RU2237195C1 - Hydraulically driven well pump installation - Google Patents

Abstract

FIELD: lifting liquids from well.

SUBSTANCE: installation has housing which receives the central pipe whose bottom part is made of metallic piping aperture forming the main compression stage together with the housing. The additional working stage is mounted above the working stage and is made of the central pipe and piping aperture. The working aperture is provided with thick walls and is made of alloyed steel. The working stages are interconnected through the pressure valve. The housing is connected with hydraulic pulser. The installation is provided with a throttle, accumulating tank, and discharging branch pipe provided with the valving device.

EFFECT: simplified assembling and disassembling.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, касается скважинных гидроприводных диафрагменных насосов и может найти применение в различных отраслях народного хозяйства для подъема жидкости из скважины.The invention relates to a pump engineering industry, relates to borehole hydraulic diaphragm pumps, and may find application in various sectors of the national economy for lifting liquid from a well.

Известна насосная установка, содержащая привод, верхний и нижний упругие элементы, выполненные в виде "гармошки", напорные и подъемные трубы, всасывающий и нагнетательный клапаны, причем нижний упругий элемент подпружинен (SU 1705610 А, 15.01.1992).A known pump installation containing a drive, upper and lower elastic elements made in the form of an accordion, pressure and lifting pipes, suction and discharge valves, the lower elastic element being spring-loaded (SU 1705610 A, January 15, 1992).

Недостатки устройства:The disadvantages of the device:

- сложность конструкции;- design complexity;

- невозможность создания больших перепадов давления подпружиненным нижним упругим элементом;- the impossibility of creating large pressure drops by a spring-loaded lower elastic element;

- большие технологические трудности в части изготовления упругих элементов.- great technological difficulties in the manufacture of elastic elements.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой является насосная установка, включающая корпус с установленной в нем центральной трубой, трубчатую диафрагму, образующие основную рабочую ступень, приводную и насосную камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, подъемные трубы и трубопровод, связывающие гидравлически основную рабочую ступень с гидропульсатором, установленным на поверхности (SU 1038569 А, 30.08.1983 - прототип).The closest in technical essence to the proposed one is a pump installation, including a housing with a central pipe installed in it, a tubular diaphragm, which form the main working stage, drive and pump chambers, suction and discharge valves, lifting pipes and piping that connect the main hydraulic working stage to the hydraulic pulsator mounted on the surface (SU 1038569 A, 08/30/1983 - prototype).

Установка содержит два трубопровода, один - напорный, другой - для подачи рабочей жидкости с поверхности к насосу, что значительно усложняет монтаж и демонтаж оборудования в скважине и ведет к увеличению металлоемкости.The installation contains two pipelines, one - pressure, the other - to supply the working fluid from the surface to the pump, which greatly complicates the installation and dismantling of equipment in the well and leads to an increase in metal consumption.

Задачей изобретения является создание насосной установки, обладающей упрощенной технологией монтажа и демонтажа и имеющей низкую металлоемкость.The objective of the invention is the creation of a pumping unit with a simplified installation and dismantling technology and having low metal consumption.

Указанная задача решается предлагаемой скважинной гидропроводной насосной установкой, включающей корпус с установленной в нем центральной трубой, трубчатую диафрагму, образующие основную рабочую ступень, приводную и насосную камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, подъемные трубы и трубопровод, связывающие гидравлически основную рабочую ступень с гидропульсатором, установленным на поверхности.This problem is solved by the proposed borehole water-conducting pump installation, which includes a housing with a central pipe installed in it, a tubular diaphragm, which form the main working stage, drive and pump chambers, suction and discharge valves, lifting pipes and a pipeline connecting the hydraulically main working stage with a hydraulic pulsator installed on the surface.

Новым является то, что насосная и приводная камеры совмещены, центральная труба заглушена снизу, а нижний участок ее является трубчатой диафрагмой основной рабочей ступени; снабжена дополнительной рабочей ступенью, расположенной над основной и представляющей собой цилиндрическую полость ограниченного объема, образованную верхним участком центральной трубы, а по периферии - трубчатой диафрагмой; трубчатые диафрагмы выполнены из металла, тонкостенные; рабочие ступени сообщены между собой через нагнетательный клапан, установленный на их границе, а в верхней части дополнительной рабочей камеры размещен нагнетательно-разделительный клапан; снабжена дросселем и запорным устройством, установленными на автономных отводах трубопровода и соединенных с накопительной емкостью.What is new is that the pump and drive chambers are combined, the central pipe is plugged from below, and its lower section is a tubular diaphragm of the main working stage; equipped with an additional working step located above the main one and representing a cylindrical cavity of limited volume, formed by the upper section of the central pipe, and around the periphery by a tubular diaphragm; tubular diaphragms are made of metal, thin-walled; the working steps are interconnected through a discharge valve mounted on their border, and a discharge-separation valve is placed in the upper part of the additional working chamber; equipped with a throttle and a locking device installed on autonomous pipe bends and connected to the storage tank.

