ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС

ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС


RU (11) 2166128 (13) C1

(51) 7 F04B47/00, F04B53/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

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

(21) Заявка: 99119882/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.09.15 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.09.15 
(43) Дата публикации заявки: 2001.04.27 
(45) Опубликовано: 2001.04.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: GB 1402938 A, 13.08.1975. RU 2059886 C1, 10.05.1996. SU 1671967 A1, 23.08.1991. SU 69916 A, 31.12.1947. SU 25914 A, 15.11.1930. DE 3034463 A1, 02.04.1981. GB 2060787 A, 07.05.1988. 
(71) Заявитель(и): Салимов Наиль Вагизович 
(72) Автор(ы): Салимов Н.В.; Габдуллин Р.Ф. 
(73) Патентообладатель(и): Салимов Наиль Вагизович 
Адрес для переписки: 452950, Башкортостан, г. Нефтекамск, ул. Парковая, д.13, кв.56, Салимову Н.В. 

(54) ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС 

Насос предназначен для использования в области гидромашиностроения, нефтегазодобывающей промышленности, для откачки жидкостей с содержанием абразивных примесей, газов, парафина и т.д. Насос содержит цилиндр и расположенный в нем подвижно полый плунжер, изготовленный из упругоэластичного материала, шток-клапан, нижняя часть которого выполнена в виде конуса, ответного конусному торцу нижней части эластичной втулки, выполняющий сразу две функции - нагнетательного клапана и обеспечивает возможность осевого перемещения при ходе эластичных втулок вверх и вниз. Шток-клапан крепится к штоку насоса при помощи переводной втулки, контактный профиль которой выполнен ответным профилю конического конца верхней части эластичной втулки. Выполнено конусное утолщение, расположенное выше контактного профиля шток-клапана и эластичной втулки. Герметичность между эластичными втулками и цилиндром насоса обеспечивается за счет давления столба жидкости на внутренние стенки эластичных втулок. Таким образом, эластичные втулки, расширяясь, плотно прилегают к внутренним стенкам цилиндра, что полностью исключает пропуск перекачиваемой жидкости, а вместе с ней абразивных частиц между эластичными втулками и цилиндром. Значительно повышается производительность и надежность работы насоса. 29 з.п.ф-лы, 29 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области гидромашиностроения, нефтегазодобывающей промышленности, в частности к штанговым глубинным насосам для откачки жидкостей с содержанием газа, абразивных примесей, парафина и т.д.

Известна конструкция насоса с гуммированным плунжером, имеющим 3-4 резиновых уплотнителя (Справочная книга по добыче нефти под редакцией Гиматутдинова Ш.К. - М.: Недра, 1974, с. 318).

Недостатком данного насоса является то, что абразивные частицы через щелевой зазор пары плунжер-цилиндр под давлением перекачиваемой жидкости внедряются в материал уплотнительных колец, чем создают дополнительную фрикцию, а это приводит к быстрому износу пары плунжер-цилиндр, тем самым к снижению долговечности насоса.

Наиболее близким решением к изобретению является поршневой насос (Патент Великобритании, N 1402938 F 04 B 21/04, 1975 г.), включающий цилиндр, сквозной поршень, имеющий две части, способные к перемещению относительно друг друга, чтобы обеспечить действие клапана, всасывающий клапан, расположенный в цилиндре, включающий центральный орган клапана, имеющий конический клапан, рукав - форменное тело запечатывания, расположенный на центральном теле клапана, для возможности свободного перемещения на некоторое расстояние.

Недостатками работы такого насоса являются:

1. Вследствие того что на центральном теле плунжера расположен рукав в виде втулки и изготовлен из металла, вес столба жидкости не будет оказывать давление на внутренние стенки плунжера. В результате может образоваться прохождение откачиваемой жидкости, а вместе с ней и абразивных частиц между наружными стенками плунжера и внутренней стенкой цилиндра.

2. При ходе плунжера вниз есть вероятность смещения покрытия из синтетического материала по телу рукава, что также приведет к выходу из строя насоса.

Задачей изобретения является увеличение производительности и ресурса работы насоса за счет уменьшения износа пары плунжер-цилиндр, особенно при большом содержании абразивных частиц в откачиваемой жидкости, а также упрощении конструкции и надежности эксплуатации.

