Скважинный штанговый насос

Полезная модель относится к области насосостроения и может быть применена для добычи нефти из нефтяных наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали и нефтяных скважин с пластовой жидкостью высокой вязкости.
В качестве прототипа полезной модели взят скважинный штанговый насос, состоящий из соединенных между собой верхнего и нижнего цилиндров разного диаметра с размещенными в них плунжерами, штока, соединяющего плунжеры, нагнетательного и перепускного клапана, кожуха со всасывающим клапаном, заглушки нижнего цилиндра, вакуумной камеры, образованной, в подплунжерной зоне нижнего цилиндра (Ивановский В.Н. и др. "Оборудование для добычи нефти и газа", Москва, "Нефть и газ" РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2003, ч. 2, с. 279).
Недостатком данного скважинного штангового насоса является сложность демонтажа насоса из-за невозможности слить жидкость, находящуюся внутри насосно-компрессорных труб (НКТ) и в самом насосе, при подъеме скважинного оборудования на поверхность, что осложняет проведение ремонтных работ по замене насоса при выходе его из строя.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении демонтажа скважинного штангового насоса из скважины, в частности, при проведении ремонтных работ по его замене.
Технический результат достигается тем, что скважинный штанговый насос состоит из соединенных между собой верхнего и нижнего цилиндров разного диаметра с размещенными в них плунжерами; штока, соединяющего плунжеры; нагнетательных и перепускного клапанов; кожуха со всасывающим клапаном; заглушки нижнего цилиндра; вакуумной камеры, образованной в подплунжерной зоне нижнего цилиндра, при этом согласно полезной модели между верхним и нижним цилиндрами установлен корпус со сливными отверстиями, внутри которого размещена подвижная втулка с уплотнительными кольцами, соединенная при помощи полой гайки, цанги с лепестками, а на штоке, соединяющем верхний и нижний плунжеры, установлен упор цанги с ограничителем.
На фиг. 1а-в показан скважинный штанговый насос (соответственно, его верхняя, средняя и нижняя части) для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали и нефтяных скважин с пластовой жидкостью высокой вязкости; фиг. 2 показана увеличенная область А с фигуры 1б.
Скважинный штанговый насос состоит из соединенных между собой верхнего 1 и нижнего цилиндров 2 разного диаметра, верхнего 3 и нижнего 4 плунжеров, штока 5, соединяющего плунжеры 3 и 4, нагнетательных клапанов 6, перепускного клапана 7, кожуха со всасывающим клапаном 8, заглушки 9 нижнего цилиндра 2, вакуумной камеры 10. Между верхним и нижним цилиндрами установлен корпус 11 со сливными отверстиями 12. Внутри корпуса 11 установлена подвижная втулка 13 с уплотнительными кольцами 14. В подвижной втулке 13 установлена цанга 16 с лепестками 22. Полая гайка 15 служит для фиксации цанги 16 во втулке 13. На штоке 5 установлен упор 17 цанги 16 с ограничителем 18. Проточные каналы 19 и 20 служат для прохода жидкости к верхнему плунжеру 3.
Скважинный штанговый насос для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали и нефтяных скважин с пластовой жидкостью высокой вязкости работает следующим образом.
При монтаже оборудования в скважину на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ (на фигурах не показана) спускаются в сборе с корпусом 11 и всасывающим клапаном 8 цилиндры 1 и 2 скважинного штангового насоса. При этом в корпусе 11 установлена подвижная втулка 13 с цангой 16 и полой гайкой 15.
Верхний 3 и нижний 4 плунжеры, соединенные между собой штоком 5 с перепускным 7 и нагнетательными клапанами 6, спускаются на насосных штангах (на фигурах не показаны). При этом на штоке 5 установлен упор 17 цанги 16 с ограничителем 18. При прохождении через цангу 16 нижнего плунжера 4 и упора 17 цанги 16 лепестки 22 цанги 16 раздвигаются и фиксируются на упоре 17 цанги 16. При этом подвижная втулка 13 сдвигается вниз, перекрывая сливные отверстия 12. Уплотнительные кольца 14 обеспечивают герметичность.
В предложенной полезной модели при движении верхнего плунжера 3 и нижнего 4 вверх нагнетательные клапана 6 закрываются, под верхним плунжером 3 создается разряжение и всасывающий клапан 8 открывается. Пластовая жидкость попадает на прием насоса 21, далее через каналы 23, 24 и 20 поступает в корпус 11, и далее, проходя через проточный канал 19 между цангой 16 и ограничителем 18, попадает в верхний цилиндр 1. При этом в вакуумной камере 10 под нижним плунжером 4 образуется разряжение (вакуум).
Перепускной клапан 7 служит для удаления жидкости, которая может скапливаться под плунжером 4 в результате утечек.
При движении верхнего плунжера 3 вниз нагнетательные клапана 6 открываются, а всасывающий клапан 8 закрывается, жидкость из цилиндра 1 поступает в НКТ. При этом на плунжер 4 начинает действовать давление столба жидкости в НКТ, что приводит к возникновению усилия, направленного вниз, под действием которого осуществляется принудительное движение плунжера насоса 3 вниз. Таким образом предотвращается зависание колонны штанг, возникающее из-за большой искривленности скважины или высокой вязкости пластовой продукции. Величина усилия, действующего на нижний плунжер 4, зависит от его площади и разницы давления над и под плунжером 4. При этом, поскольку в вакуумной камере 10 при ходе вверх под плунжером 4 создается разряжение (вакуум), то усилие будет определяться давлением столба жидкости в НКТ, и не будет зависеть от давления жидкости в затрубном пространстве.
При проведении демонтажа скважинного штангового насоса, шток 5 с установленным на нем упором 16 цанги 17 и ограничителем 18 движутся вверх, цанга 16 упирается в полую гайку 15, соединенную с подвижной втулкой 13 перемещает ее вверх, тем самым открывая сливные отверстия 12. Добываемая жидкость из НКТ сливается в затрубное пространство, что упрощает демонтаж скважинного штангового насоса из скважины, в частности, при проведении ремонтных работ по его замене.
Под усилием лепестки 22 цанги 16 раздвигаются и шток 5 с упором 17 цанги 16 и плунжером 4 поднимается на поверхность.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет упростить демонтаж скважинного штангового насоса из скважины, в частности, при проведении ремонтных работ по его замене.
Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления скважинного штангового насоса для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали и нефтяных скважин с пластовой жидкостью высокой вязкости, а также сопроводительных чертежей для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации заявленной полезной модели. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящей полезной модели, следует считать защищенными настоящей полезной моделью в объеме прилагаемой формулы полезной модели.