ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС ВСТАВНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к технике добычи нефти в нефтегазовой отрасли, в частности к скважинным штанговым насосам.
-1
3
Штанговый глубинный насос вставной конструкции, состоит из сплошного тонкостенного цилиндра, присоединенного к нижней части цилиндра при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана и одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем цилиндр насоса имеет уменьшенную толщину стенки, при этом с обоих концов цилиндра выполнены участки с расширением внутреннего диаметром на расстоянии равном длине стандартных удлинительных патрубков, благодаря чему снижается вероятность отложений на поверхности цилиндра при ходе плунжера и повышается долговечность работы насоса за счет более равномерного износа внутренней поверхности цилиндра. При этом наружный диаметр плунжера выполнен таким образом, что, что при эксплуатации стандартным наземным приводов с длиной хода 3,5 метра, числом качаний 5 мин и коэффициенте подачи 0,75 расчетная производительность составляет 38 м/сут, при этом спуск насоса в сборе в скважину производится на колоне насосных штанг, а фиксация насоса в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) производится с использованием башмака якорного, присоединенного при помощи резьбовых соединений к колонне насосно-компрессорных труб.
Известен штанговый глубинный насос с диаметром плунжера 44 мм вставной конструкции, состоящий из сплошного цилиндра, присоединенных с обоих концов к цилиндру при помощи резьбовых соединений удлинительных муфт, присоединенного к нижней удлинительной муфте при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана, а также одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем спуск насоса в колонне насосно-компрессорных труб осуществляется на колонне насосных штанг, а крепление насоса в колонне насосно-компрессорных труб производится с использованием якорного башмака, присоединенного при помощи резьбовых соединений к колонне насосно-компрессорных труб (ПАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы, Каталог, ред. 4-2006, стр. 30).
-1
3
Штанговый насос данной конструкции имеет значительный недостаток, существенно ограничивающий его эксплуатационные возможности - диаметр плунжера насоса данной конструкции ограничивает максимальную расчетную производительность установки при эксплуатации стандартным наземным приводов с длиной хода 3,5 метра, числом качаний 5 мин и коэффициенте подачи 0,75 величиной 29 м/сут. Причиной этого является конструктивная компоновка насоса - сочетание наружного диаметра плунжера, цилиндра и удлинительных муфт.
Известен штанговый глубинный насос с диаметром плунжера 57 мм трубной конструкции, состоящий из сплошного цилиндра, присоединенных с обоих концов к цилиндру при помощи муфтовых соединений удлинительных патрубков, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана, а также одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем крепление цилиндра насоса к колонне насосно-компрессорных труб осуществляется при помощи резьбовых соединений, а спуск плунжера производится отдельно на колонне насосных штангах (ПАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы, Каталог, ред. 4 - 2006, стр. 55).
Штанговый трубный насос данной конструкции также имеет значительный недостаток, существенно ограничивающий его эксплуатационные возможности - для замены насоса требуется подъем всего лифта насосно-компрессорных труб, что является следствием присоединения корпуса штангового глубинного насоса к колонне насосно-компрессорных труб при помощи муфтовых соединений. Кроме того наличие непроходного оборудования в виде узла всасывающего клапана, расположенного в корпусе насос не позволяет осуществлять проведение технологических операций по закачке различных химических составов при обработке призабойной зоны пласта и промывке скважины через лифт насосно-компрессорных труб.
Известен штанговый глубинный насос с диаметром плунжера 57 мм вставной конструкции, состоящий из сплошного цилиндра, присоединенных с обоих концов к цилиндру при помощи резьбовых соединений удлинительных муфт, присоединенного к нижней удлинительной муфте при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана, а также одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем спуск насоса в колонне насосно-компрессорных труб осуществляется на колонне насосных штанг, а фиксация насоса в колонне насосно-компрессорных труб производится с использованием якорного башмака, присоединенного при помощи резьбовых соединений к колонне насосно-компрессорных труб (ПАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы, Каталог, ред. 4 - 2006, стр. 38).
Недостатком данного штангового глубинного насоса, существенно ограничивающий его эксплуатационные возможности, является то, что сочетание наружного диаметра цилиндра и удлинительных муфт позволяют осуществлять его эксплуатацию в насосно-компрессорных трубах с условным диаметром не менее 89 мм, что в свою очередь делают невозможным его внедрение в скважинах с эксплуатационной колонной с наружным диаметром 114 мм, это существенно ограничивает добывные возможности в скважинах данной конструкции. Кроме того, применяемый в конструкции аналога якорный башмак, предназначенный для крепления насоса в колонне насосно-компрессорных труб, не позволяет производить его замену на насосы меньшего типоразмера без подъема всей колонны насосно-компрессорных труб и замены якорного башмака, что негативно влияет на продолжительность подземных ремонтов добывающих скважин.
В качестве прототипа по технической сущности, конструктивным особенностям и функциональным признакам выбран наиболее близкий к заявляемому насосу штанговый глубинный насос диаметром плунжера 50,8 мм вставной конструкции, состоящий из сплошного тонкостенного цилиндра, присоединенного к нижней части цилиндра при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана, а также одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем спуск насоса в колонне насосно-компрессорных труб осуществляется на колонне насосных штанг, а фиксация насоса в колонне насосно-компрессорных труб производится с использованием якорного башмака, присоединенного при помощи резьбовых соединений к колонне насосно-компрессорных труб (ссылка на источник: http://zspetro.net/view.asp?id=171).