Для увеличения производительности и надежности работы насоса штанговый глубинный насос содержит цилиндр, плунжер, шток-клапан с возможностью осевого перемещения при ходе плунжера, всасывающий клапан, а плунжер выполнен многосекционным, каждая секция которого в отдельности содержит полую эластичную втулку, выполненную из упругоэластичного материала с возможностью расширения, торцы которой выполнены в виде конуса, обращенного вовнутрь полости эластичной втулки с образованием острой кромки в месте сопряжения их с зеркалом цилиндра, нижняя контактная часть шток-клапана выполнена в виде конуса, ответного конусному торцу нижней части эластичной втулки, а выше контактного профиля выполнено утолщение, а контактный профиль переводной втулки выполнен ответным профилю конического конца верхней части эластичной втулки. Торцевые части эластичной втулки снабжены насадками с канавкой "пескобрей", нижняя часть шток-клапана снабжена насадкой, свободный конец шток-клапана выполнен в виде внутреннего конуса (скребок), нижняя часть шток-клапана, контактная поверхность шток-клапана и эластичной втулки выполнены в форме части шара или конуса, а на наружной стороне нижней части шток-клапана, а также по телу штока выполнены винтовые канавки.

Тело эластичной втулки выполнено многослойным из упругоэластичных материалов, а между слоями выполнено гофрирование.

Утолщение и конусная контактная поверхности выполнены из упругоэластичного материала, а посадочное гнездо полости эластичной втулки выполнено ответным форме наружного профиля утолщения и конусной контактной поверхности, выполнен стопор, переводная втулка снабжена кольцом из упругоэластичного материала.

Боковая часть шток-клапана снабжена кольцом из упругоэластичного материала.

На шток-клапане выполнен выступ для эластичной насадки, а свободный конец шток-клапана - в виде конуса, утолщение из материала шток-клапана.

Конусные части контактной поверхности шток-клапана выполнены с продольными и поперечными зубьями на шток-клапане. На свободном конце шток-клапана выполнен фильтр с отверстиями и песочный якорь.

Тело штока выполнено звездообразным.

В теле эластичной втулки размещены жесткие пружинистые шины.

На эластичной втулке выполнены поперечные канавки с отверстиями, а на внешней поверхности в теле эластичной втулки размещены поперечные кольца из разных по жесткости и эластичности материалов, по сравнению с материалом, из которого изготовлена эластичная втулка.

На шток-клапане выполнены внутренние каналы, а наружный диаметр шток-клапана соответствует диаметру цилиндра с выполненной канавкой "пескобрей" на боковой поверхности шток-клапана.

Тело внешнего слоя эластичной втулки выполнено из поперечных колец, изготовленных из упругоэластичных материалов, два торцевых кольца выполнены цельными, а остальные кольца - с продольными прорезями по телу, прорези расположены противоположно относительно друг друга.

Полость эластичной втулки выполнена с разными по величине диаметрами.

В нижней контактной части шток-клапана заключена уплотнительная манжета из упругоэластичного материала, а нижняя насадка эластичной втулки имеет выступ, в контактной плоскости, соответствующий габаритам уплотнительной манжеты, торцы эластичной втулки закреплены изнутри насадки, контактные поверхности выполнены под прямым углом. Контактные поверхности шток-клапана, манжеты и насадки выполнены под углом, обращенным вовнутрь полости эластичной втулки, эластичная втулка закреплена снаружи насадки под прямым углом.

В контактных поверхностях насадки и шток-клапана заключены манжеты, а нижний торец эластичной втулки закреплен изнутри насадки под углом к ее полости.

Насадка расположена в теле эластичной втулки.

Контактные поверхности эластичной втулки и шток-клапана выполнены в виде усеченного (сферического, полукруглого) конуса, нижняя часть шток-клапана снабжена манжетой, а в теле насадки выполнено посадочное гнездо для манжеты.

Полость эластичной втулки защищена цилиндром, на торцах которого закреплены насадки, а в цилиндре выполнены сквозные прорези и отверстия.

Полость эластичной втулки снабжена поперечными канавками.

Наружная поверхность эластичной втулки снабжена винтовыми канавками.

Полость эластичной втулки снабжена винтовыми канавками.

