RU2100650C1 - Deep-well sucker-rod pump - Google Patents

Abstract

FIELD: oil producing industry; pumping out gassy liquids. SUBSTANCE: pump has cylinder with suction valve, plunger with delivery valve, upper and lower through channels in cylinder wall. Channels are made under plunger top dead center in cylinder and are arranged diametrically opposite to each other at different height. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к глубинным скважинным насосам с наземным силовым приводом плунжера (посредством колонны штанг). The invention relates to hydraulic engineering, in particular to deep well pumps with a ground-driven plunger power drive (via a rod string).

Общеизвестны вставные штанговые насосы, в том числе и для добычи нефти, содержащие цилиндроплунжерную пару с всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере. Цилиндр снабжен элементом фиксации в колонне подъемных (так называемых насосно-компрессорных) труб, а плунжер снабжен элементом сцепления с колонной штанг силового наземного привода [1]
Известен также вставной штанговый насос, наиболее близкий к предлагаемому по набору конструктивных элементов и по его функциональным возможностям, содержащий цилиндр и плунжер. В нижней части цилиндра расположены узел фиксации его в колонне подъемных труб и всасывающий клапан, а плунжер соединен с колонной штанг и снабжен нагнетательным клапаном. При этом в стенке цилиндра выполнены радиальные сквозные каналы, сообщающие его полость с полостью колонны подъемных труб, но только при крайнем верхнем положении плунжера, то есть когда он находится в верхней мертвой точке в процессе возвратно-поступательных перемещений [2] Наличие подобных каналов (не уменьшая, практически, производительность насоса) обеспечивает более комфортные условия работы плунжера и колонны штанг. Однако процесс перелива жидкости из подъемных труб обратно в цилиндр с целью более эффективной работы всасывающего клапана и обеспечения пеногашения "вскипевшей" под плунжером жидкости не является оптимальным и может быть усовершенствован внесением конструктивных изменений в известное техническое решение, принятое за прототип.Plug-in sucker-rod pumps are well known, including for oil production, containing a cylinder-plunger pair with a suction valve in the cylinder and a discharge valve in the plunger. The cylinder is equipped with a fixing element in the column of lifting (so-called tubing) pipes, and the plunger is equipped with a clutch element with a column of rods of a power ground drive [1]
Also known is a plug-in sucker rod pump closest to the one proposed in terms of a set of structural elements and its functional capabilities, comprising a cylinder and a plunger. In the lower part of the cylinder there is a unit for fixing it in the column of lifting pipes and a suction valve, and the plunger is connected to the column of rods and is equipped with a discharge valve. In this case, radial through channels are made in the cylinder wall, communicating its cavity with the cavity of the column of lifting pipes, but only at the extreme upper position of the plunger, that is, when it is at top dead center during reciprocating movements [2] The presence of such channels (not decreasing, practically, pump productivity) provides more comfortable working conditions for the plunger and rod string. However, the process of overflowing liquid from the riser pipes back into the cylinder in order to more efficiently operate the suction valve and to provide anti-foaming "boiling" under the plunger of foam is not optimal and can be improved by making structural changes to the well-known technical solution adopted for the prototype.

Улучшения работы плунжера и соединенной с ним колонны штанг достигают тем, что в глубинном штанговом насосе, содержащем цилиндроплунжерную пару со всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере, в стенке цилиндра выполнены два диаметрально расположенных сквозных канала, один из которых расположен непосредственно под крайним верхним положением плунжера, верхняя кромка второго канала совпадает по высоте с нижней кромкой первого. Improvements in the operation of the plunger and the rod string connected to it are achieved by the fact that two diametrically arranged through channels are made in the cylinder wall in a deep rod pump containing a cylinder-plunger pair with a suction valve in the cylinder and a discharge valve in the plunger, one of which is located directly below the extreme upper the position of the plunger, the upper edge of the second channel coincides in height with the lower edge of the first.

На фиг. 1 приведен глубинный штанговый насос; на фиг. 2 (а, б, в) изображено взаимное расположение плунжера относительно цилиндра при завершении хода нагнетания. In FIG. 1 shows a deep sucker rod pump; in FIG. 2 (a, b, c) shows the relative position of the plunger relative to the cylinder at the end of the discharge stroke.

