Скважинный гидроштанговый насос

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 960466(61) Дополнительное к авт., свид-ву 9855251 (22) Заявлено 03.03.80 (21) 2890019/25-06 1511 М. Кп. Р 04 В 47/04 с присоединением заявки М 9 государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72 Ав К.В.Ф обрете 71 Заявит 54) СКВАЖИННЫЙ ГИЦРОШТАНГОВЫЙ НАСО 2 нижнейпозамм поИзобретение относится к насосам объемного вытеснения, в частности к скважинным гидроштанговым насосам и может быть использовано для подь-. ема жидких сред, в том числе агрессивных жидкостей, иэ скважин.По основному авт.св. 9855251 известен скважинный гидроштанговый насос, содержащий цилиндр, разделенный герметичной перегородкой на рабочую и пневмогидравлическую камеру, с установленным в последней поршнем со штоком, проходящим через герметичную перегородку в рабочую камеру, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, расположенные в рабочей камере, при этом гидроштанга гидравлически связана со штоком, который выполнен полым и посредством канала в его стенке гидравлически сообщен с подпоршневой полостью пневмогидравлической камеры, а рабочая камера снабжена соединенным с герметичной перегородкой перфорированным сердечником с глухим дном и охватывающей сердечник эластичной диафрагмой, причем в полости сердечника на нижнем конце полого штока установлен . компенсатор утечек, Компенсатор утечек выполнен в виде цилиндрического стакана с установленным в его открытой части подпружиненным поршнем и связанным с последни лым толкателем, взаимодействующим с дном перфорированного сердечника в нижнем положении полого штока, причем в отверстии поршня и дне стакана установлены обратные клапаны, 10 Недостаток известного скважинногогидроштангового насоса состоит в том, что при неизбежности наличия утечек рабочей жидкости из пневмогидравлическойкамеры в полость перфорированного сердечника из-эа существования зазоров,в уплотняющих полый шток элементах имеется различие между количеством утечек рабочей жидкости, удаляемых из полос ти перфорированного. сердечника, ко"торые являются величиной постоянной, и количеством утечек рабочей жидкости, проникающей в полость перфорированного сердечника из пневмогидравлической камеры, которые не являют ся постоянной величиной и зависятот различного рода неуправляемых факторов в процессе работы гидроштангового. насоса.В связи с этим возможно накопЗ 0 ление утечек рабочей жидкости непота"средственно в перфорированном сердечнике, вызывающее дополнительное напряжение эластичной диафрагмы и темсамым уменьшающее объем рабочей камеры, что, в свою очередь, вызываетснижение производительности насосав целом и надежности его работы,Целью изобретения являетсяфувеличение производительности и повышениенадежности скважинного гидроштангового насоса.Эта цельдостигается тем, что подпружиненный полый поршень компенсатора утечек со стороны надпоршневогопространства снабжен направляющимкольцевым выступом с установленнымна нем герметичным сильфоном, заполненным газообразной средой под давлением.На фиг. 1 схематично представленскважинный гидроштанговый насос вположении, соответствующем его ходунагнетания, общий вид; на фиг, 2компенсатор утечек.Скважинный гидроштанговый насоссодержит корпус 1 в виде цилиндра,разделенный герметичной перегородкой2 на две камеры верхнюю пневмогидравлическую 3 и нижнюю рабочую 4. Внерхнейфпневмогидравлической камере3 расположен поршень 5, закрепленный на полом штоке б, проходящемчерез герметичную перегородку 2 врабочую камеру 4 и н стенке которогопод поршнем 5 выполнен канал 7, посредством которого шток гидравлически сообщен с нодпоршневой полостью8 пневмогидравлической камеры 3,Полый шток б своим верхним концом гидранлическисвязан с гидроштангой 9. Рабочая камера 4 снабжена соединенным с герметичной перегородкой 2 перфорированным сердечником 10 с глухим дном 11 и охватывающей сердечник эластичной диафраг-мой 12,На нижнем конце полого штока бв полости перфорированного сердечника 10 установлен компенсатор 13 уте.чек, а в рабочей камере 4 расположенвсасывающий 14 и нагнетательный 15клапаны, Компенсатор 13 утечек выполнен в виде цилиндрического стакана16, с установленным в его нижнейоткрытой части подпружиненным полымпоршнем 17, размещенным с возможнос"тью рксиального перемещения и связанным с последним полым толкателем 18,взаимодействующим с глухим дном 11перфорированного сердечника 10 внижнем положении полого штока б, причем в отверстии поршня 17 и дне стакана 19 установлены, соответственно,обратные клапаны 20 и 21.Подпружиненный полый поршень 17компенсатара со стороны надпоршневого пространства снабжен направляющимкольцевым выступом 22, концентрично которому устанонлен герметичный сильФон 23 заполненный газообразнойсредой под данлением.В верхней части пневмогидравлической камеры 3 установлена перфориро 5 ванная перегородка 24, служащая направляющей для полого штока б и сообщающая надпоршневое пространствопневмогидравлической камеры 3 с кольцевой полостью 25, заполненной газо 10 образной средой под давлением. Скважинный гидроштанговый насос установлен на пакере 26 в скважине 27.