Нижняя часть шток-клапана выполнена в виде эллипса.

Нижняя часть шток-клапана выполнена в виде шара.

Верхняя часть шток-клапана до его контактной поверхности выполнена по одному диаметру.

Действие узла нагнетательного клапана эластичной втулки имеет тот же тип для действия узла приемного клапана насоса. В роли запорного элемента приемного клапана является нижняя контактная часть шток-клапана и насадки, а в роли седла клапана - нижний контактный торец эластичной втулки и насадки. Всасывающий клапан выполнен в зеркальном отражении контактным поверхностям нижней части втулки и нижней части шток-клапана.

На фиг. 1 показан общий вид насоса при подъеме плунжера вверх.

На всех следующих фигурах показаны виды нижних секций плунжера:

на фиг. 2 - вид эластичной втулки со шток-клапаном с наконечником в нижней части, изготовленным из упругоэластичного материала, а наружная боковая поверхность переводной втулки снабжена упругоэластичным материалом;

на фиг. 3 - вид эластичной втулки с насадками;

на фиг. 4 - вид эластичной втулки, выполненной многослойной;

на фиг. 5 - вид шток-клапана с наконечником, боковые стороны которого снабжены упругоэластичным материалом;

на фиг. 6 - вид наконечника шток-клапана, нижняя часть которого выполнена в виде конуса, а нагнетательный клапан - из упругоэластичного кольца;

на фиг. 7 - вид наконечника, конусная часть которого выполнена с продольными зубьями и скребком;

на фиг. 8 - вид наконечника, конус которого выполнен с поперечными зубьями;

на фиг. 9 - вид наконечника с винтовыми канавками;

на фиг. 10 - вид наконечника, контактный профиль и нижняя часть которого выполнены в виде части шара;

на фиг. 11 - вид наконечника с песочным якорем;

на фиг. 12 - вид поперечного разреза тела штока, выполненного в форме звезды;

на фиг. 13 - поперечный разрез эластичной втулки с продольными уплотняющими поясками (шинами);

на фиг. 14 сверху - вид эластичной втулки с поперечными канавками;

на фиг. 14 снизу - вид эластичной втулки с поперечными кольцами;

на фиг. 15 - вид шток-клапана с внутренними каналами и канавкой "пескобрей";

на фиг. 16 - вид эластичной втулки с поперечными кольцами;

на фиг. 17 - вид полости эластичной втулки с разными по величине диаметрами;

на фиг. 18 - вид шток-клапана с манжетой, контактные профили под прямым углом;

на фиг. 19 - вид контактных профилей под углом к полости эластичной втулки;

на фиг. 20 - вид эластичной втулки с двумя заключенными манжетами в тела насадки и шток-клапана;

на фиг. 21 - вид насадки, заключенной в теле эластичной втулки;

на фиг. 22 - вид контактных поверхностей в форме сферического конуса;

на фиг. 23 - вид свободной с внешней стороны уплотнительной манжеты;

на фиг. 24 - вид эластичной втулки с цилиндром в его полости;

на фиг. 25 - вид полости эластичной втулки с поперечными канавками;

на фиг. 26 - вид наружной поверхности эластичной втулки с винтовыми канавками;

на фиг. 27 - вид полости эластичной втулки с винтовыми канавками;

на фиг. 28 - вид шток-клапана, нижняя часть которого в форме эллипса и шара;

на фиг. 29 - вид шток-клапана без конусного утолщения.

Штанговый глубинный насос содержит цилиндр 1 и плунжер, выполненный многосекционным, состоящий из совокупности секций 48, закрепленных между собой.

Рассмотрим нижнюю секцию плунжера, состоящую из эластичной полой втулки 2, выполненной из упругоэластичного материала с возможностью расширяться. Шток-клапан 3 в нижней части выполнен в виде конуса, в контактной - с ответным профилем, на нижнем торце эластичной втулки. Выше контактного профиля шток-клапана выполнено утолщение 49 в виде конуса, переходящего в цилиндрическую форму. Торцы втулки 2 выполнены в виде конуса, обращенного вовнутрь ее полости с образованием острой кромки в месте сопряжения их с зеркалом цилиндра. Конусное утолщение необходимо для работы нагнетательного клапана.

