RU2730771C1 - Double-acting sucker-rod pump - Google Patents
Double-acting sucker-rod pump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2730771C1 RU2730771C1 RU2020106703A RU2020106703A RU2730771C1 RU 2730771 C1 RU2730771 C1 RU 2730771C1 RU 2020106703 A RU2020106703 A RU 2020106703A RU 2020106703 A RU2020106703 A RU 2020106703A RU 2730771 C1 RU2730771 C1 RU 2730771C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- shut
- cylinder
- seat
- plunger
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к плунжерным насосам, особенно для перекачивания высоковязких жидкостей с содержанием механических примесей и газа, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to plunger pumps, especially for pumping high-viscosity liquids containing solids and gas, in particular to downhole sucker rod pumps, and can be used in the oil industry.
Известен штанговый скважинный насос (Каталог "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти" ЦИНТИХимнефтемаш, М. 1988, с. 22), содержащий рабочий цилиндр, внутри которого с минимальным зазором перемещается полый плунжер с нагнетательным клапаном, связанный с колонной насосных штанг, в нижней части цилиндра установлен всасывающий клапан.A well-known sucker rod pump (Catalog "Downhole sucker rod pumps for oil production" TsINTIKHimneftemash, M. 1988, p. 22), containing a working cylinder, inside which a hollow plunger with a discharge valve moves with a minimum clearance, connected to the sucker rod string, in the lower part cylinder is fitted with a suction valve.
Недостатками известного штангового скважинного насоса являются недостаточная производительность в связи с осуществлением рабочего хода при ходе плунжера вверх, недопустимые объемные потери в связи с недостаточной пропускной способности клапанов.The disadvantages of the known sucker rod pump are insufficient productivity due to the implementation of the working stroke during the upward stroke of the plunger, unacceptable volumetric losses due to insufficient throughput of the valves.
Известен скважинный штанговый насос двухстороннего действия, содержащий цилиндр, плунжер, снабженный полыми штоками штоками по обе стороны, пару всасывающих и нагнетательных клапанов, размещенных соответственно в торцевых участках цилиндра и плунжера, уплотнительные диски, разъединяющие рабочие полости насоса от пластовой среды (см. патент РФ №2565619, МПК Е21В 34/06; F04B 47/04, опуб. 20.10.2015, бюл. №29).Known borehole rod pump double-acting, containing a cylinder, a plunger equipped with hollow rods with rods on both sides, a pair of suction and discharge valves located respectively in the end sections of the cylinder and plunger, sealing discs separating the working cavities of the pump from the reservoir medium (see RF patent No. 2565619, IPC E21B 34/06; F04B 47/04, publ. 20.10.2015, bul. No. 29).
Подача пластовой среды на поверхность при ходе плунжера вверх и вниз увеличивает производительность насоса. Однако, уменьшение объема рабочих полостей насоса штоком снижает объемную подачу, Кроме того, уплотнение штоков двумя дисками снижает КПД и надежность работы, а применение уникальных клапанных узлов с втулочными запорными органами из эластичного материала повышает затраты на производство в связи со снижением коэффициента унификации. Кроме того, возможно накапливание механических примесей между эластичным запорным органом и корпусом клапана.The supply of the formation medium to the surface during the up and down stroke of the plunger increases the pump performance. However, a decrease in the volume of the working cavities of the pump by the rod reduces the volumetric flow.In addition, the sealing of the rods with two discs reduces the efficiency and reliability of operation, and the use of unique valve assemblies with sleeve closure bodies made of elastic material increases production costs due to a decrease in the coefficient of unification. In addition, accumulation of mechanical impurities between the elastic shut-off element and the valve body is possible.
Известен насос, содержащий корпус с размещенным с возможностью ограниченного осевого перемещения подпружиненный относительно корпуса цилиндр, полый плунжер со штоком и зауженной нижней горловиной, установленный с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно штока, в нижней части корпуса размещено седло всасывающего клапана, а выше седла выполнено, как минимум, одно сквозное радиальное отверстие, нижняя часть цилиндра выполнена зауженной и имеет возможность взаимодействовать с седлом, в нижней части на шток неподвижно насажен запорным орган нагнетательного клапана с возможностью взаимодействия с торцом плунжера, корпус в верхней части снабжен выполненным ответно цилиндру неподвижным плунжером с образованием щелевого уплотнения между ним и цилиндром (см. патент РФ №2692588, МПК F04B 47/00, опуб. 25.06.2019, бюл. №18), который принят за прототип.A pump is known comprising a housing with a cylinder spring-loaded relative to the housing, a hollow plunger with a stem and a narrowed lower neck, mounted with a limited axial movement relative to the stem, a suction valve seat is located in the lower part of the body, and above the seat is made as at least one through radial hole, the lower part of the cylinder is made narrower and has the ability to interact with the seat, in the lower part, a shut-off element of the discharge valve is fixedly mounted on the rod with the possibility of interaction with the end of the plunger, the body in the upper part is equipped with a fixed plunger made in response to the cylinder with the formation of a slotted seals between it and the cylinder (see RF patent No. 2692588, IPC F04B 47/00, publ. 06/25/2019, bull. No. 18), which is taken as a prototype.
