ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к штанговым насосам для добычи нефти и других жидкостей из скважин и предназначена для добычи жидкости и нефти из скважин с больших глубин, в том числе с любым содержанием абразивных и агрессивных включений.
Известны конструкции штанговых глубинных насосов (см. например, Нефтепромысловое оборудование. Справочник под редакцией Бухаменко Е.Н., Издательство «НЕДРА», Москва, 1990 г., стр. 53, 72, 79). В известных штанговых глубинных насосах имеется цилиндр, расположенный в нефтяной скважине, плунжер, входящий в отверстие цилиндра с малым радиальным зазором, гирлянда штанг, соединенных нижним концом с плунжером, а верхним - с приводом, находящимся на поверхности.
Недостатками этих насосов является обязательное наличие зазора между плунжером и цилиндром. В зазор проникает перекачиваемая жидкость и увлекает с собой абразивные частицы, которые всегда присутствуют в жидкости. Частицы изнашивают стенки трущихся пар и увеличивают первоначальный зазор все более. Интенсивность износа возрастает и возможно заклинивание, когда частиц много и они достаточно крупные и прочные. В этом случае есть риск поломки штанг. В других случаях утечки возрастают настолько, что подача нефти прекращается.
В качестве прототипа заявителем выбран известный штанговый глубинный насос (RU 120472 U1, МПК F04B 47/00, опубл. 20.09.2012), состоящий из неподвижного цилиндра, плунжера, соединенного гирляндой штанг с расположенным на поверхности приводом, и выполненного с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра, при этом в плунжере имеется круговая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо, состоящее из прилегающих друг к другу своими полками T-образных сегментов с установленными между ними уплотнительными вставками, при этом сегменты и упомянутые вставки прилегают наружными поверхностями к внутренней поверхности цилиндра без зазора, а со стороны внутренних поверхностей упомянутых сегментов и вставок выполнено кольцевое уплотнение, разделяющее полость круговой канавки на две части, одна из которых соединена с полостью высокого давления, а другая с полостью низкого давления.
Основным недостатком прототипа является сложность профиля кольцевого уплотнения, усложняющего процесс сборки насоса, при этом конструкция кольцевого уплотнения не обеспечивает в полной мере защиту от потерь рабочей жидкости при ее перекачке.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является снижение трудоемкости сборки насоса, а также повышение защиты от утечек рабочей жидкости при использовании насоса.
Техническим результатом является упрощение конструкции насоса при одновременном повышении его надежности.
Заявленный технический результат достигается путем использования штангового глубинного насоса, состоящего из неподвижного цилиндра, плунжера, соединенного гирляндой штанг с расположенным на поверхности приводом, и выполненного с возможностью возвратно-поступательного движения внутри цилиндра, при этом в плунжере имеется круговая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо, состоящее из прилегающих друг к другу T-образных сегментов, сопряженных своими наружными поверхностями с внутренней поверхностью цилиндра без зазоров, а своими внутренними поверхностями с кольцевым уплотнением, разделяющим полость круговой канавки на две части, одна из которых соединена с полостью высокого давления, а другая с полостью низкого давления, причем, согласно полезной модели, прилегающие T-образные сегменты образуют между собой ответную ступенчатую пару.
Выполнение уплотнительного кольца с образованием между прилегающими T-образными сегментами ответных ступенчатых пар позволяет уменьшить общее количество составных элементов уплотнительного кольца, упрощая таким образом конструкцию насоса, при этом указанная конструкция T-образных сегментов благодаря разнице площадей полок обеспечивает их плотное беззазорное прижатие, исключая, таким образом, вероятность потери рабочей жидкости при перекачке.
T-образные сегменты уплотнительного кольца могут быть выполнены из нирезиста, являющегося прочным, износостойким, коррозионно-стойким и антифрикционным материалом.
Сегменты могут быть прижаты к поверхности цилиндра кольцевой пружиной, увеличивающей плотность прилегания уплотнительного кольца к цилиндру.
Сущность технического решения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображен штанговый глубинный насос в продольном разрезе;
на фиг. 2 - кольцевое уплотнение в развертке.
Штанговый плунжерный насос (фиг. 1) содержит цилиндр 1, плунжер 2, гирлянду штанг 3 соединяющих плунжер с приводом, расположенным на поверхности. В круговой канавке плунжера установлено металлическое уплотнительное кольцо 4, состоящее из T-образных сегментов 5 (фиг. 2), попарно прилегающих друг к другу полками 6 и прилегающими к внутренней поверхности цилиндра без зазоров. Полости круговых канавок 7 разделены уплотняющей перегородкой 8 на две части, одна из которых 9 соединена с полостью высокого давления, а другая 10 с полостью низкого давления.
Штанговый плунжерный глубинный насос работает следующим образом. Колонна штанг 3 совершает возвратно-поступательное движение под действием привода, расположенного на поверхности (на чертеже не позан). При движении плунжера 2, соединенного с колонной штанг 3, вверх, нефть заполняет полость между цилиндром 1 и плунжером 2. При этом под давлением жидкости, действующей на внутреннюю поверхность сегментов, сегменты 5 прижимаются к цилиндру 1. При ходе плунжера 2 вниз нефть перетекает из полости под плунжером в полость над плунжером. При повторном движении вверх процесс повторяется. Нефть поступает на поверхность через колонну штанг 3.