При уменьшении зазора полости между эластичной втулкой и конусным утолщением уменьшается давление столба жидкости в этой области, и наконечник шток-клапана плотнее контактирует с эластичной втулкой. На верхней части шток-клапана расположена переводная втулка 4, контактный профиль которой выполнен ответным профилю конического конца верхней эластичной втулки, переходящая в наконечник шток-клапана верхней секции. В нижней части цилиндра установлен всасывающий клапан 50, по конструктивным элементам идентичный, к примеру, узлу нагнетательного клапана.

Для увеличения герметичности и контактной площади нагнетательного клапана утолщение 5 и конусная контактная поверхность выполнены из более упругоэластичного материала (например, полиуретан или фторопласт), а посадочное гнездо полости эластичной втулки выполнено ответным форме наружного профиля утолщения 5 и конусной части контактной поверхности. В целях ограничения хода эластичного утолщения 5 вверх, при ходе плунжера вниз, шток снабжен стопором 6, расположенным выше утолщения 5 и выполненным неподвижным в форме конуса. При подъеме плунжера вверх столб жидкости давит на верхнюю торцевую поверхность утолщения, тем самым расширяя утолщение и устраняя зазор в полости эластичной втулки между утолщением и внутренней стенкой эластичной втулки. Для предохранения зеркала цилиндра от контакта жестких поверхностей переводная втулка снабжена кольцом из упругоэластичного материала 7 (фиг. 2).

Для скважин с повышенным содержанием абразивных частиц в жидкости выполнены специальные насадки 8 сверху и снизу эластичной втулки. Насадки 8 изготовлены из более жесткого материала (например, из металла) с канавкой "пескобрей" 9 (фиг. 3) или из более эластичного материала, чем материал эластичной втулки (например, полиуретан). Более мягкий материал позволит давлению жидкости плотнее прижать эластичную насадку к цилиндру, что будет препятствовать проникновению песка между эластичной втулкой и цилиндром.

Насадка 10 выполнена из более эластичного материала, чем материал эластичной втулки. Это в свою очередь улучшит функцию работы нагнетательного клапана (фиг. 3).

Эластичная втулка выполнена многослойной из упругоэластичных материалов (например, наружный слой из фторопласта, а внутренний из полиуретана) (фиг. 4).

Такая конструкция позволит предохранить тело эластичной втулки от трещин при воздействии давления жидкости. При уменьшении толщины первого слоя 2 (фторопласта) эластичная втулка становится более пластичной. За счет увеличения толщины внутреннего слоя 11 эластичной втулки (полиуретан) толщина стенки эластичной втулки остается неизменной, но появляется свойство более динамично реагировать на гидродинамическое давление. Для того чтобы соединение между слоями эластичной втулки было более крепким, целесообразно выполнить гофрирование из жесткого или мягкого материала (например, капроновых нитей или сталистой проволоки) (на фиг. 4 не показано).

Для предохранения зеркала цилиндра от контакта жестких поверхностей боковая поверхность шток-клапана снабжена кольцом из упругоэластичного материала (фиг. 5).

В целях предохранения от соскальзывания мягкой насадки 13 с утолщения 49 выполнен выступ 51 на свободном конце шток-клапана, а для предохранения контакта с зеркалом цилиндра свободный конец шток-клапана выполнен в виде конуса 14. Утолщение 49 выполнено из материала шток-клапана (фиг. 6). Для работы насоса с отложениями типа гипса, свободный конец шток-клапана выполнен в виде внутреннего конуса 15, с острыми кромками. С его помощью очищается зеркало цилиндра от отложений гипса, а конусная часть выполнена с продольными зубьями 16 для "разламывания" отложений, образовавшихся, например, после остановки скважины (фиг. 7).

При работе с густой эмульсией и парафином конусная часть выполнена с поперечными зубьями 17, это создает "барьер" эмульсии от проскальзывания жидкости в работе нагнетательного клапана. А форма свободного торца шток-клапана выполнена в виде конуса 18. Такое исполнение позволяет "вклиниваться" в густую массу перекачиваемой жидкости (фиг. 8).

