RU153600U1 - DUAL ACTION Borehole Pump - Google Patents

Abstract

Устройство относится к области насосостроения, в частности к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкости с больших глубин, например, нефти из скважин. Скважинный насос двойного действия включает в себя погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса и рабочий насос. Привод скважинного насоса двойного действия может представлять собой гидропривод, шарико-винтовую передачу или другую передачу, преобразующую вращательное движение в возвратно-поступательное. Также в качестве привода может быть использован линейный электродвигатель. Ожидаемый технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении надежности скважинного насоса двойного действия. Технический результат достигается тем, что рабочий насос состоит из верхней и нижней пары цилиндров и плунжеров. Диаметр верхнего цилиндра и плунжера имеет больший размер, чем диаметр нижнего цилиндра и плунжера. Плунжер большего диаметра полый и имеет нагнетательный клапан. Плунжер меньшего диаметра выполнен в виде монолитного штока и соединен с приводом посредством штока. Цилиндры последовательно соединены между собой муфтами, плунжеры последовательно соединены между собой. Рабочий насос крепится к приводу рабочего насоса с помощью основания, снабженного каналом для прохода масла из маслозаполненного корпуса передачи рабочего насоса в полость нижнего цилиндра меньшего диаметра под монолитным плунжером. Внутренняя полость нижнего цилиндра меньшего диаметра посредством, как минимум, одного отверстия в корпусе соединена с затрубным кольцевым пространством. В течение рабочего цикла насоса двойного действия цилиндрическая поверхность нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра перекрывает отверстие в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра и не выходит из контакта с внутренней поверхностью нижнего цилиндра меньшего диаметра, находящейся ниже отверстия в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра. Между цилиндрической поверхностью монолитного плунжера меньшего диаметра и внутренней поверхностью цилиндра меньшего диаметра, в нижней части монолитного плунжера меньшего диаметра, может быть установлено уплотнение контактного типа, например сальниковое или манжетное уплотнение, служащее дополнительным уплотнением для привода рабочего насоса. Пространство цилиндра под плунжером меньшего диаметра гидравлически соединено с внутренней полостью маслозаполненного корпуса привода рабочего насоса. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей цилиндр большего диаметра. Перепускная магистраль соединяется с полостью под верхним плунжером посредством, как минимум, одного отверстия, расположенного в муфте, соединяющей цилиндры. Пространство цилиндра над плунжером большего диаметра соединено с затрубным кольцевым пространством посредством отверстий в корпусе и всасывающего клапана, установленного в перегородке с отверстием для прохода нефти из скважины в цилиндр большего диаметра и отверстием для прохода нефти из перепускной магистрали в колонну насосно-компрессорных труб. Рабочий насос вместо цилиндра и плунжера меньшего диаметра также может включать в себя, соответственно, корпус уплотнительного (сальникового) узла с сальниковыми уплотениями и гладкий шток. Равномерное распределение нагрузки на привод рабочего насоса в течение рабочего цикла, наряду с предотвращением попадания пластовой жидкости в полость нижнего цилиндра меньшего диаметра или в полость уплотнительного (сальникового) узла, повышает надежность скважинного насоса двойного действия. 2 н.п. ф-лы, 4 з.п. ф-лы, 2 ил. The device relates to the field of pump engineering, in particular to pumping units intended for lifting liquids from great depths, for example, oil from wells. The double-acting borehole pump includes a hydraulic submersible motor, a working pump drive and a working pump. The double-acting borehole pump drive may be a hydraulic drive, ball screw transmission or other transmission that converts rotational motion into reciprocating. Also, a linear electric motor can be used as a drive. The expected technical result of the proposed utility model is to increase the reliability of a double-acting well pump. The technical result is achieved in that the working pump consists of an upper and lower pair of cylinders and plungers. The diameter of the upper cylinder and plunger is larger than the diameter of the lower cylinder and plunger. The larger plunger is hollow and has a discharge valve. The smaller diameter plunger is made in the form of a monolithic rod and is connected to the drive by a rod. Cylinders are connected in series by couplings, plungers are connected in series. The working pump is attached to the drive of the working pump using a base equipped with a channel for the passage of oil from the oil-filled transmission housing of the working pump into the cavity of the lower cylinder of a smaller diameter under a monolithic plunger. The inner cavity of the lower cylinder of smaller diameter by means of at least one hole in the housing is connected to the annular annular space. During the operating cycle of the double-acting pump, the cylindrical surface of the lower monolithic plunger of smaller diameter overlaps the hole in the lower cylinder body of a smaller diameter and does not come out of contact with the inner surface of the lower cylinder of smaller diameter, which is lower than the hole in the lower cylinder case of smaller diameter. Between the cylindrical surface of the monolithic plunger of smaller diameter and the inner surface of the cylinder of smaller diameter, in the lower part of the monolithic plunger of smaller diameter, a contact-type seal can be installed, for example, an packing or lip seal, which serves as an additional seal for driving the working pump. The space of the cylinder under the plunger of smaller diameter is hydraulically connected to the internal cavity of the oil-filled housing of the drive of the working pump. The double-acting borehole pump is equipped with a bypass line formed by a shell, on the outside covering a larger cylinder. The bypass line is connected to the cavity under the upper plunger through at least one hole located in the coupling connecting the cylinders. The cylinder space above the larger plunger is connected to the annular annular space through openings in the housing and a suction valve installed in the baffle with an opening for oil to pass from the well into a larger cylinder and an opening for oil to pass from the bypass line to the tubing string. Instead of a cylinder and a plunger of a smaller diameter, the working pump may also include, respectively, a housing of a sealing (stuffing box) assembly with stuffing box seals and a smooth stem. The uniform distribution of the load on the drive of the working pump during the working cycle, along with preventing the formation fluid from entering the cavity of the lower cylinder of a smaller diameter or into the cavity of the sealing (stuffing box) assembly, increases the reliability of the double-acting well pump. 2 n.p. f-ly, 4 z.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкости с больших глубин, например, нефти из скважин.The utility model relates to the field of pump engineering, in particular to pumping units designed for lifting liquids from great depths, for example, oil from wells.

Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат для добычи нефти, содержащий масляный насос с приводом от погружного электродвигателя с компенсатором, рабочий поршневой насос с поршневым цилиндром, всасывающим клапаном, размещенным в поршне, и нагнетательным клапаном и гидродвигатель для привода рабочего поршневого насоса, причем полости цилиндра гидродвигателя связаны через распределитель масла с входом и через предохранительный клапан - с выходом масляного насоса, и шток поршня гидродвигателя через протектор соединен с поршнем рабочего поршневого насоса, кроме того, агрегат снабжен масляным баком с компенсатором его объема, в одной из секций которого установлены переливной клапан, регулятор расхода и фильтр, а гидродвигатель снабжен ограничителем хода поршня с путевым распределителем, при этом рабочий поршневой насос снабжен перепускной магистралью, дополнительным поршневым цилиндром с дополнительным поршнем и размещенным в последнем дополнительным всасывающим подпружиненным клапаном, дополнительный поршень жестко соединен посредством промежуточного штока с расположенным ниже него поршнем рабочего поршневого насоса, полости поршневых цилиндров разделены золотником распределителя откачиваемой среды, в стенке распределителя откачиваемой среды выполнены два ряда отверстий для сообщения рабочих полостей насоса с перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны, охватывающей оба поршневые цилиндры, причем перепускная магистраль снабжена распределительным клапаном, расположенным между рядами отверстий распределителя откачиваемой среды, и выше дополнительного поршневого цилиндра подключена к нагнетательному клапану. Повышение производительности достигается за счет того, что рабочий поршневой насос выполнен двухпоршневым, при этом происходит попеременная подача потребителю откачиваемой из скважины среды из двух поршневых цилиндров. Таким образом при обратном ходе поршня потребителю производят подачу откачанной из скважины среды из дополнительного поршневого цилиндра, а при обратном ходе дополнительного поршня подача потребителю откачанной среды производится из “основного” поршневого цилиндра, что позволяет поднять производительность агрегата в 2 раза, (см. патент РФ №2235907, кл. F04B 47/08, 14.04.2003).Known borehole electrohydraulic pumping unit for oil production, containing an oil pump driven by a submersible electric motor with a compensator, a working piston pump with a piston cylinder, a suction valve located in the piston, and a discharge valve and a hydraulic motor for driving a working piston pump, and the cavity of the hydraulic motor cylinder through the oil distributor with the inlet and through the safety valve - with the outlet of the oil pump, and the piston rod of the hydraulic motor through the tread is connected the piston of the working piston pump, in addition, the unit is equipped with an oil tank with a compensator for its volume, in one of the sections of which there is an overflow valve, a flow regulator and a filter, and the hydraulic motor is equipped with a piston stop with a directional distributor, while the working piston pump is equipped with a bypass line, an additional piston cylinder with an additional piston and located in the last additional suction spring-loaded valve, the additional piston is rigidly connected by a gap full-time rod with the piston of the working piston pump located below it, the cavities of the piston cylinders are separated by a spool of the pumped-over medium distributor, two rows of holes are made in the wall of the pumped-out pump's distributor for communicating the pump working cavities with a bypass line formed by a shell on the outside, covering both piston cylinders moreover, the bypass line is equipped with a distribution valve located between the rows of openings of the distributor of the pumped medium, and above An optional piston cylinder is connected to the discharge valve. The increase in productivity is achieved due to the fact that the working piston pump is made of a two-piston, while there is an alternate supply to the consumer of the medium pumped out of the well from two piston cylinders. Thus, during the reverse stroke of the piston, the consumer is supplied with the medium pumped out from the well from the additional piston cylinder, and during the reverse stroke of the additional piston, the pumped medium is pumped out of the “main” piston cylinder to the consumer, which allows to increase the unit productivity by 2 times (see RF patent No. 2235907, class F04B 47/08, 04/14/2003).

