RU132145U1

RU132145U1 - Borehole Piston Pump Piston

Info

Publication number: RU132145U1
Application number: RU2013118192/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Семенович Захаров; Владимир Гелиевич Фадеев; Геннадий Нестерович Шариков; Халил Хафизович Гафиятуллин; Владимир Петрович Будин
Original assignee: Борис Семенович Захаров
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2013-09-10

Abstract

Поршень скважинного штангового насоса, содержащий корпус с цилиндрическим участком, на котором установлено уплотнение, выполненное в виде ряда уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и установленных с возможностью радиального смещения для поджатая к уплотняемой поверхности упругой обоймой, причем на наружной поверхности обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты, уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах, а в корпусе установлен клапан с шаровым затвором и седлом, отличающийся тем, что он снабжен двумя уплотнительными манжетами из упругого материала, каждая из которых расположена с внешней стороны от крайних уплотнительных колец, а уплотнительные поверхности манжет направлены в противоположные внешние относительно ряда уплотнительных колец стороны, клапан расположен над уплотнением, а седло клапана снабжено резиновым посадочным кольцом.A piston of a borehole sucker-rod pump, comprising a housing with a cylindrical section, on which a seal is installed, made in the form of a series of sealing rings, rubbed against each other at the ends and mounted with the possibility of radial displacement for an elastic cage pressed against the sealing surface, and on the outer surface of the casing made eccentrically located collars, o-rings are made with concentric cylindrical surfaces and are located on said collars, and a valve with an arovic shutter and a seat, characterized in that it is equipped with two sealing cuffs of elastic material, each of which is located on the outer side from the extreme sealing rings, and the sealing surfaces of the cuffs are directed opposite to the outer sides relative to the number of sealing rings, the valve is located above the seal, and the valve seat is equipped with a rubber seat ring.

Description

Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности к штанговым насосам, и касается поршней штанговых насосов, и может быть использована при добыче нефти из скважин.The utility model relates to techniques for oil production, in particular to sucker rod pumps, and relates to pistons of sucker rod pumps, and can be used in oil production from wells.

Известен поршень скважинного штангового насоса, содержащий установленное в корпусе контактно-щелевое уплотнение, выполненное в виде уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и поджатых к уплотняемым поверхностям упругой обоймой, причем на наружной поверхности обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты, и соответственно уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах (см. патент RU 2037077, кл. F16J 15/26, 06.06.1995).A well-known piston of a sucker-rod pump containing a contact-gap seal installed in the housing, made in the form of o-rings, rubbed against each other at the ends and pressed against the sealing surfaces by an elastic ferrule, with eccentrically arranged collars made on the outer surface of the ferrule and, accordingly, the o-rings with concentric cylindrical surfaces and are located on the said collars (see patent RU 2037077, class F16J 15/26, 06/06/1995).

Недостатком известного устройства является то, что при больших перепадах давления нижние эксцентричные кольца контактно-щелевого уплотнения не работают, т.к. на них действует очень большая сила. Они быстро изнашиваются сами и изнашивают цилиндр.A disadvantage of the known device is that at large pressure drops the lower eccentric rings of the contact-gap seal do not work, because a very big force acts on them. They wear out quickly and wear out the cylinder.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является поршень скважинного штангового насоса, содержащий корпус с цилиндрическим участком, на котором установлено уплотнение, выполненное в виде ряда уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и установленных с возможностью радиального смещения для поджатая к уплотняемым поверхностям упругой обоймой, причем на наружной поверхности обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты, уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах, а в корпусе установлен клапан с шаровым затвором и седлом (см. патент RU 2162966, кл. F04В 53/14, 10.02.2001).Closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is a piston of a borehole sucker-rod pump, comprising a housing with a cylindrical section, on which a seal is made, made in the form of a series of sealing rings, rubbed against each other at the ends and installed with the possibility of radial displacement for sealed surfaces with an elastic cage, with eccentrically arranged collars on the outer surface of the casing, o-rings made with concentric cylinders indigenous surfaces and are located on the said collars, and a valve with a ball valve and a seat is installed in the body (see patent RU 2162966, class F04B 53/14, 02/10/2001).