Выполнение цилиндра и плунжера с зауженной горловиной и ограниченно подвижными относительно корпуса и штока позволяет увеличить пропускную способность клапанов и снизить запаздывание их открытия и закрытия. Отсутствие подачи пластовой среды на поверхность при ходе плунжера вниз ограничивает производительность насоса. Кроме того, размещение в верхней части цилиндра неподвижного плунжера для герметизации нагнетательной линии снижает длину хода плунжера. Возникающие силы трения между цилиндром и неподвижным плунжером, подъем цилиндра только за счет разности давления на входе насоса и рабочей полости могут привести к запаздыванию открытия и закрытия всасывающего клапана.The design of the cylinder and plunger with a narrowed throat and limitedly movable relative to the body and stem allows increasing the throughput of the valves and reducing the delay in their opening and closing. The lack of supply of formation fluid to the surface during the downstroke of the plunger limits the pump performance. In addition, placing a stationary plunger at the top of the cylinder to seal the discharge line reduces the stroke length of the plunger. The resulting frictional forces between the cylinder and the stationary plunger, cylinder lift only due to the pressure difference at the pump inlet and the working cavity can lead to a delay in the opening and closing of the suction valve.
Технической задачей предлагаемого технического решения является повышение производительности насоса и снижение объемных потерь путем оснащения насоса штоковой рабочей полостью, увеличения хода плунжера за счет исключения верхнего щелевого уплотнения цилиндра, увеличение нагрузок на открытие и закрытие всасывающего клапана за счет суммирования усилий от перепада давлений между полостями и на входе насоса и отсутствие трения в верхнем уплотнительном устройстве цилиндра.The technical task of the proposed technical solution is to increase the pump performance and reduce volumetric losses by equipping the pump with a rod working cavity, increasing the plunger stroke by eliminating the upper slotted cylinder seal, increasing the loads on opening and closing the suction valve due to the summation of the efforts from the pressure difference between the cavities and on inlet of the pump and the absence of friction in the upper sealing device of the cylinder.
Решение указанной технической задачи достигается тем, что в скважинном штанговом насосе, содержащем установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения цилиндр с зауженной горловиной, шток с закрепленным в нижней части запорным органом нагнетательного клапана, полый плунжер, установленный с возможностью ограниченного упором и запорным органом нагнетательного клапана осевого перемещения относительно штока, седло всасывающего клапана, размещенное в нижней части корпуса с возможностью взаимодействия с горловиной цилиндра с образованием рабочей полости, в корпусе выше седла выполнено, как минимум, одно радиальное отверстие, цилиндр подпружинен снизу относительно корпуса, согласно техническому решению, обратный конец цилиндра снабжен зауженной горловиной, корпус в верхней части снабжен седлом, взаимодействующим с упором, на шток насажен с возможностью ограниченного седлом осевого перемещения запорный орган нагнетательного клапана с образованием верхней штоковой рабочей полости, в корпусе ниже седла выполнено, как минимум, одно сквозное верхнее радиальное отверстие, шток снабжен телескопически соединенной с плунжером направляющей втулкой и выполнен полым , в нижней части направляющей втулки выполнен кольцевой уступ, направляющая втулка снизу снабжена центральным стержнем с размещенным в нем запорным органом, который установлен с возможностью ограниченного зауженной горловиной и уступом осевого перемещения.The solution to this technical problem is achieved by the fact that in a downhole sucker rod pump containing a cylinder with a narrowed throat installed in the housing with the possibility of limited axial movement, a rod with a shut-off element of the injection valve fixed in the lower part, a hollow plunger installed with the possibility of a stop and a shut-off element of the discharge valve of axial movement relative to the stem, the seat of the suction valve located in the lower part of the body with the possibility of interaction with the neck of the cylinder to form a working cavity, at least one radial hole is made in the body above the seat, the cylinder is spring-loaded from below relative to the body, according to the technical solution, reverse the end of the cylinder is equipped with a narrowed neck, the body in the upper part is equipped with a seat interacting with the stop, the shut-off element of the discharge valve is mounted on the stem with the possibility of axial movement limited by the saddle to form an upper rod working cavity, at least one through upper radial hole is made in the body below the seat, the rod is equipped with a telescopically connected guide sleeve and is hollow, an annular ledge is made in the lower part of the guide sleeve, the guide sleeve is provided from below with a central rod with a locking element located in it , which is installed with the possibility of limited by a narrowed neck and a ledge of axial movement.
Боковая поверхность корпуса выше седла и наружные боковые поверхности упора и седла выполнены ответно друг другу коническими.The side surface of the body above the seat and the outer side surfaces of the stop and the seat are made conical in response to each other.