Однако, данная конструкция представляется недостаточно надежной из-за наличия дополнительных разделительных клапанов в перепускной магистрали, а так же наличием золотника распределителя откачиваемой среды, работающего при больших перепадах давления в абразиво содержащей пластовой жидкости.However, this design does not seem to be reliable enough due to the presence of additional isolation valves in the bypass line, as well as the presence of a spool of the pumped-over medium distributor operating at large pressure drops in the abrasive-containing formation fluid.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является скважинный насос двойного действия, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса и рабочий насос. Привод скважинного насоса двойного действия может представлять собой гидропривод, шарико-винтовую передачу или другую передачу, преобразующую вращательное движение в возвратно-поступательное. Также в качестве привода может быть использован линейный электродвигатель. Рабочий насос состоит из верхнего цилиндра и плунжера и нижнего цилиндра и плунжера. Цилиндры последовательно соединены между собой муфтами, плунжеры жестко соединены между собой штоком. Диаметр верхнего цилиндра и плунжера имеет больший размер, чем диаметр нижнего цилиндра и плунжера. Рабочий насос крепится к приводу рабочего насоса с помощью основания, в котором установлены уплотнения, препятствующие попаданию пластовой жидкости внутрь привода. Плунжер большего диаметра полый и имеет нагнетательный клапан. Плунжер меньшего диаметра выполнен в виде монолитного штока и соединен с приводом посредством полированного штока. Пространство цилиндра под плунжером меньшего диаметра постоянно соединено с затрубным кольцевым пространством. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны, охватывающей цилиндр большего диаметра. Перепускная магистраль соединяется с полостью под верхним плунжером и полостью над нижним плунжером посредством,, как минимум, одного отверстия, расположенного в муфте, соединяющей цилиндры. Пространство цилиндра над плунжером большего диаметра соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного отверстия в корпусе и всасывающего клапана, установленного в перегородке с отверстиями для прохода нефти из скважины в цилиндр большего диаметра и отверстиями для прохода нефти из перепускной магистрали в колонну насосно-компрессорных труб. В результате, за счет обеспечения перераспределения подачи откачиваемой среды на период хода плунжера вверх и на период хода плунжеров вниз, достигается повышение надежности за счет снижения осевой нагрузки на шток соединяющий плунжеры и полированный шток, упрощается конструкция насоса, (см. патент РФ №139596, кл. F04B 47/08, 20.04.2014).Closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result (prototype) is a double-acting borehole pump containing a submersible motor with hydraulic protection, a working pump drive and a working pump. The double-acting borehole pump drive may be a hydraulic drive, ball screw transmission or other transmission that converts rotational motion into reciprocating. Also, a linear electric motor can be used as a drive. The working pump consists of an upper cylinder and a plunger and a lower cylinder and a plunger. Cylinders are sequentially interconnected by couplings, plungers are rigidly interconnected by a rod. The diameter of the upper cylinder and plunger is larger than the diameter of the lower cylinder and plunger. The working pump is attached to the drive of the working pump using a base in which seals are installed that prevent the formation fluid from entering the drive. The larger plunger is hollow and has a discharge valve. The smaller plunger is made in the form of a monolithic rod and is connected to the drive by means of a polished rod. The space of the cylinder under the plunger of smaller diameter is constantly connected to the annular annular space. The double-acting well pump is equipped with a bypass line formed by a shell, from the outside, covering a cylinder of a larger diameter. The bypass line is connected to the cavity under the upper plunger and the cavity above the lower plunger by means of at least one hole located in the coupling connecting the cylinders. The space of the cylinder above the larger plunger is connected to the annular annular space through at least one hole in the housing and a suction valve installed in the baffle with holes for oil to pass from the well into the larger cylinder and holes for oil to pass from the bypass line to the pump compressor pipes. As a result, by ensuring the redistribution of the pumped fluid supply for the period of the plunger stroke up and for the period of plunger stroke down, an increase in reliability is achieved by reducing the axial load on the rod connecting the plungers and a polished rod, the design of the pump is simplified, (see RF patent No. 139596, C. F04B 47/08, 04/20/2014).

Однако, наличие в данной конструкции пространства цилиндра под плунжером меньшего диаметра, постоянно соединенного с полостью скважины, может приводить к попаданию в это пространство механических примесей при поступлении пластовой жидкости из полости скважины во время движения плунжера меньшего диаметра вверх, что приведет к преждевременной потере работоспособности скважинного насоса двойного действия.However, the presence in this design of the space of the cylinder under the smaller diameter plunger, constantly connected to the well cavity, can lead to the ingress of mechanical impurities into this space when the reservoir fluid enters the well cavity while the smaller diameter plunger moves up, which will lead to premature loss of well bore performance double acting pump.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности скважинного насоса двойного действия.The task to which the present utility model is directed is to increase the reliability of a double-acting well pump.