При работе с абразивными частицами и гипсом выполнены винтовые канавки 19 на нижнем конце шток-клапана и 52 по телу штока. Канавки 19, 52 закручивают поток жидкости при опускании плунжера, тем самым не допуская оседания песка на контактном конусе. А наружный диаметр свободного конца шток-клапана очищает цилиндр от гипса и песка (фиг. 9).

Для более плавного прохождения перекачиваемой жидкости нижняя часть шток-клапана 20, а также контактный профиль шток-клапана 21 и контактный профиль эластичной втулки 22, выполнены в форме части шара (фиг. 10). Такую конструкцию целесообразно применять в скважинах с большим числом качаний в минуту, так как может произойти зависание плунжера из-за того, что жидкость не успевает пройти в зазоре между шток-клапаном и цилиндром насоса (фиг. 10).

Для фильтрации остаточного песка в насосе выполнены на свободном конце шток-клапана фильтр с отверстиями 23 и песочный якорь 24 (фиг. 11).

При работе насоса в скважинах с большой кривизной в трубах выполнено тело шток-клапана звездообразным 25. Это позволяет центровать шток в полости эластичной втулки (фиг. 12).

Для работы в скважинах со значительной криволинейностью выполнены продольные (жесткие) пружинистые шины 26 на теле эластичной втулки. Это предохранит тело эластичной втулки от поперечного излома (фиг. 13).

Для предотвращения сильного нагревания эластичной втулки от трения выполнены поперечные канавки с отверстиями 27, позволяющими смазывать трущиеся поверхности перекачиваемой жидкостью, которая заполняет полость канавок через отверстия, а также выполнены поперечные кольца из жесткого 28 и из более пластичного 29 материалов, чем у эластичной втулки. Так как тепловосприимчивость и теплоотдача у различных материалов разная, то происходит теплообмен и эластичная втулка частично охлаждается (фиг. 14).

В целях увеличения напора жидкости для промывания конуса эластичной втулки от абразивных частиц, внедрившихся в тело эластичной втулки, выполнены на шток-клапане внутренние каналы 30, а наружный диаметр свободного конца выполнен соответствующим диаметру цилиндра, а на боковой поверхности шток-клапана выполнена канавка "пескобрей" 31 (фиг. 15).

Для того чтобы тело эластичной втулки было более восприимчивым к давлению жидкости, целесообразно выполнить внешний ее слой из поперечных колец (фиг. 16). Два крайних торцевых кольца 32 выполнены цельными, а находящиеся между ними остальные кольца - с продольными прорезями 33 в виде "лесенки".

Прорези одного кольца следует располагать с противоположной стороны прорези следующего кольца. Давление распирает кольца с прорезями и через прорезь жидкость не проходит на следующее кольцо, так как прорезь следующего кольца находится с противоположной стороны.

Чтобы полностью исключить утечки жидкости в зоне нагнетательного клапана, необходимо как можно плотнее прижать контактные поверхности эластичной втулки и шток-клапана. Для этого целесообразно увеличить диаметр полости 52 в верхней части эластичной втулки. При уменьшении стенки эластичной втулки и увеличении объема его полости возрастает давление, расширяющее эластичную втулку (фиг. 17).

С целью предохранения тела эластичной втулки от механических примесей следует применять насадки из жесткого материала (например, металл) с канавкой "пескобрей". На свободном конце шток-клапана установлена уплотнительная манжета 35, заключенная в шток-клапан, а нижняя насадка эластичной втулки имеет выступ, в контактной плоскости соответствующий габаритам уплотнительной манжеты, торец эластичной втулки закреплен изнутри насадки, контактные поверхности выполнены под прямым углом. Такое исполнение исключает выдавливание ее наружу (фиг. 18).

При изменении углов на контактных профилях шток-клапана и эластичной втулки меняется траектория прохода жидкости в полость эластичной втулки, тем самым определяется правильный выбор для работы насоса в конкретных условиях жидкости (вязкость, насыщенность газом, песком, парафином, гипсом).

На фиг. 19 контактные поверхности 36 выполнены под углом, обращенным вовнутрь полости эластичной втулки, а эластичная втулка закреплена снаружи насадки под прямым углом.