Боковая поверхность корпуса выше верхних радиальных отверстий выполнена конической, на которую насажен ответно выполненный корпус седла, в котором выполнено ступенчатое центральное отверстие с образованием кольцевого выступа в нижней части, седло установлено между кольцевым выступом и упором корпуса седла с возможностью взаимодействия с ними.The side surface of the body above the upper radial holes is made conical, on which a correspondingly made seat body is mounted, in which a stepped central hole is made to form an annular protrusion in the lower part, the saddle is installed between the annular protrusion and the seat body stop with the possibility of interaction with them.
Запорный орган нагнетательного клапана верхней рабочей полости на штоке установлен с гарантированным зазором, выполнен составным из нижнего и верхнего кольца, в сопрягаемых торцах которых зеркально выполнены открытые со стороны штока кольцевые пазы с образованием кольцевой канавки, в которой установлен, как минимум, один эластичный уплотнительный узел, при этом разность между высотой канавки и уплотнительного узла равна максимальной деформации его деформации.The shut-off element of the discharge valve of the upper working cavity on the stem is installed with a guaranteed clearance, made of a composite of the lower and upper rings, in the mating ends of which the annular grooves open from the stem side are mirrored to form an annular groove in which at least one elastic sealing unit is installed , while the difference between the height of the groove and the sealing unit is equal to the maximum deformation of its deformation.
Запорный орган нагнетательного клапана верхней рабочей полости на штоке установлен с гарантированным зазором, выполнен в виде удлиненной сужающейся вверх втулки.The shut-off element of the discharge valve of the upper working cavity is installed on the rod with a guaranteed clearance, made in the form of an elongated sleeve tapering upwards.
Запорный орган нагнетательного клапана верхней рабочей полости на штоке установлен с гарантированным зазором, выполнен в виде удлиненного цилиндра из неметаллического материала.The shut-off element of the discharge valve of the upper working cavity on the rod is installed with a guaranteed clearance, made in the form of an elongated cylinder made of non-metallic material.
В нижней части запорного органа нагнетательного клапана выполнена цилиндрическая расточка с образованием бурта с установленной в ней уплотнительной втулкой.In the lower part of the shut-off element of the discharge valve, a cylindrical bore is made to form a collar with a sealing sleeve installed in it.
Известен насос, содержащий установленный в корпусе с возможностью ограниченного осевого перемещения цилиндр с зауженной горловиной, размещенный в цилиндре плунжер с нижним и верхним штоком, седло, установленное в верхней части корпуса, в корпусе ниже седла выполнено, как минимум, одно сквозное радиальное отверстие, запорный орган нагнетательного клапана, насаженный на верхний шток, при этом зауженный торец цилиндра и запорный орган установлены с возможностью поочередного взаимодействия с седлом, в нижней части корпуса выполнено центральное отверстие, на нижний шток с возможностью ограниченного упором снизу осевого перемещения установлен диск, ответно выполненному отверстию (см. патент РФ №2674843, МПК F04B 47/00; F04B 15/00, опуб. 13.12.2018, бюл. №35).A pump is known that contains a cylinder with a narrowed throat installed in the housing with the possibility of limited axial movement, a plunger with a lower and an upper rod placed in the cylinder, a saddle installed in the upper part of the housing, at least one radial through hole is made in the housing below the saddle, shut-off a pumping valve body mounted on the upper stem, while the narrowed end of the cylinder and the shut-off member are installed with the possibility of alternating interaction with the seat, a central hole is made in the lower part of the body, a disk is installed on the lower rod with the possibility of axial movement limited by the stop from below, corresponding to the hole ( see RF patent No. 2674843, IPC F04B 47/00;
Известный насос, как и предлагаемый, содержит установленный в корпусе ограничено подвижный цилиндр с зауженной горловиной, плунжер со штоком с насаженным на последний запорным органом нагнетательного клапана, седло, размещенное в корпусе между цилиндром и запорным органом с возможностью поочередного взаимодействия с последними, в корпусе ниже седла выполнено, как минимум, одно сквозное радиальное отверстие.The known pump, like the proposed one, contains a movable cylinder with a narrowed neck installed in the body, a plunger with a rod with a shut-off element of the discharge valve mounted on the latter, a seat located in the body between the cylinder and the shut-off body with the possibility of alternate interaction with the latter, in the body below the saddle has at least one radial through hole.
В предлагаемом техническом решении рабочая полость цилиндра со стороны штока, кроме основной функции, подачи пластовой жидкости на поверхность, выполняет также функцию привода запорного органа всасывающего клапана нижней рабочей полости цилиндра. Зеркальное расположение рабочих полостей по обе стороны плунжера обеспечивает, в предлагаемой конструкции, увеличение усилия управления перемещения цилиндра около двух раз.In the proposed technical solution, the working cavity of the cylinder from the rod side, in addition to the main function of supplying formation fluid to the surface, also serves as a drive for the shut-off element of the suction valve of the lower working cavity of the cylinder. The mirror arrangement of the working cavities on both sides of the plunger provides, in the proposed design, an increase in the control effort of the cylinder movement by about two times.