Указанная задача решается за счет того, что скважинный насос двойного действия включает в себя кинематически связанные между собой погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса и рабочий насос. Привод скважинного насоса двойного действия может представлять собой гидропривод, маслозаполненную шарико-винтовую передачу или другую передачу, преобразующую вращательное движение в возвратно-поступательное. Также в качестве привода может быть использован линейный электродвигатель. Рабочий насос включает в себя нижний цилиндр меньшего диаметра с монолитным плунжером и верхний цилиндр большего диаметра с полым плунжером, снабженным нагнетательным клапаном. Нагнетательный клапан может быть установлен как на нижнем, так и на верхнем конце полого плунжера. Верхний конец цилиндра большего диаметра соединен с головкой рабочего насоса, посредством перегородки. Нижний конец верхнего цилиндра большего диаметра соединен с верхним концом нижнего цилиндра меньшего диаметра посредством муфты. Плунжер большего диаметра и плунжер меньшего диаметра последовательно соединены между собой, также могут быть соединены посредством шарнирного узла. Монолитный плунжер меньшего диаметра соединен с приводом рабочего насоса посредством штока привода или посредством штока привода и шарнирного узла. Полость под монолитным плунжером меньшего диаметра гидравлически соединена с маслозаполненной полостью привода рабочего насоса, внутренняя полость нижнего цилиндра меньшего диаметра посредством, как минимум, одного отверстия в корпусе соединена с полостью скважины (затрубным кольцевым пространством), отверстие в корпусе цилиндра меньшего диаметра расположено на расстоянии от верхнего торца рабочей поверхности цилиндра меньшего диаметра, обеспечивающем при заданном зазоре между внутренней полостью цилиндра меньшего диаметра и монолитным плунжером меньшего диаметра необходимый перепад давления между выкидной линией насоса и затрубным кольцевым пространством. В течение рабочего цикла насоса двойного действия цилиндрическая поверхность нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра перекрывает отверстие в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра и не выходит из контакта с внутренней поверхностью нижнего цилиндра меньшего диаметра, находящейся ниже отверстия в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра. Между цилиндрической поверхностью монолитного плунжера меньшего диаметра и внутренней поверхностью цилиндра меньшего диаметра, в нижней части монолитного плунжера меньшего диаметра, установлено уплотнение контактного типа, например, манжетное, или сальниковое уплотнение, служащее дополнительным уплотнением привода рабочего насоса. Нижний цилиндр меньшего диаметра крепится к корпусу привода рабочего насоса с помощью основания, снабженного каналом для прохода масла из маслозаполненного корпуса передачи рабочего насоса в полость нижнего цилиндра меньшего диаметра под монолитным плунжером. В верхней части рабочего насоса расположена ловильная головка, соединяющая рабочий насос с колонной насосно-компрессорных труб, по которым нагнетаемая насосом пластовая жидкость подается на поверхность. В ловильную головку может быть установлен обратный клапан. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей цилиндр большего диаметра. Перепускная магистраль соединяется с полостью под верхним полым плунжером большего диаметра посредством, как минимум, одного отверстия, расположенного в муфте, соединяющей верхний цилиндр большего диаметра и нижний цилиндр меньшего диаметра. Перепускная магистраль соединяется с колонной насосно-компрессорных труб посредством канала в головке. Пространство верхнего цилиндра над плунжером большего диаметра соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного отверстия и всасывающего клапана, установленного в перегородке с отверстиями для прохода нефти из скважины в цилиндр большего диаметра и отверстиями для прохода нефти из перепускной магистрали в колонну насосно-компрессорных труб.This problem is solved due to the fact that the double-acting borehole pump includes kinematically interconnected submersible motor with hydraulic protection, the drive of the working pump and the working pump. The double-acting borehole pump drive may be a hydraulic drive, an oil-filled ball screw gear, or another gear that converts rotational motion into reciprocating. Also, a linear electric motor can be used as a drive. The working pump includes a lower cylinder of a smaller diameter with a monolithic plunger and an upper cylinder of a larger diameter with a hollow plunger equipped with a discharge valve. The discharge valve can be installed on both the lower and upper ends of the hollow plunger. The upper end of the larger diameter cylinder is connected to the head of the working pump by means of a partition. The lower end of the upper cylinder of larger diameter is connected to the upper end of the lower cylinder of smaller diameter by means of a sleeve. A plunger of a larger diameter and a plunger of a smaller diameter are connected in series with each other, and can also be connected by a hinge assembly. A monolithic plunger of a smaller diameter is connected to the drive of the working pump by means of a drive rod or by means of a drive rod and a hinge assembly. The cavity under the monolithic plunger of smaller diameter is hydraulically connected to the oil-filled cavity of the drive of the working pump, the inner cavity of the lower cylinder of smaller diameter is connected via at least one hole in the body to the cavity of the well (annular annular space), the hole in the barrel of the smaller diameter is located at a distance from the upper end of the working surface of the cylinder of a smaller diameter, providing for a given gap between the internal cavity of the cylinder of a smaller diameter and mon litnym plunger of smaller diameter desired pressure drop between the pump line and flick annulus annulus. During the operating cycle of the double-acting pump, the cylindrical surface of the lower monolithic plunger of smaller diameter overlaps the hole in the lower cylinder body of a smaller diameter and does not come out of contact with the inner surface of the lower cylinder of smaller diameter, which is lower than the hole in the lower cylinder case of smaller diameter. Between the cylindrical surface of the monolithic plunger of smaller diameter and the inner surface of the cylinder of smaller diameter, in the lower part of the monolithic plunger of smaller diameter, a contact seal is installed, for example, a lip seal or stuffing box seal, which serves as an additional seal for the drive of the working pump. The lower cylinder of smaller diameter is attached to the housing of the drive of the working pump using a base equipped with a channel for oil to pass from the oil-filled housing of the transmission of the working pump into the cavity of the lower cylinder of smaller diameter under a monolithic plunger. In the upper part of the working pump there is a fishing head connecting the working pump to the tubing string, through which reservoir fluid pumped by the pump is supplied to the surface. A check valve can be installed in the fishing head. The double-acting borehole pump is equipped with a bypass line formed by a shell, on the outside covering a larger cylinder. The bypass line is connected to the cavity under the upper hollow plunger of larger diameter by means of at least one hole located in the coupling connecting the upper cylinder of the larger diameter and the lower cylinder of the smaller diameter. The bypass line is connected to the tubing string through a channel in the head. The space of the upper cylinder above the larger diameter plunger is connected to the annular annular space by means of at least one hole and a suction valve installed in the baffle with holes for oil to pass from the well into the larger cylinder and holes for oil to pass from the bypass line to the tubing string pipes.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели монолитный плунжер меньшего диаметра выполнен в виде гладкого штока, а нижний цилиндр меньшего диаметра в виде корпуса уплотнительного (сальникового) узла, на внутренней поверхности которого установлено уплотнение в виде манжет, уплотнительных колец или сальниковой набивки.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, the monolithic plunger of smaller diameter is made in the form of a smooth rod, and the lower cylinder of smaller diameter in the form of a housing of the sealing (stuffing box) assembly, on the inner surface of which there is a seal in the form of cuffs, packing rings or stuffing box.

На фиг. 1 изображен продольный разрез скважинного насоса двойного действия.In FIG. 1 shows a longitudinal section through a double-acting borehole pump.

На фиг. 2 - уплотнительный (сальниковый) узел.In FIG. 2 - sealing (stuffing box) unit.