Новым также является то, что:Also new is that:

- диаметр трубчатой диафрагмы дополнительной рабочей ступени больше диаметра трубчатой диафрагмы основной рабочей ступени;- the diameter of the tubular diaphragm of the additional working stage is larger than the diameter of the tubular diaphragm of the main working stage;

- трубчатые диафрагмы изготовлены из легированной стали.- tubular diaphragms made of alloy steel.

На чертеже изображена схема предлагаемой скважинной гидроприводной насосной установки.The drawing shows a diagram of the proposed downhole hydraulic pumping unit.

Она состоит из корпуса 1, в нижней части которого установлен всасывающий клапан 2. Внутри корпуса находится заглушенная снизу центральная труба 3, нижняя часть которой является трубчатой диафрагмой 4, изготовленной из тонкостенной легированной стали, образующей вместе с корпусом 1 основную рабочую ступень. Над последней расположена дополнительная рабочая ступень, образованная верхней частью центральной трубы 3, изготовленной из толстостенной трубы, а по периферии - трубчатой диафрагмой 5, изготовленной так же, как и диафрагма, из тонкостенной легированной стали. Рабочие ступени соединены между собой нагнетательным клапаном 6, а в верхней части дополнительной рабочей ступени установлен нагнетательно-разделительный клапан 7. Корпус 1 через подъемные трубы 8 и трубопровод 9 соединен с гидропульсатором 10.It consists of a casing 1, in the lower part of which a suction valve 2 is installed. Inside the casing there is a central pipe 3 closed from the bottom, the lower part of which is a tubular diaphragm 4 made of thin-walled alloy steel, which forms the main working stage together with the casing 1. Above the latter there is an additional working step formed by the upper part of the central pipe 3 made of a thick-walled pipe, and on the periphery - a tubular diaphragm 5, made in the same way as the diaphragm, of thin-walled alloy steel. The working stages are interconnected by a discharge valve 6, and in the upper part of the additional working stage a discharge-separation valve 7. is installed. The housing 1 is connected via a lifting pipe 8 and a pipe 9 to a hydraulic pulsator 10.

Установка содержит также дроссель 11 и задвижку 12, установленные на автономных отводах трубопровода 9 и соединенные с накопительной емкостью 13. Диаметр трубчатой диафрагмы 5 дополнительной рабочей ступени больше диаметра трубчатой диафрагмы 4 основной рабочей ступени.The installation also contains a throttle 11 and a valve 12 mounted on autonomous branches of the pipeline 9 and connected to the storage tank 13. The diameter of the tubular diaphragm 5 of the additional working stage is larger than the diameter of the tubular diaphragm 4 of the main working stage.

Дроссель 11 рассчитан на определенный перепад давления, увязанный с оптимальным объемом раздутия трубчатых диафрагм 4 и 5.The throttle 11 is designed for a certain pressure drop, coupled with the optimal volume of bloat tubular diaphragms 4 and 5.

Работает установка следующим образом.The installation works as follows.

Перед работой установки всю гидросистему через отвод 14 из накопительной емкости 13 заполняют жидкостью при положении поршня 15 гидропульсатора в крайнем правом положении. Затем включают гидропульсатор, который в гидросистеме создает переменное поле давлений. При движении поршня 15 гидропульсатора справа налево происходит подача определенного объема (V₁) жидкости в гидросистему (трубопровод 9 и подъемные трубы 8), из которого одна часть (меньшая) V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{/}}{\text{1}}$ пройдет через дроссель 11 в накопительную емкость 13, а другая (большая) V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ - в центральную трубу 3 основной рабочей ступени. Под воздействием давления трубчатая диафрагма 4 раздувается и выталкивает жидкость в объеме V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ из полости “А” через нагнетательный клапан 6 в полость “Б”, отчего раздувается трубчатая диафрагма 5 дополнительной рабочей ступени. Клапан 7 при этом закрыт, т.к. на него воздействует давление, созданное в гидросистеме гидропульсатором.Before the installation, the entire hydraulic system through the outlet 14 from the storage tank 13 is filled with liquid at the position of the piston 15 of the hydraulic pulsator in the extreme right position. Then include a hydro pulsator, which in the hydraulic system creates an alternating pressure field. When the piston 15 of the hydropulsator moves from right to left, a certain volume (V ₁ ) of liquid is supplied to the hydraulic system (pipeline 9 and lifting pipes 8), of which one part (smaller) V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{/}}{\text{1}}$ will pass through the inductor 11 into the storage tank 13, and the other (large) V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ - into the central pipe 3 of the main working stage. Under the influence of pressure, the tubular diaphragm 4 inflates and pushes the liquid in volume V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ from the cavity “A” through the discharge valve 6 into the cavity “B”, which causes the tubular diaphragm 5 of the additional working stage to inflate. Valve 7 is closed, as it is affected by the pressure created in the hydraulic system by a hydro-pulsator.