Кроме того, оснащение полого штока телескопически соединенной с плунжером втулкой обеспечивает постоянное разобщение рабочих полостей.In addition, equipping the hollow stem with a bushing telescopically connected to the plunger ensures constant separation of the working cavities.
Таким образом, оснащение насоса верхней рабочей штоковой полостью обеспечивает, кроме увеличения производительности за счет удвоения рабочих полостей:Thus, equipping the pump with an upper working rod cavity provides, in addition to increasing productivity by doubling the working cavities:
1. Выполнение смежной рабочей полостью функцию привода запорного органа всасывающего клапана, какими являются горловины цилиндра.1. Fulfillment of the adjacent working cavity as a drive of the shut-off element of the suction valve, which are the necks of the cylinder.
2. Многократное увеличение усилия открытия и закрытия запорного органа всасывающего клапана.2. Multiple increase in the effort of opening and closing the shut-off element of the suction valve.
3. Ограниченно подвижное соединение штока с плунжером выполняет функцию разобщения рабочих полостей.3. Restrictedly movable connection of the stem with the plunger performs the function of separating the working cavities.
4. В связи с тем, что диаметр штока больше чем диаметр штанг, увеличивается нагрузка на шток пропорционально разности площадей штока и штанг, а имеющее значительную длину соединение направляющей втулки и плунжера имеет малый зазор, снижается вероятность провисания колонны штанг.4. Due to the fact that the diameter of the rod is larger than the diameter of the rods, the load on the rod increases in proportion to the difference between the areas of the rod and the rods, and the connection of the guide bushing and the plunger having a significant length has a small clearance, the probability of the rod string sagging is reduced.
Конструкция предлагаемого устройства поясняется чертежом. The design of the proposed device is illustrated by a drawing.
На фиг. 1 - скважинный штанговый вставной насос двухстороннего действия;FIG. 1 - borehole sucker rod pump double-acting;
На фиг. 2 - вариант штангового трубного насоса двухстороннего действия (фрагмент верхней части насоса);FIG. 2 - a variant of a double-acting sucker rod pump (a fragment of the upper part of the pump);
На фиг. 3 - вариант трубного насоса со сборным седлом;FIG. 3 - a variant of a tubular pump with a collecting seat;
На фиг. 4 - вариант исполнения трубного насоса с нагнетательным клапаном с щелевым уплотнением верхней рабочей полости;FIG. 4 - a variant of a pipe pump with a discharge valve with a slotted seal of the upper working cavity;
На фиг. 5 - вариант исполнения насоса по фиг.4 с запорным органом нагнетательного клапана из неметаллического материала.FIG. 5 shows an embodiment of the pump according to FIG. 4 with a shut-off element of the delivery valve made of non-metallic material.
Скважинный штанговый насос двухстороннего действия (фиг. 1), установленный в скважине (на фиг. не показана) для подъема нефти, содержит размещенный в корпусе 1 цилиндр 2 с нижней 3 и верхней 4 горловинами, нижнее 5 и верхнее 6 седла всасывающих клапанов, установленное в нижней и верхней части корпуса 1. Горловины 3 и 4, например, снабжены уплотнительными втулками 7 и 8, имеющими возможность взаимодействовать с седлами 5 и 6. Внутри цилиндра 2 размещен полый плунжер 9, снабженный составным штоком 10, включающим выполненную ответно отверстию плунжера 9 направляющую втулку 11, жестко соединенную сверху с полым штоком 12 и центральным стержнем 13 снизу. В нижней части плунжера 9 снизу выполнен кольцевой выступ 14 с образованием в нижнем концевом участке цилиндрической расточки (на фиг. не указана), в котором, например, установлена уплотнительная втулка 15 с возможностью взаимодействия с нижним торцом выступа 14.A double-acting sucker rod pump (Fig. 1), installed in a well (not shown in the Fig.) For lifting oil, contains a
В нижней части стрежня 13, например, выполнена цилиндрическая расточка (на фиг. не указана) с резьбой (на фиг. не указана) на концевом участке с размещенным запорным органом 16, выполненным, например, в виде шарика со сквозным центральным отверстием (на фиг. не указано), и закрепленным, например, упором 17, выполненным в виде гайки.In the lower part of the
На полый шток 12 выше верхнего седла 6 с гарантированным зазором (на фиг. не показан) насажен кольцевой запорный орган 18 верхнего нагнетательного клапана, включающий, например, верхний 19 и нижний 20 кольца, а также уплотнительный узел 21.On the
Верхнее седло 6, выполнено, например, в виде диска, внутренняя периферийная часть которой представляет собой торовую поверхность 22. В корпусе 1 выше седла 6 выполнено, например, цилиндрическое углубление (на фиг. не указано) с образованием бурта 23. Сверху седло 6 прижато к бурту 23 упором 24, например, упорной гайкой.The
