ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС


RU (11) 2157450 (13) C1

(51) 7 E21B43/00, F04B47/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - может прекратить свое действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99123134/03 
(22) Дата подачи заявки: 1999.11.02 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.11.02 
(45) Опубликовано: 2000.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Глубинные штанговые насосы. Каталог АО "Ижнефтемаш", ред.0- 97, с.25. RU 2070278 С1, 10.12.1996. RU 2078910 С1, 10.05.1997. RU 2101471 С1, 10.01.1998. RU 2132933 С1, 10.07.1999. RU 2138621 С1, 27.09.1999. SU 1643785 А1, 23.04.1991. SU 1413239 А1, 30.07.1988. US 4936383 А, 26.06.1990. US 4628994 А, 16.12.1986. 
(71) Заявитель(и): Нефтедобывающее управление "Альметьевнефть" ОАО "Татнефть" 
(72) Автор(ы): Ибрагимов Н.Г.; Залятов М.Ш.; Закиров А.Ф.; Фадеев В.Г.; Курмашов А.А.; Раянов М.М. 
(73) Патентообладатель(и): Нефтедобывающее управление "Альметьевнефть" ОАО "Татнефть" 
Адрес для переписки: 423400, г. Альметьевск, ул. Ленина 35, НГДУ "Альметьевнефть" 

(54) ГЛУБИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти. Обеспечивает упрощение обслуживания и повышение производительности глубинного штангового насоса. Сущность изобретения: устройство включает цилиндр. В нем расположен плунжер с нагнетательным клапаном. По концам цилиндра установлены удлинительные ниппели с концевыми муфтами, всасывающим клапаном и упором плунжера. Всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера. Удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен накопителем мусора с заглушкой. В верхней части цилиндра выполнено отверстие, сообщенное с затрубьем, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера. Устройство имеет фильтр, содержащий снабженный днищем и крышкой с соответствующими отверстиями под нижний уплотнительный ниппель. Фильтрующий элемент выполнен в виде съемного каркасного четырехгранника с фильтрующей сеткой. На днище корпуса предусмотрен паз под съемный фильтрующий элемент. На крышке корпуса выполнено отверстие под держатель седла всасывающего клапана. 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны (патент SU 1794312 A3), содержащее заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами, выполненный длиной, не меньшей длины его хода.

Недостатком известного устройства является то, что его работа связана со скачкообразными, резкими изменениями нагрузки на плунжер, а это значит, и на глубинно-насосное оборудование, и на скважинную штанговую насосную установку в целом приходится жесткий, связанный с рывками режим работы, что приводит к преждевременному выходу из строя нефтепромыслового оборудования. Кроме того, в устройстве не предусмотрен слив жидкости из колонны насосно-компрессорных труб при их подъеме в случаях обрыва и отворота штанг.

Наиболее близким по конструктивным и функциональным признакам является глубинный штанговый насос с механическим креплением всасывающего клапана (глубинные штанговые насосы, каталог АО "Ижнефтемаш", ред 0-97, стр. 25), содержащий цилиндр с удлиненным ниппелем и якорным башмаком (упор плунжера) под съемный узел всасывающего клапана с ловильной цапфой, внутри цилиндра установлен с возможностью возвратно-поступительного движения плунжер с нагнетательным клапаном, снабженным ловильной втулкой. Работа с применением этого устройства требует точной первоначальной подгонки плунжера относительно узла всасывающего клапана, а впоследствии и корректировки положения плунжера из-за, например, удлинения колонны насосных штанг, чтобы избежать срыва клапанного узла с якорного башмака, вывода из строя насоса и т.п. Это указывает на сложность в обращении с известным насосом. Кроме того, при работе насоса в нижней части цилиндра в пространстве между всасывающим и нагнетательным клапанами образуется состоящая из газовой смеси "мертвая зона", отрицательно влияющая на производительность насоса.

Ставится задача: упростить обслуживание, повысить производительность глубинного штангового насоса.

Поставленная техническая задача достигается тем, что всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера, в верхней концевой муфте нижнего удлинительного ниппеля, установлен аналогично последнему и сообщен с рабочей полостью цилиндра, нижний удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен накопителем мусора с заглушкой, в верхней части цилиндра выполнено сообщенное с затрубьем отверстие, расположенное на большом от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера. Глубинный штанговый насос оснащен фильтром, содержащим снабженный днищем и крышкой с соответствующими отверстиями под нижний удлинительный ниппель, установленный на нижнем удлинительном ниппеле и граничащий его концевыми муфтами трубчатый корпус с рабочей зоной, заключенной между его днищем и сегментообразным упором фильтрующего элемента, установленным на подступе всасывающего клапана, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде съемного каркасного четырехгранника со скрепленной с последним фильтрующей сеткой, на днище корпуса предусмотрен паз под съемный фильтрующий элемент, а на крыше - выполнено отверстие под держатель седла всасывающего клапана.

На фиг. 1 изображен продольный разрез штангового насоса; на фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез по линии Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - разрез по линии В-В на фиг. 1.

Глубинный штанговый насос (в дальнейшем, насос) состоит из цилиндра 1, в котором расположен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер 2 с нагнетательным клапаном 3. Цилиндр 1 по концам оснащен верхним (не указан) и нижним 4 удлинительными ниппелями посредством, например, верхней 5 и нижней 6 муфт. Всасывающий клапан 7 насоса расположен сбоку вне зоны действия плунжера 2, в верхней муфте 5 нижнего удлинительного ниппеля 4 и установлен аналогично последнему - на резьбовом соединении, снизу и сообщен с рабочей полостью цилиндра 1 через радиальное отверстие 8 (фиг. 1, 2). Корпус 9 всасывающего клапана 7 вместе с седлом 24 клапана и держателем 10 седла клапана завернут в верхнюю муфту 5.