Скважинный насос двойного действия содержит кинематически связанные между собой погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой 2, привод рабочего насоса 3 и рабочий насос, включающий в себя нижний цилиндр 4 меньшего диаметра с монолитным плунжером 5 и верхний цилиндр 6 большего диаметра с полым плунжером 7, снабженным нагнетательным клапаном 8. Нагнетательный клапан 8 может быть установлен как на нижнем, так и на верхнем (не показан) конце полого плунжера. Верхний конец цилиндра 6 соединен с головкой 9 рабочего насоса, посредством перегородки 10. Нижний конец верхнего цилиндра большего диаметра 6 соединен с верхним концом нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 посредством муфты 11. Плунжер большего диаметра 7 и плунжер меньшего диаметра 5 последовательно соединены между собой, также могут быть соединены посредством шарнирного узла12. Монолитный плунжер меньшего диаметра 5 соединен с приводом рабочего насоса 3 посредством штока привода 13 или посредством штока привода 13 и шарнирного узла 14. Полость под монолитным плунжером меньшего диаметра 5 гидравлически соединена с маслозаполненной полостью привода рабочего насоса 3 посредством канала 15 в основании 16, внутренняя полость нижнего цилиндра 4 меньшего диаметра посредством, как минимум, одного отверстия 17 в корпусе, соединена с затрубным кольцевым пространством отверстие 17 расположено на расстоянии от верхнего торца рабочей поверхности цилиндра меньшего диаметра 4, обеспечивающем, при заданном зазоре между внутренней полостью цилиндра меньшего диаметра 4 и монолитным плунжером меньшего диаметра 5, необходимый перепад давления между выкидной линией насоса и затрубным кольцевым пространством. В течение рабочего цикла насоса двойного действия цилиндрическая поверхность нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5 перекрывает отверстие 17 в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 и не выходит из контакта с внутренней поверхностью нижнего цилиндра меньшего диаметра 4, находящейся ниже отверстия 17 в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра 4. Между цилиндрической поверхностью монолитного плунжера меньшего диаметра 5 и внутренней поверхностью цилиндра меньшего диаметра 4, в нижней части монолитного плунжера меньшего диаметра 5, установлено уплотнение контактного типа, например, манжетное, или сальниковое уплотнение 18, служащее дополнительным уплотнением привода рабочего насоса 3. Нижний цилиндр меньшего диаметра 4 крепится к приводу 3 с помощью основания 16, снабженного каналом 15 для прохода масла из маслозаполненного корпуса передачи рабочего насоса 3 в полость нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 под монолитным плунжером 5. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью 19, образованной посредством оболочки 20, с внешней стороны охватывающей цилиндр большего диаметра 6. Перепускная магистраль 19 соединяется с полостью под верхним плунжером большего диаметра 7 посредством, как минимум, одного отверстия 21, расположенного в муфте 11, соединяющей верхний цилиндр большего диаметра 6 и нижний цилиндр меньшего диаметра 4, перепускная магистраль 19 соединяется с колонной насосно-компрессорных труб 22 посредством канала 23 в перегородке 10. Пространство верхнего цилиндра 6 над плунжером большего диаметра 7 соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного отверстия 24, всасывающего клапана 25, установленного в перегородке 10 и канала 26. В верхней части рабочего насоса расположена ловильная головка 27, соединяющая рабочий насос с колонной насосно-компрессорных труб 22, по которым нагнетаемая насосом пластовая жидкость подается на поверхность. В ловильную головку 27 может быть установлен обратный клапан 28.The double-acting well pump contains kinematically interconnected submersible motor 1 with hydraulic protection 2, the drive of the working pump 3 and the working pump, which includes a lower cylinder 4 of a smaller diameter with a monolithic plunger 5 and an upper cylinder 6 of a larger diameter with a hollow plunger 7 equipped with a discharge valve 8. Pressure valve 8 can be installed on both the lower and upper (not shown) end of the hollow plunger. The upper end of the cylinder 6 is connected to the head 9 of the working pump by means of a partition 10. The lower end of the upper cylinder of a larger diameter 6 is connected to the upper end of the lower cylinder of a smaller diameter 4 by means of a coupling 11. A plunger of a larger diameter 7 and a plunger of a smaller diameter 5 are connected in series, also can be connected via a swivel assembly 12. A monolithic plunger of smaller diameter 5 is connected to the drive of the working pump 3 through the rod of the drive 13 or by means of the rod of the drive 13 and the hinge assembly 14. The cavity under the monolithic plunger of smaller diameter 5 is hydraulically connected to the oil-filled cavity of the drive of the working pump 3 through the channel 15 in the base 16, the internal cavity the lower cylinder 4 of smaller diameter by means of at least one hole 17 in the housing, connected to the annular annular space, the hole 17 is located at a distance from the upper end face of the slave On the surface of the cylinder of smaller diameter 4, which provides, for a given gap between the internal cavity of the cylinder of smaller diameter 4 and a monolithic plunger of smaller diameter 5, the necessary pressure difference between the flow line of the pump and the annular annular space. During the operating cycle of the double-acting pump, the cylindrical surface of the lower monolithic plunger of smaller diameter 5 overlaps the hole 17 in the case of the lower cylinder of smaller diameter 4 and does not come out of contact with the inner surface of the lower cylinder of smaller diameter 4, which is lower than the hole 17 in the case of the lower cylinder of smaller diameter 4 Between the cylindrical surface of the monolithic plunger of smaller diameter 5 and the inner surface of the cylinder of smaller diameter 4, in the lower part of the monolithic plunger of smaller 5, a contact type seal is installed, for example, a lip seal or gland seal 18, which serves as an additional seal for the drive of the working pump 3. The lower cylinder of smaller diameter 4 is attached to the drive 3 by means of a base 16 provided with a channel 15 for oil to pass from the oil-filled working gear housing pump 3 into the cavity of the lower cylinder of smaller diameter 4 under the monolithic plunger 5. The double-acting well pump is equipped with a bypass line 19 formed by the shell 20, from the outside attaching a cylinder with a larger diameter 6. Bypass line 19 is connected to the cavity under the upper plunger of a larger diameter 7 through at least one hole 21 located in the sleeve 11 connecting the upper cylinder of a larger diameter 6 and the lower cylinder of a smaller diameter 4, the bypass line 19 is connected to the tubing string 22 through the channel 23 in the partition 10. The space of the upper cylinder 6 above the plunger of larger diameter 7 is connected to the annular annular space by at least one a hole 24, a suction valve 25 installed in the baffle 10 and the channel 26. In the upper part of the working pump there is a fishing head 27 connecting the working pump to the tubing string 22, through which reservoir fluid pumped to the surface is supplied. In the fishing head 27 can be installed check valve 28.