В сопрягаемых торцах колец 19 и 20 запорного органа 18 выполнены оппозитно друг относительно друга открытые со стороны полого штока 12 кольцевые углубления (на фиг. не указаны) с образованием кольцевой канавки (на фиг. не указана), в которой размещен уплотнительный узел 21. В качестве уплотнительного узла 21 может быть использовано уплотнительное кольцо круглого сечения или прямоугольного сечения, а также манжеты. При этом разность высоты (диаметра) уплотнительного узла 21 и минимальной высоты канавки при взаимодействии колец 19 и 20 выбирается равной максимальной осевой деформации уплотнительного узла 21. Ширина канавки больше ширины уплотнительного узла 21. Вес верхнего кольца 19 выбирается большим, чем сила трения в уплотнительном узле 21.In the mating ends of the
Нижнее седло 5 размещено, например, в корпусе клапана 25, соединенного с корпусом 1, и закреплено центратором 26, выполненным, например, в виде двухступенчатой втулки, диаметр верхней части которой выполнен ответно шарику 5.The
В корпусе 1 ниже седла 6, и в корпусе клапана 25 выше седла 5 выполнены, как минимум, по одному сквозному радиальному отверстию 27 и 28.In the
Цилиндр 2 установлен в корпусе 1 с образованием кольцевой полости 29 ниже верхней горловины 4. Верхняя часть корпуса клапана 25 и верхняя часть корпуса 1 выполнены ответно нижней 3 и верхней 4 горловинам цилиндра 2. На сопрягаемых с нижней 3 и верхней 4 горловинами цилиндра 2 выполнены, например, сквозные продольные канавки 30 и 31 (фиг. 4), сообщающие кольцевую полость 29 с радиальными отверстиями 28 и 27. В нижней части корпуса 1 выполнено, как минимум, одно сквозное радиальное отверстие 32, сообщающее кольцевую полость 29 с пластовой средой.The
Цилиндр 2 относительно корпуса клапана 25 подпружинен пружиной 33 посредством упора 34 и кольца 35. Упор 34 выполнен, например, в виде разрезного пружинного кольца, установленного в кольцевую канавку (на фиг. не указана). Среднее усилие пружины 33 выбирается равным суммарному весу цилиндра 2 с горловинами 3 и 4.The
Втулка 11 с полым штоком 12 соединена, например, посредством переводника 36, а с центральным стержнем 13 - через диск 37, в котором выполнены сквозные осевые каналы 38.The
Плунжер 9 с втулкой и штоком 10 установлены с образованием нижней 39 и верхней 40 (штоковой) рабочих полостей насоса. Нагнетательные линии 41 и 42 расположены выше запорных органов 16 и 18.The
В верхней части полый шток 12 соединен с колонной штанг 43 посредством переводника 44. В верхней части полого штока 12 выполнено, как минимум, одно сквозное радиальное отверстие 45, сообщающее нагнетательные линии 41 и 42.In the upper part, the
Уплотнительные втулки 7 и 17 цилиндра 2 и плунжера 9 снизу снабжены, например, упорами 46 и 47, выполненными, например, в виде разрезных пружинных колец.The sealing
Колонна штанг 43 соединена с приводом (на фиг. не показан).The
При оснащении насоса в средней части корпуса 1 пакером (на фиг. не показан), герметизирующим верхнюю часть скважины (на фиг. не показана) от нижней части, возможен забор пластовой жидкости из разных пластов (на фиг. не показаны).When the pump is equipped in the middle part of the
При выполнении насоса в трубном (не вставном) варианте (фиг. 2), внутренняя поверхность корпуса 1 выше седла 6 может быть выполнена конической (на фиг. не указана) с малым углом конусности, составляющим 4-5°, а боковые поверхности седла 6 и упора 24 выполнены также коническими, ответно поверхности корпуса 1. При этом наружный диаметр переводника 44 больше внутреннего диаметра упора 24, и он установлен с возможностью взаимодействия с упором 24 в нижнем положении плунжера 9 при опускании насоса в скважину. При работе же насоса между упором 24 и переводником 44 обеспечивается достаточное расстояние.When the pump is made in a tubular (not plug-in) version (Fig. 2), the inner surface of the
Запорный орган 18 верхнего нагнетательного клапана может быть оснащен механическим уплотнением, например, в соответствии с патентом РФ №2679754 или №2709754, включающим установленные в обойме 48 уплотнительные кольца 49 и нажимные диски 50. В нижней части обоймы 48 может быть выполнена обточка с образованием бурта (на фиг. не указан), на которую насажена, например, уплотнительная втулка 51.The shut-off
Боковая поверхность корпуса 1 выше радиальных отверстий 27 (фиг. 3) может быть выполнена конической (на фиг. не указана) с малым углом конусности, на которую установлен, выполненный ответно конической поверхности, корпус седла 52, в котором выполнено ступенчатое центральное отверстие (на фиг. не указано) с образованием кольцевого выступа 53 в нижней части. Седло 6 выполнено ответно отверстию корпуса седла 52 с возможностью взаимодействия с верхним торцом кольцевого выступа 53 и упором 54 корпуса седла 52, выполненным, например, в виде нажимной гайки.The lateral surface of the
