RU119407U1

RU119407U1 - DEPTH PLUNGER PUMP

Info

Publication number: RU119407U1
Application number: RU2012114409/06U
Authority: RU
Inventors: Валерий Юрьевич Мустафин; Ильдар Зафирович Денисламов; Артур Маратович Галимов; Абубакир Ахмадуллович Ишмурзин; Руслан Марсельевич Еникеев
Original assignee: Валерий Юрьевич Мустафин; Ильдар Зафирович Денисламов; Артур Маратович Галимов
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2012-08-20

Abstract

Глубинный плунжерный насос, содержащий цилиндр, полый плунжер с соединительной штангой в верхней части, всасывающий и нагнетательный клапаны, в верхней части цилиндра дополнительный обратный клапан, состоящий из конусной седловины и запорного элемента в виде утяжеленной проходной втулки, сквозь которую свободно движется полированная часть соединительной штанги с тем, чтобы посадка запорного элемента на седловину клапана осуществлялась по окружности. A deep plunger pump containing a cylinder, a hollow plunger with a connecting rod in the upper part, a suction and discharge valves, an additional check valve in the upper part of the cylinder, consisting of a tapered saddle and a shut-off element in the form of a weighted bushing through which the polished part of the connecting rod moves freely so that the seating of the closure element on the valve saddle is carried out around the circumference.

Description

Предполагаемое новшество относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти и воды с помощью глубинного плунжерного насоса. Конструкция насоса может быть использована для повышения эффективности эксплуатации поверхностных насосов поршневого типа, перекачивающих газожидкостные смеси.The alleged innovation relates to the oil industry, in particular to methods for extracting oil and water using a deep plunger pump. The design of the pump can be used to increase the efficiency of operation of surface piston type pumps pumping gas-liquid mixtures.

В глубинном плунжерном насосе при ходе плунжера вверх давление под плунжером снижается так, что, под действием появившегося перепада давления между полостью насоса и приемом, в насосе открывается всасывающий клапан. В открытый клапан поступает скважинная жидкость, полость насоса заполняется, причем в ее верхней части собирается свободный газ, выделенный из входящей жидкости. В момент закрытия всасывающего клапана давление в полости насоса равно давлению на приеме в насос Р_пр. Отметим, что это давление ниже гидростатического давления над плунжером насоса Р_л.т., создаваемого столбом жидкости в колонне лифтовых труб. В обратном случае скважина и глубинный плунжерный насос работали бы в фонтанирующем режиме. При ходе плунжера вниз нагнетательный клапан открывается не сразу, так как давление над ним превышает давление под ним. Благодаря свободному газу в полости насоса, который в отличие от жидкости сжимается без резкого повышения давления, при ходе плунжера вниз давление в полости насоса будет расти 2-х ступенчато: вначале до давления насыщения жидкости газом (в этот момент свободный газ растворится в жидкости), на втором этапе давление резко вырастет и превысит давление над нагнетательным клапаном /Эксплуатация глубиннонасосных скважин. Еникеев В.Р. и др. -М.: Недра, 1971. -С.95-97/. В результате нагнетательный клапан откроется, плунжер пройдет сквозь жидкость с растворенным газом до своего нижнего положения. В этой точке давление между плунжером и всасывающим клапаном равно Р_л.т., для открытия всасывающего клапана плунжер должен пройти определенное расстояние (холостой ход) с тем, чтобы давление над всасывающим клапаном стало ниже Р_пр. Очевидным является то, что чем больше разница между Р_л.т и Р_пр, тем и больше холостой ход плунжера и меньше эффективность его работы, то есть производительность насоса.In a deep plunger pump, when the plunger moves up, the pressure under the plunger decreases so that, under the action of the pressure drop that appears between the pump cavity and the intake, the suction valve opens in the pump. Downhole fluid enters the open valve, the pump cavity is filled, and free gas extracted from the incoming fluid is collected in its upper part. At the time of closing the suction valve, the pressure in the pump cavity is equal to the pressure at the intake of the pump R _pr Note that this pressure is lower than the hydrostatic pressure above the plunger of the pump R _lt . Created by the liquid column in the column of elevator pipes. In the opposite case, the well and the deep plunger pump would work in a gushing mode. When the plunger moves down, the discharge valve does not open immediately, since the pressure above it exceeds the pressure below it. Due to the free gas in the pump cavity, which, unlike the liquid, is compressed without a sharp increase in pressure, when the plunger moves down, the pressure in the pump cavity will increase in 2 steps: first, to the pressure of saturation of the liquid with gas (at this moment the free gas will dissolve in the liquid), in the second stage, the pressure will increase sharply and exceed the pressure above the discharge valve / Operation of deep pump wells. Enikeev V.R. and others.-M .: Nedra, 1971.-S. 95-97 /. As a result, the discharge valve opens, the plunger passes through the liquid with the dissolved gas to its lower position. At this point, the pressure between the plunger and the suction valve is P _lt ., To open the suction valve, the plunger must go a certain distance (idle) so that the pressure above the suction valve becomes lower than P, _etc. It is obvious that the greater the difference _l.t between F and P, _etc., and the longer the idle speed of the plunger or less its efficiency, i.e. the pump.

