RU120472U1

RU120472U1 - DEEP DEPTH PUMP

Info

Publication number: RU120472U1
Application number: RU2012116038/06U
Authority: RU
Inventors: Владислав Николаевич Волков; Максим Валерьевич Громов
Original assignee: Владислав Николаевич Волков; Максим Валерьевич Громов
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2012-09-20

Abstract

Штанговый глубинный насос, содержащий цилиндр, установленный в нефтедобывающей скважине, плунжер, расположенный внутри цилиндра, уплотнитель, пружинный элемент, выполненный, например, в виде кольцевой пружины, клапаны, расположенные в нижней части насоса, и колонну штанг, соединяющих плунжер с приводом, расположенным на поверхности, уплотнитель, расположенный между плунжером и цилиндром, выполнен из сегментов с установленными между ними уплотнительными вставками, при этом сегменты и упомянутые вставки прижаты посредством пружинного элемента к внутренней поверхности цилиндра без радиального зазора. A sucker rod pump containing a cylinder installed in an oil production well, a plunger located inside the cylinder, a seal, a spring element made, for example, in the form of an annular spring, valves located in the lower part of the pump, and a string of rods connecting the plunger with a drive located on the surface, the seal located between the plunger and the cylinder is made of segments with sealing inserts installed between them, while the segments and said inserts are pressed by a spring element to the inner surface of the cylinder without radial clearance.

Description

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, в частности к скважинным штанговым насосам, предназначенным для добычи жидкости и нефти из скважин с больших глубин, в том числе с любым содержанием абразивных и агрессивных включений.The utility model relates to the field of hydraulic engineering, in particular to sucker rod pumps, designed for the extraction of liquid and oil from wells from great depths, including any abrasive and aggressive inclusions.

Известны конструкции штанговых глубинных насосов (см. например, Нефтепромысловое оборудование. Справочник под редакцией Бухаменко Е.Н. Издательство «НЕДРА», Москва, 1990 г., стр.53, рис.2.1, стр.72, рис.2.8, стр.79, рис.2.9). В известных штанговых глубинных насосах имеется цилиндр, расположенный в нефтяной скважине, плунжер, входящий в отверстие цилиндра с малым радиальным зазором, колонна штанг, соединенных нижним концом с плунжером, а верхним - с приводом, находящимся на поверхности.Well-known designs of sucker rod pumps (see, for example, Oilfield equipment. Handbook edited by EN Bukhamenko, NEDRA Publishing House, Moscow, 1990, p. 53, fig. 2.1, p. 72, fig. 2.8, p. 79, Fig. 2.9). In well-known sucker rod pumps there is a cylinder located in an oil well, a plunger entering the cylinder bore with a small radial clearance, a column of rods connected to the lower end with a plunger, and the upper end with a drive located on the surface.

Недостатком таких насосов является то, что при наличии в перекачиваемой нефти абразивных частиц через радиальные зазоры между плунжером и цилиндром происходит утечка нефти, увлекающая эти частицы, и они вызывают изнашивание трущихся поверхностей. При повышенной твердости и прочности абразивных частиц они забивают зазор настолько, что вызывают заклинивание трущихся поверхностей, что приводит к обрыву штанг.The disadvantage of such pumps is that in the presence of abrasive particles in the pumped oil through the radial gaps between the plunger and the cylinder, an oil leak occurs, which entrain these particles, and they cause wear of the rubbing surfaces. With increased hardness and strength of the abrasive particles, they clog the gap so much that they cause the friction surfaces to jam, which leads to a break in the rods.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является известный скважинный штанговый насос патент РФ №2213261, МПК F04B 47/00 от 20.05.2002, содержащий цилиндр, расположенный в цилиндре подвижно полый плунжер в виде стержня с радиальными каналами и с уплотнительными элементами, выполненными из упругопластичного деформируемого материала с сечением в виде равнобокой трапеции, меньшее основание которой предназначено для контактирования с рабочей поверхностью цилиндра насоса, а также всасывающий и нагнетательный клапаны, при этом уплотнительные элементы выполнены в виде неразрезных колец, которые установлены в выполненные на наружной боковой поверхности плунжера кольцевые канавки, имеющие в сечении равнобокую трапецию, меньшее основание которой обращено в сторону зазора в паре цилиндр-плунжер, а большее основание сообщено гидравлически через радиальные каналы в плунжере со сквозной полостью плунжера, при этом уплотнительные кольца установлены в канавках с возможностью взаимодействия по их коническим поверхностям, наружная поверхность стержня защищена антикоррозионным покрытием с диэлектрическими свойствами, по обоим торцам плунжера установлены грязесборники в виде чашеобразных эластичных манжет, и в верхней части плунжера под верхней манжетой выполнены сквозные радиальные каналы, сообщающие полость плунжера с зазором в паре цилиндр-плунжер.The closest in technical essence to the proposed utility model is the well-known well sucker-rod pump RF patent No. 2213261, IPC F04B 47/00 dated 05/20/2002, containing a cylinder located in the cylinder movably hollow plunger in the form of a rod with radial channels and with sealing elements made from an elastoplastic deformable material with a cross section in the form of an equilateral trapezoid, the smaller base of which is designed for contacting with the working surface of the pump cylinder, as well as the suction and discharge valves, the sealing elements are made in the form of continuous rings, which are installed in the annular grooves made on the outer lateral surface of the plunger, having an equilateral trapezoid in cross section, the smaller base of which faces the gap in the cylinder-plunger pair, and the larger base is hydraulically communicated through radial channels into a plunger with a through cavity of the plunger, while the sealing rings are installed in the grooves with the possibility of interaction along their conical surfaces, the outer surface of the rod is protected for anticorrosive coating with dielectric properties, at both ends of the plunger installed dirt collection container in the form of cup-shaped elastic cuffs, and at the top of the plunger below the upper cuff made through radial channels communicating the plunger cavity with a gap in a pair of cylinder-plunger.