Запорный орган 18 (фиг. 4) штангового трубного насоса может быть выполнен в виде удлиненной втулки, насаженной на полый шток 12 с гарантированным зазором (на фиг. не указан) с образованием щелевого уплотнения. В нижней части запорного органа 18 может быть выполнена цилиндрическая расточка с буртом (на фиг. не указаны), на которую насажена уплотнительная втулка 51. Втулка 18 выполнена, например, с уменьшением толщины стенки (на фиг. не указана) к верху, и может быть выполнена в виде усеченного конуса с большим диаметром в нижней части. Диаметр нижней части определяется диаметром уплотнительной втулки 51, а диаметр верхнего основания - из условия обеспечения устойчивости при изготовлении и от действия наружного давления, а также обеспечения требуемого веса.The shut-off element 18 (Fig. 4) of the sucker rod pump can be made in the form of an elongated sleeve fitted on the
Вес запорного органа 18 в сборе должен превышать силу трения между втулкой 51 и полым штоком 12. Длина запорного органа 18 выбирается из условия ограничения утечек жидкости, и может составить от 400 мм до 600 мм в зависимости от давления нагнетания и вязкости поднимаемой среды.The weight of the shut-off
Запорный орган 18 (фиг. 5) нагнетательного клапана верхней рабочей полости 41 может быть выполнен в виде цилиндра из неметаллического материала большей плотности, чем плотность пластовой жидкости. В качестве материала могут приняты стекловолокнит или стеклопластик плотностью 1,85-1,90 г/см3.The shut-off element 18 (Fig. 5) of the injection valve of the upper working
Монтаж насоса.Installation of the pump.
Насос (фиг. 1) в скважину спускается в собранном виде на колонне штанг 43. Якорное устройство для посадки на седло подъемной трубы на фиг. не показано. Подъем насоса осуществляется при помощи колонны штанг 43.The pump (Fig. 1) is lowered into the well assembled on a string of
Корпус 1 (фиг. 2) насоса в скважину спускается подъемной трубой (на фиг. не показана). Цилиндр 2, плунжер 9 с штоком 10 в сборе, седлом 6 и упором 24 спускается колонной штанг 43. Фиксация седла 6 в бурте 23, а также посадка упора 24 на коническую посадочную поверхность осуществляется переводником 44 под действием веса колонны штанг 43.The body 1 (Fig. 2) of the pump is lowered into the well by a riser pipe (not shown in Fig.).
Подъем цилиндра 2 с плунжером 9 с штоком 10 в сборе осуществляется посредством колонны штанг 43. При взаимодействии втулки 8 с седлом 6 упор 24 отрывается от конической посадочной поверхности. Далее корпус 1 с цилиндром 2 поднимается подъемной трубой (на фиг. не показана).The lift of the
Монтаж и демонтаж насоса на фиг. 3 и 4 осуществляется аналогичным образом, как и насоса на фиг. 2.Assembly and disassembly of the pump in Fig. 3 and 4 is carried out in the same way as the pump in FIG. 2.
Насос работает следующим образом.The pump works as follows.
Пусть плунжер 9 находится в нижнем положении и в насосе начинаются циклы всасывания и нагнетания. Цилиндр 2 находится в нижнем положении, и втулка 7 взаимодействует с седлом 5. Запорный орган 18 взаимодействует с седлом 6, а уплотнительная втулка 15 плунжера взаимодействует с запорным органом 16.Let the
При движении плунжера 9 вверх давление в нижней рабочей полости 39 снижается, а в верхней 40 - увеличивается. Под действием перепада давления между входом насоса и рабочей полостью 39, между рабочей полостью 40 и входом насоса, а также трения между плунжером 9 и цилиндром 2, цилиндр 2 начинает перемещаться вверх. При взаимодействии втулки 8 с торцевой уплотнительной поверхностью 22 седла 6, давление в штоковой рабочей полости 40 начинает резко повышаться. Жидкость из пласта (на фиг. не показан) через радиальные отверстия 28, канал (на фиг. не указан) втулки 7 поступает в нижнюю рабочую полость 39.When the
При превышении давления в верхней рабочей полости 40 над давлением в нагнетательной линии 42, запорный орган 18 приподнимается над седлом 6, и жидкость из полости 40 поступает в нагнетательную линию 42. В момент страгивания запорного органа 18 перепад давления под и над ним незначительный, и поэтому уплотнительный элемент 21 испытывает небольшую осевую нагрузку. Это существенно снижает силу трения в уплотнительном элементе 21 при подъеме запорного элемента вверх.When the pressure in the upper working
При подходе плунжера 9 в крайнее верхнее положение, скорость плунжера 9 снижается. Так как уплотнительный элемент 21 при незначительном перепаде давления под и над ним деформируется мало, трение в нем также небольшое. Учитывая, что вес запорного органа 18 больше силы трения в уплотнительном элементе 21, запорный орган 18 опускается на седло 6.When the