Глубинный штанговый насос содержит (фиг. 1) цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2, плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4, в стенке цилиндра 1 выполнены два диаметрально друг другу противоположные сквозные каналы, верхний 5 и нижний 6, выполненные в стенке цилиндра 1 со смещением их относительно друг друга по высоте таким образом, что нижняя кромка 7 первого (верхнего) канала 5, находящегося непосредственно под верхним крайним положением плунжера, находится на уровне верхней кромки 8 второго (нижнего) канала 6. Принимая во внимание, что "верхнее крайнее положение" плунжера в цилиндре достаточно условно (зависит от взаимной деформации удлинения колонны труб и колонны штанг при работе насоса с переменными нагрузками), то канал 5 должен быть щелевидным с условием что его нижняя кромка 7 всегда под плунжером при любом положении его верхней мертвой точки относительно цилиндра. The deep-well sucker rod pump contains (Fig. 1) a cylinder 1 with a suction valve 2, a plunger 3 with a discharge valve 4, two diametrically opposed through channels, upper 5 and lower 6, made in the wall of cylinder 1 with their offset relative to each other in height so that the lower edge 7 of the first (upper) channel 5, located directly below the upper extreme position of the plunger, is at the level of the upper edge 8 of the second (lower) channel 6. Whereas the "upper extreme the position of the plunger in the cylinder is rather arbitrary (it depends on the mutual deformation of the elongation of the pipe string and the string of rods when the pump is operating with variable loads), then channel 5 should be slit-shaped with the condition that its lower edge 7 is always under the plunger at any position of its top dead center relative to cylinder.

Работа насоса происходит следующим образом. Учитывая, что продукция скважин, представляющая собой сложную композицию из нефти, высокоминерализованной воды, свободных и растворенных газов и мехпримесей, способна к интенсивному пенообразованию в подплунжерной части насоса в конце хода нагнетания, процесс пеногашения и пеногазоудаления из плунжера имеет весьма важное значение. В заявленной конструкции (см. фиг. 2 фрагменты "а,б") графически условно изображены стадии открытия плунжером 2 нижнего канала 6 и верхнего канала 5 в стенке цилиндра. Жидкость над плунжером насоса свободна от пены и газов и находится под давлением нагнетания, поэтому когда плунжером открывается канал 6, жидкость врывается в цилиндр и оттесняет пену в противоположный каналу объем цилиндра (фрагмент "б" фиг. 2), но в силу инерции движения замещающей жидкости и малости временного промежутка она (пена) выталкивается за пределы цилиндра насоса в открывающийся канал 5 и всплывает по трубам вверх (фрагмент "в" по фиг. 2). The operation of the pump is as follows. Considering that well production, which is a complex composition of oil, highly mineralized water, free and dissolved gases and mechanical impurities, is capable of intensive foaming in the subplunger part of the pump at the end of the injection stroke, the process of defoaming and defoaming from the plunger is very important. In the claimed design (see Fig. 2 fragments "a, b"), the stages of opening the lower channel 6 and the upper channel 5 in the cylinder wall by the plunger 2 are graphically conditionally depicted. The liquid above the pump plunger is free of foam and gases and is under injection pressure, so when the channel 6 opens with the plunger, the liquid breaks into the cylinder and pushes the foam into the cylinder volume opposite to the channel (fragment "b" of Fig. 2), but due to the inertia of the motion replacing liquid and the smallness of the time interval, it (foam) is pushed out of the cylinder of the pump into the opening channel 5 and floats up through the pipes (fragment "c" in Fig. 2).

Таким образом, совокупность существенных признаков данного насоса обеспечивает сокращение влияния газосодержания продукции на работу насоса и установки в целом за счет более эффективного пеногашения и пеногазоудаления из подплунжерного пространства насоса. Thus, the set of essential features of this pump provides a reduction in the effect of gas content of the product on the operation of the pump and the installation as a whole due to more effective defoaming and defoaming from the sub-plunger space of the pump.

Claims (1)

Глубинный штанговый насос, содержащий цилиндроплунжерную пару со всасывающим клапаном в цилиндре и нагнетательным клапаном в плунжере, в стенке цилиндра выполнены два диаметрально расположенных сквозных канала, первый из которых расположен непосредственно под крайним верхним положением плунжера, отличающийся тем, что верхняя кромка второго канала совпадает по высоте цилиндра с нижней кромкой первого. A sucker-rod pump containing a cylinder-plunger pair with a suction valve in the cylinder and a discharge valve in the plunger, two diametrically arranged through channels are made in the cylinder wall, the first of which is located directly below the extreme upper position of the plunger, characterized in that the upper edge of the second channel coincides in height cylinder with the bottom edge of the first.

Images