В нижней муфте 6 удлинительного ниппеля 4 предусмотрен упор 11 плунжера 2, а снизу в муфте 6 завернут накопитель мусора с заглушкой 13. В верхней части цилиндра 1 выполнено отверстие 14, расположенное на большем от упора 11 плунжера расстоянии, чем длина плунжера 2.

Насос оснащен приемным фильтром, который состоит из трубчатого корпуса 15 с днищем 16 и крышкой 17 с соответствующими отверстиями под ниппельный удлинитель 4. На крышке 17 выполнено отверстие под держатель 10 седла 24 (фиг. 1, 3). В активной (рабочей) зоне трубчатого корпуса 15 предусмотрены приемные отверстия 18 (фиг. 1, 4), расположенные между днищем 16 и сегментообразным упором 19 фильтрующего элемента 20. Упор 19 служит одновременно и как разделитель зон при фильтрации.

Фильтрующий элемент 20 может быть выполнен, например, из двух металлических пластин прямоугольной формы с отверстиями, выполняющих роль каркаса. Между этими пластинами прокладывается фильтрующая сетка и все это вместе скрепляется, например, электросваркой по контуру. Такой сменный фильтр через паз на днище 16, выполненный соответствующей формы, вводится в корпус 15 до соприкосновения с упором 19.

Четырехгранный сменный фильтр 20 с целью увеличения фильтрующей поверхности может быть выполнен выпуклым подобно корпусу 15, как часть цилиндра 21 (фиг.4).

Приемный фильтр от осевого смещения фиксируется концевыми муфтами 5, 6 нижнего удлинительного ниппеля 4.

Глубинный штанговый насос работает следующим образом.

Перед запуском скважинно-штанговой насосной установки (не указана) необходимо произвести подгонку плунжера 2 так, чтобы он оказался не выше уровня отверстия 8 всасывающего клапана 7 и в то же время находился от упора 11 на таком расстоянии, чтобы плунжер 2 перекрывал отверстие 14 в цилиндре 1, а при посадке плунжера 2 на упор 11 отверстие 14 оказалось выше плунжера 2.

При ходе плунжера 2 вверх нагнетательный клапан 3 закрывается, а всасывающий клапан 7 открывается, полость цилиндра 1 под плунжером 2 заполняется добываемым продуктом, поступающим через отверстия 18, фильтрующий элемент 20 по направлениям 22, 23 (фиг. 1).

В конце цикла приема плунжер 2 проходит отверстие 14, находящаяся на этом уровне нефтегазовая смесь устремляется через отверстие 14 в полость цилиндра 1, создавая благоприятные условия для закрытия всасывающего клапана 7, что очень важно при добыче нефти со значительным содержанием парафина. Кроме этого поступающий через отверстия 14 газ, оказавшись в цилиндре 1, а в дальнейшем и колонне насосно-компрессорных труб, способствует подъему жидкости по лифту.

При ходе плунжера 2 вниз отверстие 14 в цилиндре перекрывается плунжером, всасывающий клапан 7 закрывается, находящаяся в полости цилиндра 1 смесь поступает через нагнетательный клапан 3 в полость плунжера 2 и колонну насосно-компрессорных труб (не указана). В конце цикла нагнетания плунжер 2, проходя мимо отверстия 14, забирает в себя все, что попадает на его пути, в том числе всю оставшуюся нефтегазовую смесь, и плунжер 2 останавливается на расчетном от упора плунжера 11 расстоянии, где, как правило, накапливается жидкость с наибольшим удельным весом, например, соленая вода, используемая для глушения скважин, которая является гидрораствором.

В начале следующего цикла всасывания под плунжером газовые включения отсутствуют и насос мгновенно входит в режим. Что положительно сказывается на коэффициенте полезного действия, на производительности насоса.

При проведении подземного ремонта скважины плунжер 2 извлекается из цилиндра 1 и отверстие 14 в нем используется для слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб при их подъеме на устье скважины. Подобный слив жидкости возможен и в случае обрыва штанг, плунжера 2, т.к. последний, находясь на упоре 11, не достигает своей длиной отверстия 14 в цилиндре 1.

Применение съемного сменного фильтрующего элемента в предложенном исполнении обеспечивает безотказную работу насоса и упрощает обслуживание. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Глубинный штанговый насос, включающий в себя цилиндр, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, установленные по концам цилиндра удлинительные ниппели с концевыми муфтами, всасывающим клапаном и упором плунжера, отличающийся тем, что всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера в верхней концевой муфте нижнего удлинительного ниппеля, установлен аналогично последнему и сообщен с рабочей полостью цилиндра, нижний удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен накопителем мусора с заглушкой, в верхней части цилиндра выполнено сообщенное с затрубьем отверстие, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера, причем глубинный штанговый насос оснащен фильтром, содержащим снабженный днищем и крышкой с соответствующими отверстиями под нижний удлинительный ниппель, установленный на нижнем удлинительном ниппеле и граничащий с его концевыми муфтами трубчатый корпус с рабочей зоной, заключенной между его днищем и сегментообразным упором фильтрующего элемента, установленным на подступе всасывающего клапана, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде съемного каркасного четырехгранника со скрепленной с последним фильтрующей сеткой, на днище корпуса предусмотрен паз под съемный фильтрующий элемент, а на крышке корпуса выполнено отверстие под держатель седла всасывающего клапана.