При обратном ходе штока 10 вниз давление в верхней рабочей полости 40 снижается, а в нижней рабочей полости 39 - повышается. Под действием усилия от перепада давления между полостью 39 и на входе насоса, на входе насоса и полостью 40, а также силы трения между плунжером 9 и цилиндром 2, последний опускается вниз до взаимодействия уплотнительных втулок 7 с седлом 5. При этом вес цилиндра 2 с нижней 3 и верхней 4 горловиной равен усилию пружины 33 в среднем положении цилиндра 2 (на одинаковом расстоянии втулок 7 и 8 от седел 5 и 6). В дальнейшем жидкость из пласта через радиальные отверстия 27 и канал втулки 8 поступает в верхнюю рабочую полость 40.With the return stroke of the
При превышении давления в нижней рабочей полости 39 чем в нагнетательной линии 41, плунжер 9 приподнимается над запорным органом 16. Жидкость из рабочей полости 39 через канал втулки 15, осевые отверстия 38 поступает в нагнетательную линию 41. Далее жидкость через радиальные отверстия 45 поступает в общую нагнетательную линию 42. При перемещении плунжера 9 вверх относительно направляющей втулки 11 разобщение рабочих полостей 39 и 40 осуществляется щелевым уплотнением, образованным боковыми поверхностями плунжера 9 и направляющей втулки 11. Далее, при взаимодействии кольцевого выступа 14 с направляющей втулкой 11 - торцовыми поверхностями направляющей втулки 11 и выступа 14.When the pressure in the lower working
Далее цикл повторяется.Then the cycle is repeated.
Таким образом, нагнетание пластовой жидкости осуществляет при ходе штока вниз и вверх. Соосная установка седел и запорных органов всех клапанов позволяет эксплуатировать насос в наклонно направленных и горизонтальных скважинах. При опускании насоса в горизонтальный отвод пружина не требуется. При опускании же насоса в наклонно направленную скважину усилие пружины снижается, например, путем снижения деформации пружины 33 увеличением расстояния от верхнего торца нижней горловины 3 до упора 34.Thus, the formation fluid is injected during the downward and upward stroke of the rod. Coaxial installation of seats and shut-off elements of all valves allows the pump to operate in directional and horizontal wells. No spring is required when lowering the pump into a horizontal outlet. When the pump is lowered into an inclined well, the spring force is reduced, for example, by reducing the deformation of the
Направляющая втулка 11, скользящая по внутренней поверхности плунжера 9 выполняет не только функцию центратора штока 10 относительно цилиндра 2, но и уплотнительного узла.The
Работа насоса на фиг.2 аналогична выше описанному. Механическое уплотнение запорного органа 18, включающее уплотнительные 49 и нажимные диски 50, обеспечивает постоянную силу трения в уплотнительном узле. Оснащение обоймы 48 уплотнительной втулкой 51 повышает надежность работы насоса благодаря применению серийного узла.The operation of the pump in figure 2 is similar to that described above. The mechanical seal of the
Работа насоса на фиг.3 аналогично выше описанному. Здесь перед спуском насоса в скважину седло 6 при помощи гайки 54 устанавливается в корпус седла 52. Этим достигается надежность установки седла 6 в насосе.The operation of the pump in figure 3 is similar to that described above. Here, before running the pump into the well, the
При работе насоса на фиг.4, запорный орган 18 совершает подъем и опускание вдоль полого штока 12. В связи с образованием щелевого уплотнения между запорным органом 18 и полым штоком 12, малым диаметром полого штока 12, сила трения в паре незначительная. Кроме того, ресурс щелевого уплотнения намного превышает ресурс уплотнительных узлов с эластичным или механическим уплотнением. Небольшая сила трения в запорном органе 18 с щелевым уплотнением снижает вероятность провисания колонны штанг 43 при ее движении вниз.When the pump is in operation in Fig. 4, the shut-
При изготовлении запорного органа 18 (фиг. 5) из неметаллического материала, например, из стекловолокнита, стеклопластика, существенно снижается его вес и сила трения в запорном органе. Длина и диаметр запорного органа 18 определяется из условий превышения его веса чем сила трения, ограничения утечек жидкости через щель (на фиг. не показана) между запорным органом 18 и полым штоком 12.In the manufacture of the shut-off body 18 (Fig. 5) from a non-metallic material, for example, from fiberglass, fiberglass, its weight and friction force in the shut-off body are significantly reduced. The length and diameter of the shut-off
Таким образом, оснащение насоса дополнительной верхней рабочей полостью позволяет:Thus, equipping the pump with an additional upper working cavity allows:
1. Увеличить производительность насоса в 1,6-1,7 раза.1. Increase the pump performance by 1.6-1.7 times.
2. Увеличить максимальную длину хода плунжера при одинаковой длине цилиндра за счет исключения имеющего значительную длину щелевое уплотнение между неподвижным плунжером и цилиндром.2. Increase the maximum stroke length of the plunger with the same cylinder length by eliminating a long throat seal between the stationary plunger and the cylinder.