Для усиления зоны нагнетательного клапана эластичная втулка снабжена несколькими уплотнительными манжетами 37 (фиг. 20). Нижний торец эластичной втулки закреплен изнутри насадки под углом к ее полости. По принципу действия нагнетательного клапана установлен в нижней части цилиндра 1 всасывающий клапан 50, возможная конструкция которого показана на фиг. 1, выполненный в зеркальном отражении контактным поверхностям нижней части втулки и нижней части шток-клапана.

С целью упрощения конструкции и предохранения зеркала цилиндра от жесткого трения насадка 38 расположена в теле эластичной втулки (фиг. 21).

На фиг. 22 контактные поверхности 39 выполнены в виде сферического конуса.

При упрощении конструкции в изготовлении нагнетательного узла возможно наружную поверхность манжеты 40 выполнить без стаканчика (свободной), а в теле насадки гнездо 41 соответствует габаритам манжеты (фиг. 23).

На фиг. 24 сборная эластичная втулка изготовлена для крепкого соединения насадок 42 между собой посредством цилиндра 43 со сквозными отверстиями и прорезями 44.

Для того чтобы вредное влияние песка на полость эластичной втулки было минимальным, выполнены поперечные 45 (фиг. 25), винтовые канавки 46 (фиг. 27) и 47 (фиг. 26) на наружной поверхности эластичной втулки.

На фиг. 28 контактные поверхности шток-клапана выполнены в форме эллипса и шара.

На фиг. 29 шток-клапан выполнен без конусного утолщения с целью упрощения конструкции, а также при работе насоса в "неосложненной" жидкости (с "легкой" нефтью).

Работа штангового насоса заключается в следующем.

Рассмотрим работу одной секции: при движении плунжера 48 вниз происходит осевое перемещение штока-клапана 3 вниз. Жидкость проходит между шток-клапаном 3 и цилиндром 1, попадая во внутреннее отверстие эластичной втулки 2, и проходит через выходные окна переводной втулки 4. Переводная втулка 4, таким образом, толкает своей конусной частью эластичную втулку 2 до нижнего его положения.

При движении плунжера 48 вверх шток-клапан 3 перекрывает проход жидкости своей конусной частью и выполняет роль нагнетательного клапана, а также толкает эластичную втулку 2 до верхнего ее положения. Плунжер представляет собой совокупность секций, закрепленных последовательно между собой. Каждая секция содержит идентичные узлы по принципу действия, но возможны изменения в отдельных секциях по конструктивным элементам и по количеству секций. Также возможны применения единичной секции в работе с жидкостью (например, с жидкостью, не представляющей осложнений в работе).

Такая конструкция плунжера 48 позволяет увеличить количество узлов нагнетательных клапанов, расширить применение насоса в различных диапазонах жидкости путем применения в каждой секции различных конструкций эластичной втулки, шток-клапана, переводной втулки, насадок и др. (с одновременным содержанием газа, песка, парафина, эмульсии, гипса, агрессивной водой и др. ).

Возможна одновременная работа всех секций сразу, но также возможна их поочередность в работе за счет изменения либо длины эластичной втулки, либо изменения расстояния осевого перемещения эластичной втулки между наконечником шток-клапана и переводной втулки. Например, расстояние длины осевого хода эластичной втулки в нижней секции чуть больше, чем длина хода в верхней. Таким образом, при ходе плунжера вверх перекрывается проход жидкости в верхней секции. А нижняя секция работает в "щадящем" режиме (давления жидкости не происходит, зона нагнетательного клапана не изнашивается, так как расстояние хода больше, чем в верхней части). В случае износа при работе верхней эластичной втулки давление столба жидкости переходит в нижнюю секцию плунжера, заставляя работать нижнюю эластичную втулку и т.д., тем самым продлевая срок службы насоса, не поднимая его на поверхность для ремонта.

По принципу действия и конструктивным элементам узла нагнетательного клапана (фиг. 1-29) необходимо изготовление всасывающего клапана 50 для штангового глубинного насоса. В этом случае нижняя контактная часть шток-клапана будет служить запорным элементом, а ответная нижняя контактная часть эластичной втулки и насадок - соответственно седлом клапана, закрепленным в клапанной клетке.