В варианте насоса (фиг. 2) монолитный плунжер 5 выполнен в виде гладкого штока, а нижний цилиндр 4 - в виде корпуса уплотнительного (сальникового) узла, внутри которого установлено уплотнение 29 в виде манжет, уплотнительных колец или сальниковой набивки.In the embodiment of the pump (Fig. 2), the monolithic plunger 5 is made in the form of a smooth rod, and the lower cylinder 4 is in the form of a housing of a sealing (stuffing box) assembly, inside of which a seal 29 is installed in the form of cuffs, packing rings or stuffing box.

Маслозаполненный привод 3 скважинного насоса двойного действия может представлять собой гидропривод, шарико-винтовую передачу или другую передачу, преобразующую вращательное движение в возвратно-поступательное. Также в качестве привода может быть использован линейный электродвигатель.The oil-filled drive 3 of a double-acting borehole pump can be a hydraulic actuator, a ball screw transmission or another transmission that converts rotational motion into reciprocating. Also, a linear electric motor can be used as a drive.

Скважинный насос двойного действия работает следующим образом.The double-well pump operates as follows.

При спуске насосного агрегата в скважину под действием гидростатического давления всасывающий клапан 25 и нагнетательный клапан 8 открываются, добываемая жидкость поступает в полость над полым плунжером цилиндра 6 рабочего насоса соответственно через отверстие 24, всасывающий клапан 25, а затем через открытый нагнетательный клапан 8, отверстие 21, перепускную магистраль 19 и канал 23 в перегородке 10 жидкость заполняет колонну насосно-компрессорных труб 22 до уровня жидкости в затрубном кольцевом пространстве скважины. При включении погружного электродвигателя 1, крутящий момент через кинематически связанную с ним гидрозащиту 2 передается на привод рабочего насоса 3, преобразующий вращательное движение электродвигателя 1 в возвратно-поступательное движение штока привода рабочего насоса 13. При движении соединенных между собой верхнего полого плунжера большего диаметра 7 и нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5, которые также могут соединяться между собой шарнирным узлом 12, из нижней точки вверх, всасывающий клапан 25 закрыт, а нагнетательный 8 и обратный 28 клапана открыты. Пластовая жидкость нижним монолитным плунжером меньшего диаметра 5 из полости верхнего цилиндра большего диаметра 6 через отверстие 21 в муфте 11, перепускную магистраль 19, канал 23, обратный клапан 28 и колонну насосно-компрессорных труб 22 вытесняется на поверхность. При этом пространство под нижним монолитным плунжером меньшего диаметра 5 заполняется маслом из маслозаполненного корпуса привода рабочего насоса 3 через канал 15 в основании 16. Отверстие 17 в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 служит для сброса в полость скважины утечки пластовой жидкости, возникающей в зазоре между цилиндрической поверхностью нижнего монолитного плунжера 5 и внутренней поверхностью нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 вследствие перепада давления между столбом пластовой жидкости в колонне насосно-компрессорных труб 22 и затрубном кольцевом пространстве скважины. Вследствие того, что в течение рабочего цикла насоса двойного действия цилиндрическая поверхность нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5 перекрывает отверстие 17 в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 и не выходит из контакта с внутренней поверхностью нижнего цилиндра меньшего диаметра 4, находящейся ниже отверстия 17, предотвращается попадание пластовой жидкости во внутреннюю полость маслозаполненного привода рабочего насоса 3. Дополнительной герметизаций внутренней полости привода рабочего насоса 3 может служить установка между цилиндрической поверхностью монолитного плунжера меньшего диаметра 5 и внутренней поверхностью цилиндра меньшего диаметра 4, в нижней части монолитного плунжера меньшего диаметра 5, уплотнения контактного типа, например, манжетного, или сальникового уплотнения 18, служащего дополнительным уплотнением привода рабочего насоса 3. При движении соединенных между собой верхнего полого плунжера большего диаметра 7 и нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5, которые также могут соединяться между собой шарнирным узлом 12 из верхней точки вниз, нагнетательный клапан 8 закрыт, всасывающий клапан 25 открыт, пластовая жидкость из цилиндра 6 нагнетательным клапаном 8, установленным в верхнем полом плунжере 7, через отверстие 21 в муфте 11, перепускную магистраль 19, канал 23, обратный клапан 28 и колонну насосно-компрессорных труб 22, вытесняется на поверхность, одновременно происходит заполнение цилиндра 6 пластовой жидкостью из затрубного кольцевого пространства через отверстие 24, всасывающий клапан 25 и канал 26, а масло из полости нижнего цилиндра меньшего диаметра 4, находящейся под нижним монолитным плунжером меньшего диаметра 5 вытесняется через канал 15 в основании 16 в маслозаполненный корпус привода рабочего насоса 3When the pump unit is lowered into the well under the action of hydrostatic pressure, the suction valve 25 and the discharge valve 8 open, the produced fluid enters the cavity above the hollow plunger of the working pump cylinder 6, respectively, through the hole 24, the suction valve 25, and then through the open discharge valve 8, the hole 21 , the bypass line 19 and the channel 23 in the baffle 10, the liquid fills the string of tubing 22 to the liquid level in the annular annular space of the well. When the submersible motor 1 is turned on, the torque is transmitted through a kinematically connected hydraulic protection 2 to the drive of the working pump 3, which converts the rotational movement of the electric motor 1 into the reciprocating motion of the rod of the drive of the working pump 13. When the upper hollow plunger is connected to each other with a larger diameter of 7 and lower monolithic plunger of smaller diameter 5, which can also be interconnected by a hinge assembly 12, from the bottom up, the suction valve 25 is closed, and the discharge 8 and check valve 28 open. Formation fluid with a lower monolithic plunger of smaller diameter 5 from the cavity of the upper cylinder of larger diameter 6 through the hole 21 in the sleeve 11, the bypass line 19, channel 23, the check valve 28 and the tubing string 22 is forced to the surface. In this case, the space under the lower monolithic plunger of smaller diameter 5 is filled with oil from the oil-filled casing of the drive of the working pump 3 through the channel 15 in the base 16. The hole 17 in the casing of the lower cylinder of smaller diameter 4 is used to discharge into the well cavity leakage of formation fluid that occurs in the gap between the cylindrical the surface of the lower monolithic plunger 5 and the inner surface of the lower cylinder of a smaller diameter 4 due to the pressure difference between the column of reservoir fluid in the column pump-compressor pipe 22 and annular annular space of the well. Due to the fact that during the working cycle of the double-acting pump, the cylindrical surface of the lower monolithic plunger of smaller diameter 5 overlaps the hole 17 in the housing of the lower cylinder of smaller diameter 4 and does not come out of contact with the inner surface of the lower cylinder of smaller diameter 4 below the hole 17, the ingress is prevented reservoir fluid into the internal cavity of the oil-filled drive of the working pump 3. Additional sealing of the internal cavity of the drive of the working pump 3 can serve as tanovka between the cylindrical surface of a monolithic plunger of a smaller diameter 5 and the inner surface of a cylinder of a smaller diameter 4, in the lower part of the monolithic plunger of a smaller diameter 5, a contact seal, for example, lip seal or stuffing box seal 18, which serves as an additional seal for the drive of the working pump 3. When connected between each other of the upper hollow plunger of larger diameter 7 and the lower monolithic plunger of smaller diameter 5, which can also be interconnected by a hinge assembly 12 of top point down, pressure valve 8 is closed, suction valve 25 is open, formation fluid from cylinder 6 is pressure valve 8 installed in the upper hollow plunger 7, through hole 21 in sleeve 11, bypass line 19, channel 23, check valve 28 and pump column -compressor pipes 22, is displaced to the surface, at the same time, the cylinder 6 is filled with formation fluid from the annular annular space through the hole 24, the suction valve 25 and channel 26, and the oil from the cavity of the lower cylinder of smaller diameter 4, tries dressing under a lower monolithic plunger of smaller diameter 5 is displaced through the channel 15 at the base 16 into the oil-filled casing of the drive of the working pump 3

