СЕКЦИОННЫЙ СКВАЖИННЫЙ ДЛИННОХОДОВОЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Предлагаемая полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к секционным скважинным длинноходовым штанговым насосам, и предназначена для использования в нефтегазодобывающей промышленности.
В настоящее время большая часть фонда скважин с механизированной добычей, как в Украине, так и в других странах, эксплуатируется с помощью скважинных штанговых глубинных насосных установок (ШГНУ). На протяжении последних лет наблюдается непрерывное увеличение глубин как самих скважин, так и глубины погружения насосов ШГНУ. Но эффективность и надежность эксплуатации традиционных ШГНУ является недостаточной для повышения эффективности добычи нефти и уменьшения ее себестоимости, а потому были созданы длинноходовые скважинные насосные установки (ДСНУ). Одним из важнейших узлов ДСНУ является глубинный штанговый насос с длиной движения 15 и более метров, изготовление которого связано с необходимостью секционирования, то есть соединения отдельных секций непосредственно на скважине.
Наиболее близким к предлагаемому по количеству существенных признаков является секционный скважинный длинноходовой штанговый насос, содержащий цилиндр, выполненный в виде последовательно соединенных секций, и имеющий установленный в цилиндре полый плунжер с нагнетающим клапаном, а также всасывающий клапан /А.с. СССР №1193292, МПК 4 F 04 B 47/00, опубл. 23.11.1985 г. Бюл. №43/. Секции описанного цилиндра расположены в кожухе.
Секции цилиндра монтируют непосредственно на скважине, при этом возможны   определенные   нарушения   центрирования   секций,   которые компенсируются коническими формами полого плунжера и концевых участков секций. При этом во время движения плунжера конические поверхности плунжера
и взаимодействуют с коническими поверхностями концевых участков секций и, таким образом, центрируют смежные секции. Однако, процессе движения плунжера через места соединения секций, и плунжер и места соединения секций подвергаются повышенному износу. Кроме того, наличие кожуха и дополнительных элементов существенно усложняет конструкцию штангового насоса, что уменьшает его надежность и повышает его себестоимость.
В основу предлагаемой полезной модели поставлена задача создания такого секционного скважинного длинноходового штангового насоса, который был бы более надежным за счет упрощения конструкции и уменьшения износа плунжера и участков соединения смежных секций.
Предлагаемый, как и известный секционный скважинный длинноходовой штанговый насос, содержит цилиндр, выполненный в виде последовательно соединенных секций, и имеет установленный в цилиндре полый плунжер с нагнетающим клапаном, а также всасывающий клапан, а, в соответствии с предложением, смежные секции соединены между собой с помощью болтового фланцевого соединения, содержащего, по меньшей мере, два штифта-центратора, расположенных в сквозных соосных отверстиях, выполненных по окружности смежных фланцев, а каждый штифт-центратор изготовлен в виде стержня, имеющего центральный конический и крайние резьбовые участки.
Особенностью предлагаемого секционного скважинного длинноходового штангового насоса является и то, что оси сквозных соосных отверстий в смежных фланцах, в которых установлены штифты-центраторы, являются асимметричными относительно оси соединения смежных секций.
Фланец - это соединительная часть цилиндрических секций (труб), имеющая форму плоского кольца или диска с равномерно расположенными по окружности отверстиями для болтов, предназначенных для соединения фланцев смежных секций (труб) между собой по внешним плоскостям соответствующих фланцев. При этом головку каждого болта располагают снаружи одного фланца, а свободный конец болта закручивают в соответствующее резьбовое отверстие во втором фланце.
Сущность полезной модели поясняется схематическими чертежами.
На фиг.1 показан общий вид по продольному сечению секционного
скважинного длинноходового штангового насоса.
На фиг.2 показано продольное сечение участка соединения смежных секций.
На фиг.3 показан вид сверху на участок соединения смежных секций.
На фиг.4 показан штифт-центратор.