Для лучшей работы нагнетательного клапана выполнено конусное утолщение 49, расположенное выше контактного профиля шток-клапана и эластичной втулки. Герметичность же между эластичной втулкой 2 и цилиндром 1 насоса обеспечивается за счет давления столба жидкости на внутренние стенки эластичной втулки 2. Таким образом, эластичная втулка 2, расширяясь, плотно прилегает к внутренним стенкам цилиндра 1, так как она изготовлена из упругоэластичных материалов с возможностью расширяться под воздействием давления столба жидкости на полость эластичной втулки. Шток-клапан 3 выполняет сразу 2 функции в работе:

а) роль нагнетательного клапана;

б) обеспечивает возможность осевого перемещения при ходе эластичной втулки вверх и вниз.

Вес столба откачиваемой жидкости давит на внутренние стенки эластичной втулки, тем самым прижимая наружную сторону эластичной втулки к цилиндру. Этим исключается пропуск жидкости, а вместе с ней проникновение абразивных частиц между эластичной втулкой и цилиндром. Торцевые поверхности эластичной втулки, так же как концевая поверхность шток-клапана, и одна торцевая поверхность переводной втулки выполнены в виде конуса, обращенного вовнутрь полости эластичной втулки под углом, зависящим от условий работы плунжера. Этот угол обеспечивает направление жидкости во внутрь эластичной втулки, что также предотвращает проникновение абразивных частиц между эластичной втулкой и цилиндром.

Все это способствует увеличению производительности, уменьшению износа пары плунжер-цилиндр и соответственно увеличению ресурса работы насоса.

Кроме этого сравнительная малая длина плунжера позволяет использовать его в скважинах со значительной криволинейностью.

Итак, от угла наклона конуса шток-клапана 3 и двух торцевых поверхностей эластичной втулки 2, ее толщины стенок, выбора материала эластичных втулок и шток-клапана, специальных насадок и других изменений зависит работа насоса в различных условиях (наличие в жидкости эмульсии, парафина, абразивных частиц и др.).

Также возможна сборка из нескольких рядов насадок и эластичных втулок в определенной последовательности.

Благодаря тому что плунжер 48 предлагаемого насоса значительно короче стандартных, использование его в стандартных цилиндрах позволит увеличить рабочий ход плунжера с одновременным уменьшением количества ходов и тем самым снизить энергозатраты либо уменьшить длину цилиндра, при этом экономия на размерах цилиндра позволит окупить расходы на изготовление плунжера.

Кроме того, уменьшение количества ходов плунжера позволит уменьшить износ всей системы, включая плунжер, цилиндр, штанги и насосно-компрессорные трубы (НКТ), тем самым существенно сократить простои скважин.

Такое выполнение плунжера позволит вести откачку жидкости из скважины без нагнетательного клапанного узла, закрепляемого на плунжере насоса.

Плунжер прост и экономичен в изготовлении. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Штанговый глубинный насос, содержащий цилиндр, плунжер, шток-клапан с возможностью осевого перемещения при ходе плунжера, всасывающий клапан, отличающийся тем, что плунжер выполнен многосекционным, каждая секция которого в отдельности содержит полую эластичную втулку, выполненную из упругоэластичного материала с возможностью расширения, торцы которой выполнены в виде конуса, обращенного вовнутрь полости эластичной втулки с образованием острой кромки в месте сопряжения их с зеркалом цилиндра, нижняя контактная часть шток-клапана выполнена в виде конуса, ответного конусному торцу нижней части эластичной втулки, выше контактного профиля выполнено утолщение, а контактный профиль переводной втулки выполнен ответным профилю конического конца верхней части эластичной втулки.

2. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что утолщение и конусная контактная поверхность шток-клапана выполнены из упругоэластичного материала, а посадочное гнездо полости эластичной втулки выполнено ответным форме наружному профилю утолщения и конусной части контактной поверхности, шток снабжен стопором, установленным выше утолщения, а переводная втулка снабжена кольцом из упругоэластичного материала.

3. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что торцевые части эластичной втулки снабжены насадками с канавкой "пескобрей", а нижняя часть шток-клапана снабжена насадкой.

4. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что эластичная втулка выполнена многослойной из упругоэластичных материалов.

5. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что боковая поверхность шток-клапана снабжена кольцом из упругоэластичного материала.

6. Штанговый глубинный насос по пп.1 и 3, отличающийся тем, что на шток-клапане выполнен выступ для эластичной насадки, а свободный конец шток-клапана - в виде конуса.

