СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ВСТАВНОЙ НАСОС

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к скважинным штанговым насосам и предназначена для откачивания из нефтяных скважин высокогазированной жидкости.
Стандартные одноступенчатые скважинные штанговые насосы (с одним плунжером и одним цилиндром) не обеспечивают откачку жидкости с высоким газовым фактором (содержанием свободного газа по объему более 10% на приеме насоса) из-за возникновения газовой пробки, блокирующей работу насоса. Для этой цели должны использоваться насосы специального исполнения.
Известен вставной насос типа НВ1БД2 (двухплунжерный, с двухступенчатым сжатием откачиваемой жидкости). Насос состоит из разделителя меньшего диаметра и нижнего насоса большего диаметра, последовательно соединенных между собой. Разделитель содержит цилиндр с замком в верхней части. Внутри цилиндра расположен плунжер с клеткой плунжера в верхней части. Для соединения плунжера с колонной насосных штанг служит шток, ввернутый в клетку и закрепленный контргайкой. Нижний насос представляет собой цилиндр, внутри которого подвижно расположен плунжер. На верхнем конце плунжера установлен клапанный блок с полым штоком. Для присоединения разделителя к нижнему насосу полый шток вворачивают в плунжер разделителя. Цилиндр нижнего насоса снабжен всасывающим клапаном. (Каталог «Скважинные штанговые насосы для добычи» ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ», Москва, 1988, стр.14-15).
Недостатком известного насоса являются большие габаритные размеры (длина), так как цилиндры разделителя и нижнего насоса выполнены одинаковыми по длине (оба плунжера перемещаются внутри соответствующих цилиндров по всей длине хода). Кроме того, насос имеет сложную конструкцию, ввиду наличия клапанного блока, соединяющего плунжеры между собой, который значительно затрудняет обеспечение соосности нижнего насоса и разделителя и увеличивает вероятность заклинивания плунжеров в цилиндрах. А при верхнем расположении замка крепления насоса создаются динамические нагрузки на цилиндры, т.е. происходит их деформация (удлинение и уменьшение внутреннего диаметра цилиндров), что также может привести к заклиниванию. Вследствие этого снижается эксплуатационная надежность и эффективность работы насоса.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности и упрощение его конструкции
Техническая задача достигается тем, что в скважинном штанговом двухступенчатом вставном насосе плунжеры соединены между собой посредством переходника с боковыми отверстиями, соединяющими внутренние полости плунжеров с верхней камерой, образованной пространством между плунжером разделителя и цилиндром нижнего насоса, а подплунжерное пространство образует нижнюю камеру, цилиндр разделителя выполнен значительно короче цилиндра нижнего насоса а плунжер разделителя совмещен со штоком и выполнен удлиненным в виде полого полированного штока с возможностью выдвижения из цилиндра разделителя вверх на всю длину хода, на верхней части плунжера разделителя установлен дополнительный клапан, замок для крепления насоса расположен в нижней части под цилиндром нижнего насоса
На фиг. схематично представлен скважинный штанговый двухступенчатый вставной насос, общий вид (цилиндры в сборе и плунжеры в сборе показаны отдельно).
Насос состоит из разделителя и нижнего насоса, последовательно соединенных между собой и выполненных в виде рабочих пар цилиндр-плунжер, при этом диаметр нижнего насоса больше диаметра разделителя. Цилиндр 1 нижнего насоса через нижний удлинительный патрубок 2 соединен с всасывающим клапаном 3, а через верхний удлинительный патрубок 4 и переводник 5 - с укороченным цилиндром разделителя 6, служащим направляющей плунжера разделителя (полого полированного штока) и обеспечивающим уплотнение верхней камеры.
Плунжер 7 нижнего насоса в нижней части оснащен нагнетательным клапаном 8 (нижний плунжерный клапан), а в верхней части через переходник 9 соединен с удлиненным плунжером разделителя 10, выполненным в виде составного или цельного полого полированного штока и имеющим возможность выдвижения из цилиндра разделителя вверх на всю длину хода. Переходник 9 имеет боковые отверстия d, соединяющие внутренние полости плунжеров с верхней камерой, образованной пространством между плунжером разделителя 10 и цилиндром нижнего насоса 1. Плунжер разделителя 10 в верхней части оснащен дополнительным клапаном 11 (верхний плунжерный клапан). Для соединения плунжеров с колонной насосных штанг служит штанговая резьба на корпусе дополнительного клапана 11.
Внутренние полости плунжеров 7 и 10 и верхняя камера создают ступень высокого давления. Пространство под плунжером 7 нижнего насоса представляет собой ступень низкого давления.
В нижней части насос оснащен замком 12, служащим для крепления насоса в замковой опоре, установленной в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Нижний торец переводника 5 служит упором, обеспечивающим срыв насоса с замковой опоры при подъеме насоса.
Насос работает следующим образом.
При первом ходе плунжеров вверх оба плунжерных клапана 8 и 11 закрыты, в нижней камере создается разрежение, за счет чего всасывающий клапан 3 открывается, и в нижнюю камеру (ступень низкого давления) поступает газированная скважинная жидкость. При ходе плунжеров 7 и 10 вниз верхний плунжерный клапан 11 остается закрытым, всасывающий клапан 3 закрывается. Через открывшийся нижний плунжерный клапан 8 жидкость заполняет во внутренние полости плунжеров 7 и 10, а через боковые отверстия d в переходнике 9 нагнетается в верхнюю камеру. При следующем ходе плунжеров 7 и 10 вверх жидкость в верхней камере еще более сжимается за счет уменьшения объема камеры, нижний плунжерный клапан 8 закрывается. При достижении в верхней камере и во внутренних полостях плунжеров давления, превышающего гидростатическое давление столба жидкости в НКТ, открывается верхний плунжерный клапан 11 и газированная жидкость выбрасывается в полость НКТ. Одновременно через открывшийся всасывающий клапан 3 жидкость вновь поступает в ступень низкого давления (нижнюю камеру).
Таким образом, в силу конструктивных особенностей, т.е. благодаря укороченному цилиндру разделителя, отсутствию клапанного блока между плунжерами, замененного одним переходником с боковыми отверстиями, а также благодаря нижнему расположению замка крепления уменьшаются габариты (длина) и масса, упрощается его конструкция. Кроме того, облегчается обеспечение соосности между нижним насосом и разделителем, исключаются динамические нагрузки на цилиндры и их деформация, практически исключается вероятность заклинивания плунжеров в цилиндрах. В результате этого повышается эксплуатационная надежность насоса.