Таким образом, существующие конструкции глубинных плунжерных насосов обладают двумя недостатками. При ходе плунжера вниз нагнетательный клапан запаздывает с открытием из-за того, что испытывает давление Р_л.т. При ходе плунжера вверх всасывающий клапан запаздывает с открытием по той же причине - он испытывает на себе повышенное давление Р_л.т.Thus, the existing designs of deep plunger pumps have two drawbacks. When the plunger moves down, the discharge valve is delayed opening due to the fact that it experiences a pressure of P _lt . When the plunger moves up, the suction valve is delayed opening for the same reason - it experiences an increased pressure of P _lt .

Известна конструкция глубинного штангового насоса (патент РФ на изобретение №2172866 С1, опубликовано 27.08.2001), по которой в верхней части цилиндра установлен дополнительный тарельчатый клапан, выполняющий роль устройства для снижения давления над и под плунжером при его движении в цилиндре насоса. Используемый клапан имеет два недостатка. В тарельчатом клапане площадь соприкосновения запорного элемента с седлом имеет большую величину, а это ведет к большой вероятности его засорения посторонними предметами или появлению на этих поверхностях следов коррозии. Все это ведет к потере работоспособности тарельчатого клапана. Вторым недостатком, на наш взгляд, является то, что по изобретению запорный элемент клапана имеет минимальный вес. Это не способствует его быстрому закрытию при ходе плунжера вниз.A known design of a deep-well sucker-rod pump (RF patent for invention No. 2172866 C1, published August 27, 2001), according to which an additional poppet valve is installed in the upper part of the cylinder, which acts as a device to reduce pressure above and below the plunger when it moves in the pump cylinder. The valve used has two drawbacks. In a poppet valve, the contact area of the locking element with the seat is large, and this leads to a high probability of its clogging by foreign objects or the appearance of traces of corrosion on these surfaces. All this leads to loss of performance poppet valve. The second disadvantage, in our opinion, is that according to the invention, the locking element of the valve has a minimum weight. This does not contribute to its rapid closure during the plunger down.

Технической задачей полезной модели является такое изменение дополнительного клапана в верхней части цилиндра насоса, которое бы обеспечивало его быстрое и плотное закрытие, тем самым способствовало повышению производительности насоса.The technical task of the utility model is such a change in the additional valve in the upper part of the pump cylinder that would ensure its quick and tight closure, thereby contributing to an increase in pump performance.

Поставленная задача решается в полезной модели тем, что в известной конструкции глубинного плунжерного насоса, состоящего из цилиндра, полого плунжера с соединительной штангой в верхней части,The problem is solved in a utility model by the fact that in the known design of a deep plunger pump, consisting of a cylinder, a hollow plunger with a connecting rod in the upper part,

всасывающего и нагнетательного клапанов, в верхней части цилиндра дополнительный обратный клапан имеет конусную седловину и запорный элемент в виде утяжеленной проходной втулки, сквозь которую свободно движется полированная часть соединительной штанги. Такая конструкция дополнительного обратного клапана обеспечивает посадку запорного элемента на седловину клапана по окружности по аналогии с клапаном, состоящим из конусной седловины и шарика, который нашел самое широкое применение во многих отраслях промышленности.suction and discharge valves, in the upper part of the cylinder, the additional check valve has a tapered seat and a locking element in the form of a weighted bushing through which the polished part of the connecting rod freely moves. This design of an additional non-return valve ensures that the locking element fits around the circumference of the valve seat by analogy with a valve consisting of a tapered seat and a ball, which has found the widest application in many industries.