Штанговый трубный насос данной конструкции имеет недостаток - конструкция рабочей части насоса выполнена в виде сплошного цилиндра и лишена расширений на концах полезного хода плунжера в виде удлинительных патрубков, необходимых для предотвращающих отложений на внутренней поверхности цилиндра, что снижает долговечность работы насоса, приводит к неравномерному износу внутренней поверхности цилиндра и может привести к заеданию плунжера во время работы.
В заявленном техническом решении решается проблема отложений на внутренней поверхности цилиндра, которые могут образовываться в связи с постоянным на всей длине хода плунжера зазором между парой цилиндр - плунжер, путем изменения участков цилиндра с обоих концов на расстоянии равном длине стандартных удлинительных патрубков на участки цилиндра с расширением внутреннего диаметра, назначение которых заключается в снижении вероятности отложений на поверхности цилиндра при ходе плунжера и повышения долговечности работы насоса за счет более равномерного износа внутренней поверхности цилиндра и снижения риска заедания плунжера в цилиндре.
Сущность технического решения.
Технический результат, а именно повышение эксплуатационной надежности и долговечности штангового глубинного насоса вставной конструкции с тонкостенным цилиндром при отборе скважинной жидкости, достигается штанговым глубинным насосом вставной конструкции, состоящий из сплошного тонкостенного цилиндра, присоединенного к нижней части цилиндра при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана, одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем насос выполнен с возможностью спуска в колонне насосно-компрессорных труб с условным диаметром 73 мм на колонне насосных штанг, насос выполнен с возможностью фиксации в колонне насосно-компрессорных труб посредством якорного башмака, присоединенного при помощи резьбовых соединений к колонне насосно-компрессорных труб.
Отличительным признаком предлагаемого технического решения является то, что с обоих концов цилиндра, на расстоянии равном стандартной длине цилиндра для соответствующего хода плунжера, выполнено расширение внутреннего диаметра цилиндра.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно -технической и патентной документации показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности полезной модели - «новизна». Указанный технический результат обеспечивается за счет модернизации и улучшения известных из уровня техники штанговых глубинных насосов вставной конструкции, путем замены участков цилиндра с обоих концов рабочего хода плунжера, на расстоянии равном длине стандартных удлинительных патрубков (см. стр. 49, Каталог глубинных штанговых насосов ЗАО «КУБАНЬНЕФТЕМАШ» http://www.kubanneftemash.ru/Katalog_nasosov(kubanneftemash).pdf), на участки с расширением внутреннего диаметра цилиндра. В силу чего удалось повысить эксплуатационную надежность и долговечность штангового глубинного насоса вставной конструкции с тонкостенным цилиндром при отборе скважинной жидкости в НГДУ «Елховнефть» ПАО «Татнефть» им. В.Д Шашина, указанное также является не только доказательством соответствия заявленного технического решения критерию «промышленная применимость», но и доказывает высокую эффективность предложенного технического решения при использовании в условиях производства. Также предлагаемое техническое решение позволило расширить арсенал технических средств, предназначенных для добычи нефти и газа.
На фиг. 1 изображена схема штангового глубинного насоса.
На фиг. 2 изображен вид А см. фиг. 1
На фиг. 3 изображен вид Б см. фиг. 1
Конструкция предлагаемого штангового глубинного насоса включает сплошной тонкостенный цилиндр 1 (фиг. 1), к которому присоединен к при помощи резьбового соединения 2 узел всасывающего клапана 3. Насос также содержит одинарный плунжер 4, расположенный в цилиндре 1. К нижней части одинарного плунжера 4 присоединен, при помощи резьбового соединения 5, узел нагнетательного клапана 6. С обоих концов тонкостенный цилиндр 1, на расстоянии равном длине стандартных удлинительных патрубков (по API для диаметра лифтовой колонны 73 мм это соответствует длине удлинительных патрубков 2 фута или 3 фута, то есть - 613 мм или 918 мм, в зависимости от наличия), имеет расширение диаметра цилиндра [расточенные элементы 7 (фиг. 3) и 8 (фиг. 2)], предназначенные для выноса механических частиц из полости цилиндра 1.
Работа предполагаемого технического решения реализуется в следующей последовательности:
Спуск штангового глубинного насоса (фиг. 1) данной конструкции в сборе осуществляется на колонне насосных штанг. При этом установка глубинного насоса в колонне насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм производится путем фиксации насоса с использованием якорного башмака 9, присоединенного при помощи резьбовых соединений 10 к колонне насосно-компрессорных труб, причем спуск насоса в колонне насосно-компрессорных труб осуществляется на колонне насосных штанг, присоединенной при помощи резьбового соединения 11 к штоку 12 насоса.
Новым является изменение конструкции скважинного штангового насоса глубинного насоса вставной конструкции с тонкостенным цилиндром путем изменения участков цилиндра с обоих концов рабочего хода плунжера на расстоянии, равном стандартной длине цилиндра для соответствующего хода плунжера, на участки цилиндра с расширением внутреннего диаметра, что позволяет обеспечить по сравнению с прототипом большую эксплуатационную надежность и повысить долговечность работы насоса за счет более равномерного износа внутренней поверхности цилиндра.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет решить проблему отложений на внутренней поверхности цилиндра, которые могут образовываться в связи с постоянным на всей длине хода плунжера зазором между парой цилиндр - плунжер.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и возможно для реализации на стандартном технологическом оборудовании с использование современных материалов, имеет техническое применение при добычи нефти и газа в НГДУ «Елховнефть» ПАО «Татнефть» им. В.Д. Шашина.