Секционный скважинный длинноходовой штанговый насос содержит цилиндр, верхний конец которого прикреплен к насосно-компрессорным трубам. Цилиндр выполнен в виде последовательно соединенных секций 1 и имеет установленный в цилиндре полый плунжер, содержащий два последовательно соединенных плунжера 2 и 3 с соответствующими нагнетающими клапанами 4 и 5. Использование в конструкции насоса сдвоенного плунжера 2 и 3 дает возможность существенно увеличить глубину спуска и надежность работы скважинного штангового насоса. Каждая секция 1 расточена и прошлифована под диаметр сдвоенного плунжера 2 и 3. На концах каждой секции 1 жестко закреплены (накручены на горячую посадку) в заводских условиях фланцы 6 и 7. Смежные секции 1 соединены соответствующими фланцами 6 и 7 между собой. Во фланцах 6 и 7 выполнены сквозные отверстия для болтов с внутренним шестигранным глухим отверстием в головке /не показаны/ для уменьшения габаритов фланцев. При этом во фланце 6 выполнено отверстие под головку болта, а соответствующее отверстие во фланце 7 снабжено резьбой для резьбовой части болта. Кроме того, во фланцах 6 и 7 выполнено по два сквозных отверстия 8, в каждом из которых установлен штифт-центратор, который одновременно проходит через соосно расположенные конические отверстия 8 во фланцах 6 и 7. Каждый штифт-центратор изготовлен в виде стержня, имеющего центральный конический 9 и крайние 10 и 11 резьбовые участки. Участок 11 предназначен для выпрессовывания штифта-центратора во время демонтажа насоса, а участок 10 предназначен для фиксации положения фланцев во время сборки насоса на скважине. Значения конусностей отверстий 8 и центральных участков 9 штифта-центратора одинаковы. Вертикальные оси двух сквозных отверстий 8, в которых установлены штифты-центраторы, являются асимметричными относительно оси соединенных секций 1, что обеспечивает создание оптимального центрирования смежных секций 1 во время монтажа цилиндра на скважине за счет возможности смещения фланцев 6 и 7 и совмещения осей смежных секций 1. Между фланцами 6 и 7 расположены
уплотнения, каждое из которых выполнено в виде бензо-маслостойкого кольца 12. Сдвоенный плунжер 2 и 3 насоса связан с приводом /не показан/ через штангу 13. В нижней секции 1 цилиндра расположен узел всасывающего клапана, выполненный в виде двух последовательно установленных клапанов 14 и 15.
Предварительно в заводских условиях попарно монтируют секции 1 цилиндра, проходят и шлифуют их под размер плунжера 2 в обоих направлениях через участок соединения секций 1. Затем после монтажа цилиндра из секций 1 в зафиксированном положении в заводских условиях одновременно во фланцах 6 и 7 выполняют конические отверстия 8 для штифтов-центраторов и размещают в них штифты-центраторы (фиг.4). В зафиксированном положении секции 1, отверстия 8 и соответствующие штифты-центраторы маркируют. Затем соединенные и маркированные секции 1, образующие цилиндр, разбирают и транспортируют к скважине, где выполняют монтаж с учетом маркировки.
Предлагаемый секционный скважинный длинноходовой штанговый насос работает так.
При движении сдвоенного плунжера 2 и 3 вверх из крайнего нижнего положения в направления крайнего верхнего положения нагнетательные клапаны 4 и 5 закрыты, что обеспечивает нагнетание жидкости из надплунжерного участка /не показан/ цилиндра в полость секций 1, а открытые всасывающие клапаны 14, 15 обеспечивают заполнение подплунжерного участка пластовой продукцией. Во время следующего движения сдвоенного плунжера 2 и 3 вниз из крайнего верхнего к крайнему нижнему положению всасывающие клапаны 14, 15 закрыты, а нагнетающие клапаны 4 и 5 открыты, что обеспечивает вытеснение жидкости с подплунжерного участка цилиндра к надплунжерному. Благодаря жесткости соединения смежных секций 1 цилиндра, их фиксации и центрированию штифтами-центраторами, обеспечивается плавное без заедания движение сдвоенного плунжера 2 и 3 по всей длине цилиндра.
Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет повысить точность соединения секций 1, существенно уменьшить износ сдвоенного плунжера 2 и 3 и участков соединения смежных секций 1 и, как следствие, повысить надежность скважинного штангового насоса. Кроме того, использование предварительно центрированных секций 1 и сдвоенного плунжера 2 и 3 позволяет увеличить
3
высоту подъема жидкости в скважине, а в случае использования пустотелых штанг, изготовленных в соответствии с декларационным патентом Украины на полезную модель №9471 /дата публикации 15.09.2005 г. Бюл.9/, и привода скважинного штангового насоса по заявке № u 2005 12122 от 16.12.2005 г. на выдачу декларационного патента Украины на полезную модель, есть возможность выполнить монтаж ДСНУ с ходом плунжера 15-25 метров и высотой подъема жидкости около 4000 метров при грузоподъемности ДСНУ 5-7 тонн и производительности до 40-60 м в сутки.