Предлагаемый скважинный гидроштанговый насос работает следующим15 образомПолный цикл работы скнажинногогидроштангового насоса включает нсебя ход всасывания, когда поршень5 насоса перемещается вверх, и ход2 О нагнетания, когда поршень 5 насосаперемещается вниз,В исходном положении поршень 5под действием давления газообразной среды, находящейся в кольцевой25 полости 25, находится в крайнем нижнем положении, причем нижний конецполого штока б, находясь также ннижнем положении, вытесняет черезперфорированный сердечник 10 находяЗ 0 щуюся в полости последнего рабочуюжидкость в полость эластичной диафрагмы 12, растягивая ее, при этомвсасывающий клапан 14 рабочей камеры 4 закрыт, а нагнетательный клапан15 открытПриподводе рабочего давленияот поверхностного силового насосачерез механизм дистанционного гидравлического управления (не показаны)40 и гидроштангу 9 к полому штоку 6,рабочая жидкость, поступая через канал 7 в стенке штока в подпоршневуюполость 8 пневмогидравлической камеры 3, перемещает поршень 5 вверх,45 а газообразная среда н,кольцевой полости 25 сжимается,Нижний конец полого штока б перемещается вверх, а рабочая жидкость,находящаяся между эластичной диафрагмой 12 и перфорированным сердечником10, поЮ действием упругих сил диафрагмы и пластового давления пОступаетв полость перфорированного сердечника 10, При этом нагнетательный клапан 15 под действием гидростатического давления столба добываемой жидкости закрыт а добываемая жидкость через открывшийся всасывающий клапан14 поступает в рабочую камеру 4, При.достижении поршнем 5 верхнего положения механизм дистанционного гидравлического управления (не показан)отключает гидроштангу 9 от поверхностного силового насоса (не показан)Поршень 5 под действием газо 65 образной среды, сжатой в кольцевойполости 25, начинает перемещатьсявниз, а рабочая жидкость, находящаяся в подпоршневой полости 8 пневмогидравлической камеры 3, через канал 7 в полом штоке б поступает вгидроштангу 9 и далее на слив. Нижний конец полого штока б вытесняетрабочую жидкость, находяцуюся в полости перфорированного сердечника 10в пространство между перфорированнымсердечником 10 и эластичной диафрагмой 12,;растягивая последнюю, Добываемая юидкость поступает из рабочейкамеры 4 через нагнетательный клапан 15 по кольцевому пространствускважины 27 над пакером 26 в колоннунасосных труб (не показана) и далеена поверхность,В процессе работы насоса при ходенагнетания возможны утечки рабочей .жидкости иэ пневмогидравлической камеры 3 в полость перфорированногосердечника 10 эа счет зазоров, имеюцихся в уплотняюцих полый шток бэлементах (не показаны) .Рабочая жидкость при ходе всасывания, попадая в перфорированныйсердечник 10, накапливается в нем,что приводит к предварительному растягиванию эластичной диафрагмы 12и, как следствие, к сокращению объема рабочей камеры 4. Чтобы избежатьэтого, на нижнем конце полого штока б установлен компенсатор 13 утечки, посредством которого рабочаяжидкость, попавшая в перфорированный сердечник 10 при ходе всасывания, удаляется.из него при ходе нагнетания. При движении вниз полого.штока б с закрепленным на его нижнемконце компенсатором 13 утечек поршень 17 и связанный с ним полый толкатель 18 находятся под действиемпружины (не обозначена) в крайнемнижнем положении. Надпоршневое пространство цилиндрического стакана 16заполнено рабочей жидкостью и перекрыто обратными клапанами 20 и 21,В конце хода нагнетания, полый толкатель 18 упирается в глухое дно 11перфорированного сердечника 10 ипосредством поршня 17 через открывающийся обратный клапан 21 компенсатора 13 утечек вытесняет находящиесяв цилиндре 16 утечки рабочей жидкости в полый шток б и далее в гидроштангу 9. При этом обратный клапан20 закрыт. Компенсатор утечек 13 вконце хода нагнетания частично выполняет функции тормоза поршня 5 насоса.При ходе всасывания подпружиненный полый поршень 17 и связанный с ним полый толкатель 18 под действием пружины опускается вниз, и утечки рабочей жидкости, попавшие иэ пневмогидравлической камеры 3 в перфорированный сердечник 10, поступают через открытый обратный клапан 20 в подпоршневое пространство цилиндрического стакана 16. Обратный клапан 21 при этом закрыт.1 О Количество утечек рабочей жидкости, поступающих из пневмогидравлической камеры 3 в перфорированный сердечник 10 за счет зазоров, имеющихся в уплотняюцих полый шток б элемен тах, неодинаково за каждый из ходовпоршня 5Для компенсации разности поступающих в перфорированный сердечник 10 утечек рабочей жидкости на направляющем кольцевом выступе 22 подпружиненного полого поршня 17 со стороны надпоршневого пространства размецен герметичный сильфон 23, заполненный газообразной средой под давлением, Колебания в поступлениях 25 утечек рабочей жидкости вызываютизменения давления в перфорированном сердечнике 10, что, в свою очередь, изменяет объем сильфона 23 и, следовательно, объем надпоршневого пространства цилиндрического стакана 16, который определяет количество удаляемых утечек, Этим достигается гармоническая связь между количеством поступающих изпневмогидравлической камеры 3 утечек рабочей жидкости и их удалением иэ перфорированного сердечника 10 в гидроштангу 9.Наличие в компенсаторе утечекскважинного гидроштангового насоса 4 О герметичного сильфона, заполненногогазообразной средой под давлением,обеспечивает ему по сравнению с известными скважинными насосами повышение надежности в работе, а также 45 увеличение производительности,Формула изобретения50 Скважинный гидроштанговый насоспо авт.св. 9855251, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности и повышения надежности, подпружиненный полый пор шень компенсатора утечек со сторонынадпоршневого пространства снабжен направляющим кольцевым выступом с установленным на нем герметичным сильфоном, заполненным газообразнойсредой под давлением.960466 27Составитель Э,Гинзбург Редактор В.Данко Техред И.Гайду Корректор А,ференц аз 7230/42 Тираж 678 Подписно ВНИИПИ Государственного комитета СССРно делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗВ, Рауюская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4