Глубинный плунжерный насос спускается в скважину на колонне лифтовых труб 1 и состоит из корпуса - цилиндра 2, плунжера 3, нагнетательного 4 и всасывающего 5 клапанов. Дополнительный обратный клапан состоит из клапанной клетки 6, одновременно служащей и направляющей для соединительной штанги 10, конусной седловины 7 и запорного элемента 8 в виде утяжеленной проходной (сквозной) втулки. Так же как и в прототипе, седловина 7 имеет повышенное проходное сечение для свободного прохождения скважинной жидкости из насоса в лифтовые трубы. Внутренняя поверхность запорного элемента 8 армирована износостойкой герметизирующей втулкой 9 из фторопласта или другого приемлемого материала. Клапанная клетка 6 имеет широкие боковые окна для свободного прохождения скважинной жидкости. Рассмотрим работу предложенной модели глубинного плунжерного насоса.The deep plunger pump descends into the well on the column of elevator pipes 1 and consists of a body - cylinder 2, plunger 3, injection 4 and suction 5 valves. An additional check valve consists of a valve cage 6, which simultaneously serves and guides for the connecting rod 10, the tapered seat 7 and the locking element 8 in the form of a weighted passage (through) sleeve. As in the prototype, the saddle 7 has an increased flow area for free passage of the well fluid from the pump into the lift pipes. The inner surface of the locking element 8 is reinforced with a wear-resistant sealing sleeve 9 of fluoroplastic or other suitable material. The valve cage 6 has wide side windows for free passage of the well fluid. Consider the work of the proposed model of a deep plunger pump.

Привод насоса обеспечивает поступательное движение плунжера 3 вверх-вниз с постоянной частотой. При ходе плунжера 3 вниз запорный элемент 8 благодаря своей тяжести и вязкостному трению между втулкой 9 и соединительной штангой 10 быстро спустится на высоту окна клапанной клетки и плотно сядет на конусную седловину 7 по окружности. Благодаря минимальной площади такого соприкосновения становится невозможным появление на линии контакта двух тел инородных предметов, ведущих к разгерметизации дополнительного клапана.The pump drive provides the translational movement of the plunger 3 up and down with a constant frequency. When the plunger 3 moves down, the locking element 8, due to its gravity and viscous friction between the sleeve 9 and the connecting rod 10, quickly descends to the height of the valve cage window and sits tightly on the conical saddle 7 around the circumference. Due to the minimum area of such contact, it becomes impossible for two bodies of foreign objects to appear on the contact line leading to the depressurization of the additional valve.

После закрытия дополнительного клапана давление над плунжером мгновенно снижается, нагнетательный клапан открывается, причем открывается быстрее, чем в обычных плунжерных насосах без дополнительного клапана. В нижнем положении плунжера давление над всасывающим клапаном 5 значительно ниже, чем давление над дополнительным клапаном, создаваемое столбом жидкости в лифтовых трубах. Поэтому при ходе плунжера 3 вверх всасывающий клапан 5 откроется быстрее, чем в насосе без дополнительного клапана. Одновременно закроется нагнетательный клапан 4, и жидкость с газом из полости насоса окажут воздействие на запорный элемент 8. При превышении давления под ним над давлением в колонне лифтовых труб запорный элемент поднимется на высоту окон в клапанной клетке 6, и содержимое полости насоса перейдет в колонну лифтовых труб.After closing the auxiliary valve, the pressure above the plunger instantly decreases, the discharge valve opens, and opens faster than in conventional plunger pumps without an additional valve. In the lower position of the plunger, the pressure above the suction valve 5 is much lower than the pressure above the additional valve created by the liquid column in the lift pipes. Therefore, when the plunger 3 moves upward, the suction valve 5 opens faster than in a pump without an additional valve. At the same time, discharge valve 4 closes, and liquid with gas from the pump cavity will affect the shut-off element 8. If the pressure under it exceeds the pressure in the column of elevator pipes, the shut-off element will rise to the height of the windows in the valve cage 6, and the contents of the pump cavity will go into the elevator column pipes.

Нами предложена новая конструкция дополнительного обратного клапана в верхней части цилиндра глубинного плунжерного насоса, которая обеспечивает его более эффективную работу. На наш взгляд, предложенное техническое решение соответствует уровню полезной модели (возможно и изобретения).We have proposed a new design of an additional non-return valve in the upper part of the cylinder of the deep plunger pump, which ensures its more efficient operation. In our opinion, the proposed technical solution corresponds to the level of a utility model (possibly an invention).

Claims

An in-depth plunger pump comprising a cylinder, a hollow plunger with a connecting rod at the top, suction and discharge valves, an additional check valve at the top of the cylinder, consisting of a conical seat and a locking element in the form of a weighted bushing through which the polished part of the connecting rod moves freely so that the locking element is seated on the valve seat around the circumference.