Недостатком такого насоса является сложность профиля кольцевых канавок на поверхности плунжера, а также сложность установки неразрезных колец уплотнительных элементов, что усложняет условия сборки насоса и его эксплуатацию.The disadvantage of this pump is the complexity of the profile of the annular grooves on the surface of the plunger, as well as the difficulty of installing continuous rings of the sealing elements, which complicates the conditions for the assembly of the pump and its operation.

Технический результат, заключающийся в упрощении конструкции насоса при обеспечении защиты от абразивного изнашивания трущихся поверхностей достигается в предлагаемом насосе, содержащем цилиндр, установленный в нефтедобывающей скважине, плунжер, расположенный внутри цилиндра, уплотнитель, пружинный элемент, выполненный, например, в виде кольцевой пружины, клапаны, расположенные в нижней части насоса, и колонну штанг, соединяющих плунжер с приводом, расположенным на поверхности, тем, что уплотнитель, расположенный между плунжером и цилиндром, выполнен из сегментов с установленными между ними уплотнительными вставками, при этом сегменты и упомянутые вставки прижаты посредством пружинного элемента к внутренней поверхности цилиндра без радиального зазора.The technical result, which consists in simplifying the design of the pump while providing protection against abrasive wear of rubbing surfaces, is achieved in the proposed pump comprising a cylinder installed in an oil well, a plunger located inside the cylinder, a seal, a spring element made, for example, in the form of an annular spring, valves located at the bottom of the pump, and a string of rods connecting the plunger with a drive located on the surface, so that the seal located between the plunger and qi Indra made of segments defined between the sealing studs, wherein the segments and inserts are pressed by said spring element to the inner surface of the cylinder without radial clearance.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена конструкция насоса в разрезе.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows the design of the pump in section.

Штанговый глубинный насос содержит цилиндр 1, установленный неподвижно в нефтедобывающей скважине, плунжер 2, входящий внутрь цилиндра 1 с малым радиальным зазором, колонну штанг 3, соединяющую плунжер с приводом, находящимся на поверхности на чертеже не показан. Между штангами и плунжером устанавливается уплотнитель 4, содержащий сегменты 5, прижимаемые к внутренней поверхности цилиндра 1 без зазора, уплотнительные вставки 6 между стыками сегментов 5, также прилегающие к поверхности цилиндра 1 без радиального зазора. Сегменты 5 прижаты к поверхности цилиндра 1 кольцевой пружиной 7. Между пружиной и сегментами имеется кольцевое уплотнение 8. В нижней части плунжера 2 имеется шариковый нагнетательный клапан 9, а в нижней части цилиндра 1 - шариковый всасывающий клапан 10.The sucker rod pump comprises a cylinder 1, which is fixedly mounted in an oil well, a plunger 2, which enters into the cylinder 1 with a small radial clearance, a rod string 3, connecting the plunger to the drive located on the surface in the drawing is not shown. Between the rods and the plunger is installed a seal 4, containing segments 5, pressed against the inner surface of the cylinder 1 without a gap, sealing inserts 6 between the joints of the segments 5, also adjacent to the surface of the cylinder 1 without a radial gap. Segments 5 are pressed against the surface of cylinder 1 by an annular spring 7. Between the spring and segments there is an annular seal 8. At the bottom of the plunger 2 there is a ball discharge valve 9, and at the bottom of the cylinder 1 there is a ball suction valve 10.