При движении поршня 15 слева направо в гидросистеме происходит разряжение (падение давления), клапан 7 открывается и тот объем жидкости (V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ ), на который раздулась диафрагма 5, выталкивается в подъемные трубы 8, диафрагма 4 возвращается в исходное положение, создавая разряжение в полости “А”, под воздействием которого клапан 6 закрывается, а клапан 2 открывается, происходит переток жидкости из полости “В” ствола скважины в полость “А”. При возвращении диафрагмы 4 в исходное положение происходит также выталкивание жидкости в подъемные трубы 8 в объеме, равном V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ . Таким образом, при движении поршня 15 слева направо с гидросистему поступит объем жидкости, равный двум объемам V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ , который больше, чем объем V₁ на величину ΔV (ΔV=2V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ -V₁). Этот объем ΔV и поступит через дроссель 11 в накопительную емкость 13 к моменту, когда поршень 15 займет крайнее правое положение (конец цикла). Далее поршень снова будет двигаться справа налево (следующий цикл) и весь процесс будет происходить так, как был описан выше. По мере накопления жидкость из емкости 13 будет откачиваться.When the piston 15 moves from left to right, a hydraulic pressure (pressure drop) occurs in the hydraulic system, valve 7 opens and that volume of liquid (V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ ), on which the diaphragm 5 has inflated, is pushed into the lifting pipes 8, the diaphragm 4 returns to its original position, creating a vacuum in the cavity “A”, under the influence of which the valve 6 closes and valve 2 opens, fluid flows from the “B” cavity of the barrel wells into cavity “A”. When the diaphragm 4 returns to its original position, liquid is also pushed into the lifting pipes 8 in a volume equal to V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ . Thus, when the piston 15 moves from left to right, a fluid volume equal to two volumes V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ which is larger than the volume V ₁ by ΔV (ΔV = 2V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{//}}{\text{1}}$ -V ₁ ). This volume ΔV will enter through the throttle 11 into the storage tank 13 by the time the piston 15 occupies the extreme right position (end of cycle). Further, the piston will again move from right to left (next cycle) and the whole process will occur as described above. As accumulation of fluid from the tank 13 will be pumped out.

Система будет работать в нормальном и стабильном режиме, если общий объем, прошедший через дроссель V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{/}}{\text{1}}$ , будет не более 50% и не менее 30% от объема, подаваемого гидропульсатором в гидросистему за один цикл. Цифры получены расчетным путем.The system will operate in normal and stable mode if the total volume passing through the throttle V $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{/}}{\text{1}}$ , there will be no more than 50% and not less than 30% of the volume supplied by the hydro-pulsator to the hydraulic system in one cycle. The numbers are calculated.

Благодаря тому, что приводная и насосная камеры в предлагаемой установке совмещены, достигнуто определенное упрощение конструкции, упростился монтаж и демонтаж установки, заметно снижена металлоемкость, что в конечном итоге позволит сэкономить значительные материальные средства.Due to the fact that the drive and pump chambers in the proposed installation are combined, a certain simplification of the design is achieved, installation and dismantling of the installation are simplified, metal consumption is noticeably reduced, which ultimately will save significant material resources.

Claims (3)

1. Скважинная гидроприводная насосная установка, включающая корпус с установленной в нем центральной трубой, трубчатую диафрагму, образующие основную рабочую ступень, приводную и насосную камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, подъемные трубы и трубопровод, связывающие гидравлически основную рабочую ступень с гидропульсатором, установленным на поверхности, отличающаяся тем, что насосная и приводная камеры совмещены, центральная труба заглушена снизу, а нижний участок ее является трубчатой диафрагмой основной рабочей ступени, при этом установка снабжена дополнительной рабочей ступенью, расположенной над основной и представляющей собой цилиндрическую полость ограниченного объема, образованную верхним участком центральной трубы, а по периферии - трубчатой диафрагмой, трубчатые диафрагмы выполнены из металла, тонкостенные, рабочие ступени сообщены между собой через нагнетательный клапан, установленный на их границе, а в верхней части дополнительной рабочей камеры размещен нагнетательно-разделительный клапан, причем установка снабжена дросселем и запорным устройством, установленными на автономных отводах трубопровода и соединенных с накопительной емкостью.1. A borehole hydraulic pumping unit, including a housing with a central pipe installed in it, a tubular diaphragm, which form the main working stage, drive and pump chambers, suction and discharge valves, lifting pipes and piping connecting the main hydraulic working stage with a hydraulic pulsator mounted on the surface characterized in that the pump and drive chambers are combined, the central pipe is plugged from below, and its lower section is a tubular diaphragm of the main working stage, p In this case, the installation is equipped with an additional working stage located above the main one and representing a cylindrical cavity of limited volume, formed by the upper section of the central pipe, and around the periphery by a tubular diaphragm, tubular diaphragms are made of metal, thin-walled, working steps are interconnected via a discharge valve installed on their border, and in the upper part of the additional working chamber there is a discharge-separation valve, and the installation is equipped with a throttle and a shut-off valve troystvom mounted on the autonomous tap conduit and connected to the storage tank. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что диаметр трубчатой диафрагмы дополнительной рабочей ступени больше диаметра трубчатой диафрагмы основной рабочей ступени.2. Installation according to claim 1, characterized in that the diameter of the tubular diaphragm of the additional working stage is larger than the diameter of the tubular diaphragm of the main working stage. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трубчатые диафрагмы изготовлены из легированной стали.3. Installation according to claim 1, characterized in that the tubular diaphragms are made of alloy steel.