Общая суммарная подача скважинного насоса двойного действия за время рабочего цикла движения плунжеров 5 и 7 вверх и вниз будет определяться объемом пластовой жидкости, заполняемой верхний цилиндр 6 большего диаметра, однако, за счет того, что подача жидкости распределяется как на ход плунжеров 5 и 7 вверх, так и на ход плунжеров 5 и 7 вниз, осевое усилие на шток привода 13 и на привод 3 будет, определяться при ходе вверх произведением перепада давления в насосно-компрессорных трубах и в затрубном кольцевом пространстве на площадь нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5, а при ходе вниз произведением перепада давления в насосно-компрессорных трубах и в затрубном кольцевом пространстве на разность площадей верхнего плунжера большего диаметра 7 и нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5.The total total supply of a double-acting borehole pump during the working cycle of the movement of the plungers 5 and 7 up and down will be determined by the volume of reservoir fluid filling the upper cylinder 6 with a larger diameter, however, due to the fact that the fluid supply is distributed as the stroke of the plungers 5 and 7 up and on the stroke of the plungers 5 and 7 downward, the axial force on the actuator rod 13 and on the actuator 3 will be determined during the upward movement by the product of the pressure drop in the tubing and in the annular annular space by the area of the lower monol a smaller plunger of smaller diameter 5, and when going downward by producing a pressure drop in the tubing and annular annular space by the difference in the area of the upper plunger of larger diameter 7 and the lower monolithic plunger of smaller diameter 5.

При равенстве площади сечения нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5 разности площадей сечения верхнего полого плунжера большего диаметра 7 и нижнего монолитного плунжера меньшего диаметра 5 осевое усилие на шток привода рабочего насоса 13 распределится равномерно на весь рабочий цикл.If the cross-sectional area of the lower monolithic plunger of smaller diameter 5 is equal, the difference of the cross-sectional areas of the upper hollow plunger of larger diameter 7 and the lower monolithic plunger of smaller diameter 5, the axial force on the drive rod of the working pump 13 is distributed evenly over the entire working cycle.

Равномерное распределение нагрузки на привод рабочего насоса в течение рабочего цикла, наряду с предотвращением попадания пластовой жидкости в полость нижнего цилиндра меньшего диаметра 4 повышает надежность скважинного насоса двойного действия.The uniform distribution of the load on the drive of the working pump during the working cycle, along with preventing the formation fluid from entering the cavity of the lower cylinder of smaller diameter 4, increases the reliability of the double-acting well pump.

