ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к отрасли нефтедобывающей промышленности и предназначена для добычи нефти с наклонных и горизонтально расположенных участков наклонных скважин.
Известен глубинный штанговый насос (патент РФ №2233995, опубл. 10.08.2004), содержащий цилиндр со всасывающим клапаном и плунжер с нагнетательным клапаном. Всасывающий и нагнетательный клапана состоят из корпуса, выполненного полым, шарика, седла и седлодержателя. Корпус нагнетательного клапана снабжен толкателем, установленным с возможностью взаимодействия с шариком этого клапана. Указанным насосом невозможно добывать нефть с наклонных и с горизонтально расположенных участков наклонных скважин. Наиболее близким к предложенному устройству является глубинный штанговый насос (патент РФ на пол. модель №157506, опубл. 10.12.2015), содержащий цилиндр со всасывающим клапаном и плунжер с нагнетательным клапаном, причем всасывающий и нагнетательный клапана состоят из корпуса, выполненного полым, шарика, седла и седлодержателя, причем корпус всасывающего и нагнетательного клапанов снабжен отдельным, подпружиненным пружиной сжатия, толкателем с цилиндрическим выступом. В известном насосе, расположенном наклонно или горизонтально, шарики всасывающего и нагнетательного клапанов не сразу садятся на свои седла. Из-за гравитационной силы они находятся в нижней части полости корпуса и при посадке на седло вначале ударяются в нижнюю часть рабочей поверхности седла и только потом закрывают отверстие своего седла. При переходе шарика с нижней части корпуса вверх к рабочей поверхности седла часть нефти успевает переместиться за седло. Из-за такой посадки шарика на седло снижается производительность насоса.
Технической задачей полезной модели является повышение производительности при добыче нефти с наклонных и горизонтально расположенных участков наклонных скважин. Поставленная техническая задача решается тем, что в глубинном насосе, содержащем цилиндр со всасывающим клапаном и плунжер с нагнетательным клапаном, причем всасывающий и нагнетательный клапана состоят из корпуса, выполненного полым, шарика, седла и седлодержателя, причем корпус всасывающего и нагнетательного клапанов снабжен отдельным, подпружиненным пружиной сжатия, толкателем с цилиндрическим выступом, новым является то, что в полость корпусов всасывающего и нагнетательного клапанов установлена втулка, выполненная с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру соответствующего корпуса всасывающего и нагнетательного клапанов, и внутренним диаметром, равным диаметру соответствующего шарика, при этом каждый шарик имеет возможность движения вдоль отверстия втулки, причем на каждой втулке со стенки отверстия выполнена коническая выборка, соосная втулке и расширяющаяся в сторону толкателя, причем на каждой втулке со стороны седла выполнены три одинаковые продольные выборки, причем глубина каждой выборки меньше высоты втулки.
На фиг. 1 схематично изображен глубинный штанговый насос в продольном разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.
a
h
Глубинный насос содержит цилиндр 1 (фиг. 1) со всасывающим клапаном 2 и плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4. Эти клапана 2 и 4 состоят из корпуса 5 и 6, выполненного полым с полостью 7, шарика 8 и 9, седла 10 и 11 и седлодержателя 12 и 13. Корпус 5 всасывающего клапана 2 и корпус 6 нагнетательного клапана 4 снабжен отдельным, подпружиненным пружиной сжатия 14, толкателем 15 с цилиндрическим выступом 16. В полость корпусов 5 и 6 всасывающего и нагнетательного клапанов установлена втулка 17 и 18. Каждая втулка выполнена с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру соответствующего корпуса всасывающего и нагнетательного клапанов. Внутренний диаметр втулки 17 равен диаметру шарика 8. Каждый шарик 8 и 9 имеет возможность движения вдоль отверстия 19 своей втулки. На каждой втулке 17 и 18 со стенки отверстия 19 выполнена коническая выборка 20, соосная втулке и расширяющаяся в сторону толкателя. На втулке 17 и 18 со стороны седла выполнены три одинаковые продольные выборки 21. По этим выборкам нефть движется после открытия всасывающего и нагнетательного клапанов. Для обеспечения жесткости выступов 22, образованных выборками 21, глубина  каждой выборки 21 выбрана меньше высоты  втулки. При этом на втулке образуется кольцевая часть 23 и выступы 22 соединены между собою этой частью 23.
Работает глубинный штанговый насос следующим образом.
При движении плунжера 3 по полости цилиндра 1 вправо, нагнетательный клапан 4 закрыт. Его шарик 9 прижат к седлу 11 под действием пружины сжатия 14 и давления нефти. Поэтому плунжер 3 перемещает нефть по полости цилиндра 1 вправо. При этом в полости цилиндра 1, находящейся левее от плунжера 3, создается разряжение. Вследствие этого шарик 8 всасывающего клапана 2 вместе с толкателем 15 перемещаются вправо, сжимая пружину сжатия 14. Таким образом открывается всасывающий клапан 2 и нефть проходит через отверстие седла 10, продольные выборки 21 втулки 17, пространство между толкателем 15 и конической стенкой 24 кольцевой части 23 втулки 17 и через проходные каналы 25 корпуса 5. Затем нефть поступает в полость цилиндра 1 между всасывающим и нагнетательными клапанами 2 и 4. После достижения плунжером 3 крайней правой точки, он начинает перемещаться влево. При этом шарик 8 всасывающего клапана 2 под действием пружины сжатия 14 перемещается влево по полости отверстия 19 втулки 17 и закрывает отверстие седла 10. Поэтому нефть не проходит влево через всасывающий клапан 2. При этом шарик 9 нагнетательного клапана 4 вместе с толкателем 15 перемещается относительно корпуса 6 вправо, сжимая пружину сжатия 14. Таким образом открывается нагнетательный клапан 4 и нефть проходит через отверстие седла 11, выборки 21 втулки 18, пространство между толкателем 15 и конической стенкой 24 кольцевой части 23 втулки 18 и через проходные каналы 25 корпуса 6. Затем нефть поступает в полость цилиндра 1, находящуюся правее корпуса 6 нагнетательного клапана 4. После достижения плунжером 3 крайней левой точки, он начинает перемещаться вправо и работа глубинного штангового насоса происходит аналогично вышеописанному.
В предлагаемом глубинном насосе, шарики всасывающего и нагнетательного клапанов при посадке на свои седла движутся по отверстиям своих втулок прямолинейно, т.к. они имеет возможность движения вдоль втулки. Из-за этого шарики садятся на свои седла быстрее, чем шарики прототипа, где шарики перед посадкой на седло переходят с нижней части корпуса вверх к рабочей поверхности седла. Благодаря снижению времени закрытия всасывающего и нагнетательного клапанов, в предлагаемом глубинном насосе, по сравнению с прототипом, повышается производительность.
Список использованной информации: патент РФ на изобр. №2233995, опубл. 10.08.2004; патент РФ на пол. модель №157506, опубл. 10.12.2015.