным поршнем.
На чертеже  представлен общий вид глубинного штангового насоса.
Глубинный штанговый насос состоит из цилиндра 1 с плунжером 2 и всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами. Цилиндр 1 с плунжером 2 размещены в кожухе 5, образующим с цилиндром кольцеобразную полость 6. На нижнем конце плунжера выполнена кольцевая проточка 7, предназначенная для облегчения прохода вязкопластичной смазки в зазор между цилиндром 1 и плунжером 2. В верхнем конце цилиндра 1, совпадающим с кольцевой проточкой 7, на плунжере при его верхнем крайнем положении выполнено отверстие 8, которое сообщает кольцеобразную полость 6 с зазором между цилиндром 1 и плунжером 2. Снизу кожуха размещен контейнер 9, заполненный технологической жидкостью 10 (вязкопластичной смазкой). Контейнер 9 снабжен крышкой 11, выполненной в виде переводника, в крышке выполнен канал 12 для прохода вязкопластичной смазки в кольцеобразную полость 6. Канал 12 снабжен обратным клапаном 13. Для входа скважинной жидкости в крышке выполнено отверстие 14. Снизу контейнер снабжен поршнем 15 с пружиной 16 и обратным клапаном 17. Подпружиненный поршень 15 позволяет проталкивать вязкопластичную смазку 10 в канал 12 и дальше в кольцевую полость 6 между цилиндром 1 и кожухом 5.
Глубинный штанговый насос работает следующим образом.
При ходе вверх в полости плунжером 2 создается разряжение, из-за которого открывается всасывающий клапан 3 и откачиваемая жидкость, через отверстие 14, поступает в подплунжерное пространство. Одновременно с этим при достижении кольцевой проточки 7 одного горизонтального уровня с отверстием 8 в цилиндре 1, через отверстие 8 в расширенный зазор, образованный кольцевой проточкой 7, будет нагнетаться технологическая жидкость (вязкопластичная смазка) 10 из контейнера 9, через нагнетательный клапан 13, расположенный в крышке 11 контейнера 9, за счет движения поршня 15 приводимого в движение энергией сжатой пружины 16. Разряжение при движении поршня 15 вверх компенсируется за счет всасывания пластовой жидкости 18 через обратный клапан 17, расположенный внизу кожуха 5.
При ходе вниз, за счет увеличения давления в подплунжерном пространстве всасывающий клапан 3 закрывается, а нагнетательный клапан 4 открывается и через него жидкость перетекает из подплунжерного пространства наверх. При этом за счет изменения положения кольцевой проточки 7, относительно отверстия 8, нагнетание вязко-пластичной смазки прекращается.
Затем цикл повторяется.
Положительный эффект заключается в повышении надежности и долговечности работы глубинного штангового насоса за счет упрощения конструкции, в которой движение технологической жидкости в зазор пары плунжер - цилиндр происходит как за счет разряжения в подплунжерном пространстве, так и за счет движения вверх подпружиненного поршня, установленного внизу кожуха. А также расширенный зазор за счет кольцевой проточки на плунжере облегчает проход смазки для пары плунжер-цилиндр и увеличивает ее объем.