3. Увеличить более чем в два раза усилие на открытие и закрытие запорного органа всасывающего клапана в связи выполнением смежной рабочей полости функции управления запорным органом клапана, а также отсутствием трения в верхнем уплотнении цилиндра.3. To more than double the effort to open and close the shut-off element of the suction valve in connection with the performance of the adjacent working cavity of the control function of the shut-off element of the valve, as well as the absence of friction in the upper seal of the cylinder.
4. Снизить вероятность провисания колонны штанг и потери устойчивости ее низа вследствие увеличения нагрузки на шток при движении колонны штанг вниз за счет разности площадей штока и штанг, а также благодаря защемлению низа колонны штанг соединением с малым зазором направляющей втулки и плунжера.4. Reduce the likelihood of sagging of the rod string and the loss of stability of its bottom due to an increase in the load on the rod when the rod string moves downward due to the difference in the areas of the rod and rods, as well as due to pinching of the bottom of the rod string by a connection with a small clearance of the guide sleeve and the plunger.
5. Обеспечить одновременную раздельную эксплуатацию двух пластов в скважине.5. Ensure simultaneous separate operation of two layers in the well.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106703A RU2730771C1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Double-acting sucker-rod pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020106703A RU2730771C1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Double-acting sucker-rod pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2730771C1 true RU2730771C1 (en) | 2020-08-25 |
Family
ID=72238065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020106703A RU2730771C1 (en) | 2020-02-12 | 2020-02-12 | Double-acting sucker-rod pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2730771C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116044700A (en) * | 2022-11-22 | 2023-05-02 | 中船重工中南装备有限责任公司 | Linear motor pump for horizontal well |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2060787A (en) * | 1979-09-13 | 1981-05-07 | Watson Int Resources | Fluid pump |
| RU2166128C1 (en) * | 1999-09-15 | 2001-04-27 | Салимов Наиль Вагизович | Deep-well pump |
| RU141547U1 (en) * | 2014-01-24 | 2014-06-10 | Борис Семенович Захаров | DIFFERENTIAL BAR PUMP |
| RU2674843C1 (en) * | 2018-03-02 | 2018-12-13 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Pump |
| RU2692588C1 (en) * | 2018-10-25 | 2019-06-25 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Pump |
-
2020
- 2020-02-12 RU RU2020106703A patent/RU2730771C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2060787A (en) * | 1979-09-13 | 1981-05-07 | Watson Int Resources | Fluid pump |
| RU2166128C1 (en) * | 1999-09-15 | 2001-04-27 | Салимов Наиль Вагизович | Deep-well pump |
| RU141547U1 (en) * | 2014-01-24 | 2014-06-10 | Борис Семенович Захаров | DIFFERENTIAL BAR PUMP |
| RU2674843C1 (en) * | 2018-03-02 | 2018-12-13 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Pump |
| RU2692588C1 (en) * | 2018-10-25 | 2019-06-25 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Pump |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116044700A (en) * | 2022-11-22 | 2023-05-02 | 中船重工中南装备有限责任公司 | Linear motor pump for horizontal well |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10995587B2 (en) | Reversing valve for hydraulic piston pump | |
| US9518457B2 (en) | Downhole tool for opening a travelling valve assembly of a reciprocating downhole pump | |
| US20160237796A1 (en) | Diversion Plunger for Reciprocating Rod Pump | |
| US10738575B2 (en) | Modular top loading downhole pump with sealable exit valve and valve rod forming aperture | |
| US9856864B2 (en) | Reciprocating subsurface pump | |
| RU2730771C1 (en) | Double-acting sucker-rod pump | |
| RU2669058C1 (en) | Oil well pump | |
| US4557668A (en) | Down hole pump having a gas release valve | |
| RU2709754C1 (en) | Bottom-hole sucker-rod pump | |
| US9784254B2 (en) | Tubing inserted balance pump with internal fluid passageway | |
| RU2674843C1 (en) | Pump | |
| US7610930B2 (en) | Discharge valve for downhole pumps | |
| US20090196779A1 (en) | Bypass valve and downhole pump | |
| RU2692588C1 (en) | Pump | |
| RU2677772C1 (en) | Oil well pump | |
| RU2779860C1 (en) | Downhole rod pump | |
| RU2730774C1 (en) | Downhole sucker-rod pump | |
| RU2736101C1 (en) | Well rod pumping assembly (embodiments) | |
| RU2708764C1 (en) | Bottom-hole sucker-rod pump | |
| RU2731328C1 (en) | Bottom-hole sucker-rod pump | |
| RU2698992C1 (en) | Well pump suction valve | |
| RU2351801C1 (en) | Pump installation for simultaneous-separate operation of two reservoirs of one well | |
| RU2797332C1 (en) | Suction valve of rod pump | |
| RU2202708C2 (en) | Oil-well sucker-rod pump | |
| RU2168654C1 (en) | Oil-well sucker-rod pump |