СПОСОБ БЕСШТАНГОВОЙ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО БЕСШТАНГОВОЙ ПЕРЕКАЧКИ ЖИДКОСТИ
METHOD OF RODLESS TRANSMISSION OF LIQUIDS AND DEVICE FOR RODLESS TRANSMISSION OF LIQUIDS

Изобретение относится к нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей отрасли и может быть использовано для перекачки любой жидкости в трубопроводах, насосно-компрессорных трубах с различными техническими характеристиками.
Известно устройство для бесштанговой перекачки жидкости, включающее верхний и нижний подпружиненный поршень. Устройство имеет возможность подачи воды вверх при помощи нижнего поршня, передвигаемого вверх пружиной, периодически сжимаемой давлением верхнего поршня на столб жидкости (см., например, SU 83736, 12.03.1962).
Известен способ бесштанговой перекачки жидкости, предусматривающий использование известного вышеописанного устройства.
Недостатком известных изобретений является низкая надежность работы.
Техническим результатом изобретений является повышение надежности работы устройства и эффективности способа.
Необходимый технический результат в части устройства заключается в том, что устройство для бесштанговой перекачки жидкости состоит из трех камер разного диаметра, соединенных муфтами, камеры представляют собой цилиндрические трубки, внизу второй камеры установлена пружина с закрепленным на ней большим поршнем, большой поршень имеет клапаны, на соединительной муфте между первой и второй камерами установлены клапаны, в третьей камере установлен малый поршень, малый и большой поршни соединены штоком, в третьей камере проделаны сквозные отверстия для перетока жидкости под углом более 45 градусов.
Необходимый технический результат в части способа заключается в использовании вышеописанного устройства, при этом перекачку жидкости осуществляют за счет разности объемов цилиндрических камер, обратный ход жидкости предотвращают закрытием клапанов под давлением жидкости между первой и второй камерами.
Способ включает передачу поступательного движения гидроволны внутри трубопровода или насосно-компрессорных труб (НКТ) от точки воздействия поршневого толкателя до точки установки устройства и возвратного движения жидкости в системе трубопровода или НКТ при действии упругих процессов, возникающих в устройстве. Перекачка жидкости осуществляется за счет разницы объемов продавочной и перекачиваемой жидкости. Желательно, чтобы продавочная жидкость обладала теми же физическими свойствами, что и перекачиваемая жидкость. Основными достоинствами данного способа и устройства являются: 1) перекачиваемая жидкость может обладать практически любыми физическими свойствами; 2) устройство может эксплуатироваться при любых технических характеристиках трубопровода или НКТ.
Работоспособность устройства обеспечивается по гидравлическому каналу и предусматривает использование на другом конце системы известных узлов - «поршневого толкателя» и клапанов для сбора перекачиваемой продукции, а также точной регулировки клапанов на «открытие-закрытие» по расчетному давлению в системе. Поршневой толкатель представлен в виде поршня и штока, установленного в трубе или НКТ. Движение поршня обеспечивается либо линейным двигателем типа «Линейный цилиндрический электромагнитный двигатель (изобретение №2454747), либо «Роторным двигателем (изобретение №2472017). В случае установки роторного двигателя в системе необходимо предусмотреть установку кривошипно-шатунного механизма для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (например, изобретение №2467276 «Кривошипно-кулисный механизм с поворачивающейся кулисой» или изобретение № 2365799 «Зубчато-рычажный преобразователь вращательного движения в возвратно-поступательное». Клапан для перелива излишков продукции в сборник может быть механическим или электрическим (например, изобретение №2467232 «Клапан запорный электроприводной»). Открытие-закрытие механического клапана регулируется за счет жесткости удерживаемой его пружины. Открытие-закрытие электроприводного клапана регулируется, например, за счет преобразователя частоты или за счет ограничителя хода поршня. Ограничение хода поршня обеспечивается правильной расстановкой уровней движения штока по расчетному предельному давлению. Также может быть установлена электрическая перемычка для аварийной остановки двигателя в случае резкого повышения или снижения давления в системе.
Общий вид устройства представлен на чертеже.
Устройство состоит из трех секций: I, II и III камеры. Камеры представлены трубами разной длины и диаметров, которые соединяются между собой специальными муфтами. Камера I фиксируется на специальных шайбах, которые приварены к камере III. Камера III может представлять часть трубопровода или НКТ, специально подготовленную для соединения с другими секциями. Камера II предназначена для разделения объемов жидкости и в ней устанавливается основной механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное движение. Основной механизм представляют два поршня - малый 1 и большой 2, которые устанавливаются в камере II и III соответственно их внутренним диаметрам и соединяются между собой штоком 3. Также к части основного механизма относится пружина 4, которая благодаря своим упругим свойствам обеспечивает возвратно-поступательное движение поршней, соединенных штоком.
Принцип действия устройства для бесштанговой перекачки жидкости заключается в следующем.
Поршневой толкатель давит на столб продавочной жидкости, жидкость по стволу трубы или НКТ поступает к устройству. Под давлением жидкости закрываются клапаны 6 и столб жидкости начинает двигать малый поршень 1. В свою очередь больший поршень 2 начинает двигаться вниз за счет соединения с малым поршнем штоком 4, открываются клапаны 5, через которые поступает жидкость в камеру II, заполняя ее. При движении вниз поршня 2 сжимается пружина 4. При разжатии пружины 4 жидкость из камеры II, создав давление внутри камеры, закрывает клапаны 5 и через клапаны 6 поступает в камеру I, где в дальнейшем через отверстия 7 для перекачки жидкости, расположенные под углом более 45°, попадает в камеру III и далее через колонну труб или НТК в сборник продукции. Из сборника продукция поступает к потребителю.
При одном цикле объем перекачиваемой продукции высчитывается по формуле:
доб
II
III
V=V-V,
II
2
где V=πR×S - объем в камере II;
R - радиус поршня 2;
S - ход штока 4;
III
2
V=πr×S - объем в камере III;
r - радиус поршня 1.