Скважинный штанговый насос

(19) (11) 51)5 Р 04 В 47/02, 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(57) Сущно тановлен и втулкой и н жер связан верстия направля соотноше ренний ди сть изобретения: волый плунжер с наагнетательным клапереходником, иСО ШТОКОМ.ющей втулки выбния = (4 - 5)б/2, гаметр цилиндра н цилиндре усправляющей паном. Плунмеющим отДлинаирается из де б - внутасосд, 1 ил. 35и институт не а и хительство СССР47/00, 1964,ШТАНГОВЫЙ нефтяной и менно к экс- тангово-наК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ Изобретение относится кгазовой промышленности, а иплуатации нефтяных скважин шсосным способом.Известны скважинные штанговые насосы, состоящие из цилиндра, на нижнем конце которого имеется всасывающий клапани полого плунжера с нагнетательным клапаном. Недостатком этих насосов является то, что в процессе нагнетания (при движении плунжера вниз) жидкость нижней полости цилиндра вытесняется через полость плунжера и переходника нагнетательного клапана в полость над плунжером При следовании жидкость, меняя свое направление на выходе через переходники нагнетательного клапана, ударяется об цилиндр насоса, Известно, что откачиваемая жидкость всегда содержит песок во взвешенном состоянии и, так как твердость кварца выше твердости материала цилиндра насоса, свободные песчинки, движущиеся вместе со струей жидкости во время удара о цилиндр скользят некоторое расстояние, вызывая гидроэрозионный износ,Изучение изношенных поверхностей цилиндра насоса показало, что гидроэрозионный износ приводит к образованию глубокой канавки и риски на цилиндре насоса, в результате чего снижается ресурс насосов и сильно падает производительность из-за утечек жидкости через изношенную пару плунжер-цилиндр,Известны насосы типа НСНТ для огкачки жидкости, содержащей песок более 0,20/О, В этих насосах нагнетаемая жидкость в отличие от серийных насосов поднимается через подвижную колонну трубчатых штанг и этим предотвращается оседание песка из рабочей жидкости и попадание его в зазор между плунжером и цилиндром. Отметим, что область применения этих насосов очень ограничена, этот тип применителен только для насосов диаметром 45 и 55 мм и глубиной не более 1200 м, Практически в настоящее время они не применяются из-за неудовлетворительной работы колонны трубчатых штанг,Известны также конструкции скважинных штанговых насосов, способных уменьшить гидроэрозионный износ в цилиндре, Но конструктивное исполнение этих насо5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сов ничем не отличается от серийных насосов. Снижение гидроэрозионного износа вуказанном насосе достигается путем выбора соответствующего материала плунжера ицилиндра. Выполнение этого связано с дорогостоящими технологическими операциями. Промысловая практика показывает, чтов этих насосах также имеет место гидроэрозионный износ в достаточной степени, таккак в известных конструкциях удар твердыхчастиц жидкости о цилиндр неизбежен привыходе из переходника нагнетательногоклапана,За прототип принимается глубинныйвставной насос(а,с. СССР М 217950, кл, Р 04В 47/00, 1968), где упоминается направляющая втулка(противопесочный клапана). Онаразмещена в верхней части конуса вставного насоса, В случае отворота и поломки насосных штанг механические примеси,находящиеся в жидкости внутри насоснокомпрессорных труб, не проникают над поверхностью плунжера, так как втулка(противопесочный клапан) разобщает полости цилиндра от насосно-компрессорныхтруб. В процессе нагнетания по мере движения плунжера вверх давление над поверхностью плунжера повышается ипротивопесочный клапан типа втулки выталкивается вверх и открывает канал длявыхода жидкости иэ полости цилиндра внасосно-компрессорную трубу, не создаваядополнительного изменения направлениядвижения жидкости, Поэтому нельзя утверждать, что противопесочный клапан обеспечивает соосное течение жидкости.Отметим, что изложенный насос не защищает цилиндр от гидроабразивного износа, вызванного ударом частиц,находящихся в жидкости в процессе нагнетания, т,е, при выходе жидкости из переходника нагнетательного клапана,Целью изобретения является повышение ресурса насосов путем устранения гидроэрозионного износа цилиндра, т.еисключением удара твердых частиц, находящихся в жидкости, при выходе из переходника нагнетательного клапана о цилиндрнасоса.Это достигается введением в конструкцию скважинных штанговых насосов серийного производства, состоящих из цилиндраи полого плунжера, дополнительно направляющего патрубка к верхней части полого плунжера, предотвращающего удартвердых частиц, находящихся в жидкости,при выходе из переходника нагнетательного клапана о цилиндр и обеспечивающеготечение жидкости, параллельное оси цилиндра (как известно, в этих случаях износ сводится к минимуму), Для стабилизации движения и обеспечения соосного течения жидкости длина направляющей втулки выбирается из следующего соотношения;=(4-5) 2бгде - длина втулкиб - внутренний диаметр цилиндра насоса,Проведенными экспериментальными исследованиями установлено, что жидкость, вытекая из переходника нагнетательного клапана, ударяется о стенки цилиндра, а затем постепенно перемешивается с жидкостью, находящейся над плунжером, и начинается параллельное оси цилиндра движение жидкости, При этом установлено,что необходимая длина направляющего патрубка, ограничивающего удар частиц в цилиндре насоса и обеспечивающего параллельное движение жидкости относительно оси цилиндра, непосредственно над плунжером при максимальном параметреоткачки находится в указанном пределе. На чертеже для сравнения показаныобычный насос (а) и предлагаемый (б). Насос состоит из цилиндра 1 со всасывающим клапаном 2, плунжером 3, кагнетательными клапанами 4 и 5 с переходником 6 и направляющей втулкой 7.Насос работает следующим образом, При движении цилиндра 3 всасывающий клапан 2 закрыт, нагнетательные клапаны 4 и 5 открыты, При этом жидкость вытесняется через полый плунжер и поступает в полость над плунжером. Жидкость при выходе из переходника нагнетательного клапана 7 ударяется об направляющие втулки, и течение жидкости приобретает параллельное оси цилиндра, что исключает удар твердых частиц о цилиндр и возможный гидроэрозионный износ цилиндра.Таким образом, этот насос позволяет. устранить гидроэрозионный износ цилиндра насоса, что имеет место в серийных скважинных насосах.Предлагаемый вариант конструкции применителен ко всем типоразмерам насосов трубного и вставного типа, а также насосов, имеющих специальное назначение.Применение предлагаемого насоса по сравнению с базовым аналогом, в качестве которого приняты насосы типа НСК 1, НСН 2 и НСВ 1, позволяет повысить ресурсы насосов; уменьшить потери жидкости от утечки через пару плунжер-цилиндр; увеличить наработку до отказа насосов; сократить количество подземных ремонтов; увеличить межремонтный период работы скважин,1763715 оставитель О. Керимовехред М.Моргентал Редактор О, Стенина Т Корректор Т. Палий аказ 3441 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Произв нно-издательский комбинат "Патент", г. Уж, ул.Гагарина, 1 Формула изобретения Скважинный штанговый насос, содержащий установленный в цилиндре полый плунжер с направляющей втулкой и нагнетательным клапаном, связанный посредством переходника, имеющего отверстия, со штоком, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ресурса работы путем стабилизации движения и обеспечения соосного течения жидкости, длина направляющей втулки выбирается из следующего соотношения:5 1 = (4 - 5)б/2,где - длина втулки;б - внутренний диаметр цилиндра насоса.