Штанговый плунжерный глубинный насос работает следующим образом. Колонна штанг 3 совершает возвратно-поступательное движение под действием привода, расположенного на поверхности (на чертеже не позан). При движении плунжера 2, соединенного с колонной штанг 3, вверх клапан 10 открывается и нефть заполняет полость между цилиндром 1 и плунжером 2. При этом нагнетательный клапан 9 закрыт и нефть поступает наверх. При ходе плунжера 2 вниз клапан 10 закрывается, а клапан 9 открывается и нефть перетекает из полости под плунжером в полость над плунжером.Rod plunger deep pump operates as follows. The column of rods 3 performs a reciprocating motion under the action of a drive located on the surface (not shown in the drawing). When the plunger 2 connected to the rod string 3 moves upward, the valve 10 opens and oil fills the cavity between the cylinder 1 and the plunger 2. At the same time, the discharge valve 9 is closed and the oil flows upward. When plunger 2 moves downward, valve 10 closes, and valve 9 opens and oil flows from the cavity under the plunger into the cavity above the plunger.

При повторном движении вверх процесс повторяется. Нефть поступает на поверхность через колонну штанг 3.When you move up again, the process repeats. Oil enters the surface through rod string 3.

Кроме воздействия кольцевой пружины 7 сегменты 5 и вставки 6 прижимаются к цилиндру 1 давлением жидкости, действующим на внутреннюю поверхность сегментов. Полости под сегментами 5 разделены кольцевым уплотнением примерно пополам. Благодаря этому гидравлическая сила, прижимающая сегменты к цилиндру 1, и гидравлическая сила, от давления между цилиндром и сегментами, примерно равны. Поэтому сегменты 5 в радиальном направлении разгружены.In addition to the impact of the annular spring 7, the segments 5 and the insert 6 are pressed against the cylinder 1 by the fluid pressure acting on the inner surface of the segments. The cavities under the segments 5 are divided by an annular seal approximately in half. Due to this, the hydraulic force pressing the segments against the cylinder 1 and the hydraulic force, from the pressure between the cylinder and the segments, are approximately equal. Therefore, the segments 5 in the radial direction are unloaded.

Перетечки жидкости между цилиндром и сегментами ничтожно малы. Поэтому абразивные частицы, содержащиеся в перекачиваемой нефти, не могут проникнуть к трущимся поверхностям.The fluid flow between the cylinder and the segments is negligible. Therefore, the abrasive particles contained in the pumped oil cannot penetrate to rubbing surfaces.

По мере изнашивания трущихся поверхностей цилиндра 1 и сегментов 5 зазор между ними не образуется, так как происходит постоянное прижатие сегментов к цилиндру с малым усилием.As the friction surfaces of the cylinder 1 and segments 5 wear out, a gap between them does not form, since the segments are constantly pressed against the cylinder with a small force.

Это устраняет главную причину отказов штанговых насосов.This eliminates the root cause of rod pump failures.

Другая причина, вызывающая отказ - заклинивание трущихся поверхностей плунжера и цилиндра, тоже устраняется и межремонтный период увеличивается.Another cause of failure - jamming of the friction surfaces of the plunger and cylinder, is also eliminated and the overhaul period increases.

Таким образом, в предлагаемом насосе при упрощении конструкции обеспечивается защита от абразивного изнашивания трущихся поверхностей.Thus, in the proposed pump while simplifying the design provides protection against abrasive wear of rubbing surfaces.

Детали насоса изготавливаются из металла посредством пластического деформирования металла, термоупрочненного или упрочненного механическим способом. Уплотнительные элементы выполнены из упругопластичного материала.Parts of the pump are made of metal by plastic deformation of the metal, heat-strengthened or mechanically hardened. Sealing elements are made of elastoplastic material.

Испытания насоса показали высокую надежность в эксплуатации.Tests of the pump showed high reliability in operation.

Claims

A sucker rod pump containing a cylinder installed in an oil well, a plunger located inside the cylinder, a seal, a spring element made, for example, in the form of an annular spring, valves located at the bottom of the pump, and a rod string connecting the plunger to the actuator located on the surface, a seal located between the plunger and the cylinder is made of segments with sealing inserts installed between them, while the segments and said inserts are pressed by means of a spring element to the inner surface of the cylinder without radial clearance.