7. Штанговый' глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что свободный конец шток-клапана выполнен в виде внутреннего конуса, а на его конусной части контактной поверхности выполнены продольные зубья.

8. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что конусная часть контактной поверхности шток-клапана выполнена с поперечными зубьями, а свободный конец шток-клапана - в форме конуса.

9. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что на наружной стороне нижней части шток-клапана и по телу штока выполнены винтовые канавки.

10. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть шток-клапана, контактная поверхность шток-клапана и эластичной втулки выполнены в форме части шара.

11. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что на свободном конце шток-клапана выполнен фильтр с отверстиями и песочным якорем.

12. Штанговый глубинный насос по п. 1, отличающийся тем, что в теле эластичной втулки размещены жесткие пружинистые шины.

13. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что на эластичной втулке выполнены поперечные канавки с отверстиями, а на внешней поверхности в теле эластичной втулки размещены поперечные кольца из разных по жесткости и эластичности материалов, по сравнению с материалом, из которого изготовлена эластичная втулка.

14. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что на шток-клапане выполнены внутренние каналы, а наружный диаметр шток-клапана соответствует диаметру цилиндра с выполненной канавкой "пескобрей" на боковой поверхности шток-клапана.

15. Штанговый глубинный насос по пп.1, 4, отличающийся тем, что между слоями из упругоэластичных материалов эластичной втулки выполнено гофрирование.

16. Штанговый глубинный насос по пп.1, 4, отличающийся тем, что тело внешнего слоя эластичной втулки выполнено из поперечных колец, изготовленных из упругоэластичных материалов, два торцевых кольца выполнены цельными, а остальные кольца - с продольными прорезями по телу, прорези расположены противоположно относительно друг друга.

17. Штанговый глубинный насос по п.1, отличающийся тем, что полость эластичной втулки выполнена с разными по величине диаметрами.

18. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 17, отличающийся тем, что в нижней контактной части шток-клапана заключена уплотнительная манжета из упругоэластичного материала, а нижняя насадка эластичной втулки имеет выступ в контактной плоскости, соответствующий габаритам уплотнительной манжеты, торец эластичной втулки закреплен внутри насадки, контактные поверхности выполнены под прямым углом.

19. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 17, 18, отличающийся тем, что контактные поверхности шток-клапана, манжеты и насадки выполнены под углом, обращенным вовнутрь полости эластичной втулки, а эластичная втулка закреплена снаружи насадки под прямым углом.

20. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 17, 19, отличающийся тем, что в контактных поверхностях насадок и шток-клапана заключены манжеты, а нижний торец эластичной втулки закреплен внутри насадки под углом к ее полости.

21. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 7, отличающийся тем, что насадка расположена в теле эластичной втулки.

22. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 17, отличающийся тем, что контактные поверхности эластичной втулки и шток-клапана выполнены в виде сферического конуса.

23. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 17, отличающийся тем, что нижняя часть шток-клапана снабжена свободной манжетой, а в теле насадки выполнено посадочное место для манжеты.

24. Штанговый глубинный насос по пп.1, 3, 17, отличающийся тем, что полость эластичной втулки защищена цилиндром, на торцах которой закреплены насадки, а в цилиндре выполнены сквозные прорези и отверстия.

25. Штанговый глубинный насос по пп.1, 4, 13, 14, 16, отличающийся тем, что полость эластичной втулки снабжена поперечными канавками.

26. Штанговый глубинный насос по пп.1, 4, 13, 14, 16, отличающийся тем, что полость эластичной втулки снабжена винтовыми канавками.

27. Штанговый глубинный насос по пп.1, 4, 16, отличающийся тем, что наружная поверхность эластичной втулки снабжена винтовыми канавками.

28. Штанговый глубинный насос по пп.1, 10, отличающийся тем, что нижняя часть шток-клапана выполнена в виде эллипса.

29. Штанговый глубинный насос по пп.1, 10, отличающийся тем, что нижняя часть шток-клапана выполнена в виде шара.

30. Штанговый глубинный насос по пп.1 - 29, отличающийся тем, что насос снабжен всасывающим клапаном, выполненным в зеркальном отражении контактным поверхностям нижней части втулки и нижней части шток-клапана.