Claims (6)

1. Скважинный насос двойного действия, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, рабочий насос, состоящий из двух рабочих цилиндров, последовательно соединённых между собой и двух плунжеров, при этом диаметр верхнего цилиндра с плунжером больше диаметра нижнего цилиндра с плунжером, верхний плунжер большего диаметра полый с установленным в нём нагнетательным клапаном, нижний плунжер меньшего диаметра выполнен монолитным, полость над полым плунжером большего диаметра через всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под верхним полым плунжером большего диаметра соединена с перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей верхний больший цилиндр, перепускная магистраль соединена с выкидной линией насоса, отличающийся тем, что плунжер большего диаметра последовательно соединён с монолитным плунжером меньшего диаметра, монолитный плунжер меньшего диаметра соединён с приводом рабочего насоса посредством штока привода рабочего насоса, внутренняя полость цилиндра меньшего диаметра под монолитным плунжером меньшего диаметра гидравлически соединена с маслозаполненной полостью привода рабочего насоса, внутренняя полость цилиндра меньшего диаметра посредством отверстия в корпусе цилиндра меньшего диаметра соединена с затрубным кольцевым пространством, отверстие в корпусе цилиндра меньшего диаметра в течение рабочего цикла изнутри постоянно перекрыто цилиндрической поверхностью монолитного плунжера меньшего диаметра, цилиндрическая поверхность монолитного плунжера меньшего диаметра в течение рабочего цикла не выходит из контакта с внутренней поверхностью нижнего цилиндра меньшего диаметра, находящейся ниже отверстия в корпусе нижнего цилиндра меньшего диаметра и является уплотнением привода рабочего насоса.1. Double-acting borehole pump containing a submersible motor with hydraulic protection, a working pump drive that converts rotational motion into a reciprocating, working pump, consisting of two working cylinders connected in series with each other and two plungers, while the diameter of the upper cylinder with the plunger is larger diameter of the lower cylinder with a plunger, the upper plunger of a larger diameter is hollow with a discharge valve installed in it, the lower plunger of a smaller diameter is made monolithic, the cavity above a large plunger with a larger diameter through the suction valve is connected to the annular annular space, a cavity under the upper hollow plunger of a larger diameter is connected to a bypass line formed by a shell, externally covering the upper larger cylinder, the bypass line is connected to the discharge line of the pump, characterized in that the plunger the larger diameter is connected in series with the monolithic plunger of smaller diameter, the monolithic plunger of smaller diameter is connected with the drive of the working pump by means of the working pump drive rod, the inner cavity of the cylinder of a smaller diameter under the monolithic plunger of smaller diameter is hydraulically connected to the oil-filled cavity of the drive of the working pump, the inner cavity of the cylinder of smaller diameter is connected to the annular annular space, the hole in the body of the cylinder of smaller diameter is the flow of the working cycle from the inside is constantly blocked by the cylindrical surface of a monolithic plunger of smaller diameter, cyl ndricheskaya monolithic surface of the plunger of smaller diameter during the working cycle goes out of contact with the inner surface of the lower cylinder of smaller diameter, located below the opening in the housing lower smaller-diameter cylinder and a seal of the pump drive. 2. Скважинный насос двойного действия по п. 1, отличающийся тем, что монолитный плунжер меньшего диаметра выполнен в виде гладкого штока, а нижний цилиндр меньшего диаметра выполнен в виде корпуса уплотнительного (сальникового) узла, на внутренней поверхности которого установлено уплотнение в виде манжет, уплотнительных колец или сальниковой набивки.2. The double-acting well pump according to claim 1, characterized in that the monolithic plunger of smaller diameter is made in the form of a smooth rod, and the lower cylinder of smaller diameter is made in the form of a housing of a sealing (stuffing box) assembly, on the inner surface of which a seal in the form of cuffs is installed, o-rings or stuffing box packing. 3. Скважинный насос двойного действия по п. 1, отличающийся тем, что отверстие в корпусе цилиндра меньшего диаметра расположено на расстоянии от верхнего торца рабочей поверхности цилиндра меньшего диаметра, обеспечивающем, при заданном зазоре между внутренней полостью цилиндра меньшего диаметра и монолитным плунжером меньшего диаметра, необходимый перепад давления между выкидной линией насоса и затрубным кольцевым пространством.3. The double-acting well pump according to claim 1, characterized in that the hole in the cylinder body of a smaller diameter is located at a distance from the upper end of the working surface of the cylinder of a smaller diameter, providing, for a given gap between the internal cavity of the cylinder of a smaller diameter and a monolithic plunger of a smaller diameter, the necessary pressure difference between the flow line of the pump and the annular annular space. 4. Скважинный насос двойного действия по п. 1, отличающийся тем, что между цилиндрической поверхностью монолитного плунжера меньшего диаметра и внутренней поверхностью цилиндра меньшего диаметра, в нижней части монолитного плунжера меньшего диаметра, установлено уплотнение контактного типа, например манжетное или сальниковое уплотнение.4. The double-acting borehole pump according to claim 1, characterized in that between the cylindrical surface of the monolithic plunger of smaller diameter and the inner surface of the cylinder of smaller diameter, in the lower part of the monolithic plunger of smaller diameter, a contact seal is installed, for example a lip seal or stuffing box. 5. Скважинный насос двойного действия по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что полый плунжер большего диаметра соединён с монолитным плунжером меньшего диаметра посредством шарнирного узла.5. The double-acting well pump according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the hollow plunger of larger diameter is connected to the monolithic plunger of smaller diameter by means of a hinge assembly. 6. Скважинный насос двойного действия по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что монолитный плунжер меньшего диаметра соединён со штоком привода рабочего насоса посредством шарнирного узла. 6. The double-acting well pump according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the monolithic plunger of smaller diameter is connected to the rod of the drive of the working pump through a hinge assembly.

Images