Недостатком известного устройства является то, что клапан находится в нижней части поршня, что приводит к тому, что пространство внутри поршня, когда насос переставал работать, засоряется механическими примесями, в частности песком. Кроме того наличие большого количества механических примесей приводит к быстрому износу уплотнительных колец и нарушению герметичности в пространстве между седлом и затвором клапана.A disadvantage of the known device is that the valve is located in the lower part of the piston, which leads to the fact that the space inside the piston, when the pump has stopped working, is clogged with mechanical impurities, in particular sand. In addition, the presence of a large number of mechanical impurities leads to rapid wear of the sealing rings and a violation of the tightness in the space between the seat and the valve shutter.

Задача полезной модели состоит в исключении указанных недостатков и увеличении срока службы поршней скважинных штанговых насосов.The objective of the utility model is to eliminate the indicated drawbacks and increase the service life of pistons of sucker rod pumps.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность повысить надежность работы поршня, упростить конструкцию поршня и увеличить межремонтный ресурс его работы.The technical result consists in the fact that it is possible to increase the reliability of the piston, to simplify the design of the piston and increase the overhaul life of its work.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что поршень скважинного штангового насоса содержит корпус с цилиндрическим участком, на котором установлено уплотнение, выполненное в виде ряда уплотнительных колец, притертых друг к другу по торцам и установленных с возможностью радиального смещения для поджатая к уплотняемой поверхности упругой обоймой, причем на наружной поверхности обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты, уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах, а в корпусе установлен клапан с шаровым затвором и седлом, при этом поршень снабжен двумя уплотнительными манжетами из упругого материала, каждая из которых расположена с внешней стороны от крайних уплотнительных колец, а уплотнительные поверхности манжет направлены в противоположные внешние относительно ряда уплотнительных колец стороны, клапан расположен над уплотнением, а седло клапана снабжено резиновым посадочным кольцом.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the piston of the downhole sucker rod pump contains a housing with a cylindrical section on which a seal is installed, made in the form of a series of sealing rings, rubbed against each other at the ends and mounted with the possibility of radial displacement for the surface to be sealed with an elastic cage, and on the outer surface of the cage eccentrically arranged collars are made, the sealing rings are made with concentric cylindrical They are located on the said collars, and a valve with a ball valve and a seat is installed in the housing, while the piston is equipped with two sealing cuffs of elastic material, each of which is located on the outer side from the extreme sealing rings, and the sealing surfaces of the cuffs are directed to opposite external relative to a number of side o-rings, the valve is located above the seal, and the valve seat is equipped with a rubber seat ring.

В ходе проведенных исследований было выявлено, что увеличить работоспособность штанговых насосов в пескообразующих скважинах можно за счет применения износостойких материалов и покрытий (сверхтвердые стали и чугуны, керамика, твердый сплав, стеллит), однако полностью решить проблему повышения надежности работы поршня скважинного штангового насоса с помощью известных средств не удается. Размещение клапана над уплотнительными кольцами позволяет улучшить работу штангового насоса на жидкостях с механическими примесями, причем при таком размещении клапана перекачиваемая жидкость проходит через клапан с минимальной потерей давления (минимальные гидравлические сопротивления), поскольку представляется возможность выполнить площадь прохода для жидкости больше, чем в случае размещения клапана внизу. Кроме того седло клапана имеет резиновое посадочное кольцо, что улучшает герметичность особенно при перекачки загрязненных жидкостей. Две уплотнительные манжеты из упругого материала, например полиуретана, обеспечивают нормальную работу поршня без пропуска жидкости с песком, что особенно важно на начальном периоде работы, когда уплотнительные кольца еще недостаточно притерты. В тоже время ресурс работы уплотнительных манжет меньше, чем уплотнительных колец. Поэтому уплотнительные манжеты позволяют обеспечить требуемую герметичность на начальном периоде работы в то время, пока выполненные из стали уплотнительные кольца уплотнения окончательно притераются, а потом уплотнительные манжеты резко сокращают поступление механических примесей в область расположения уплотнительных колец, что в конечном итоге позволяет увеличить межремонтный период работы поршня при одновременном выполнении конструкции насоса из простых в изготовлении деталей.In the course of the studies, it was found that it is possible to increase the efficiency of sucker-rod pumps in sand-forming wells through the use of wear-resistant materials and coatings (superhard steels and cast irons, ceramics, hard alloy, stellite), however, the problem of increasing the reliability of the piston of a sucker-rod sucker pump can be completely solved known means fail. Placing the valve above the o-rings allows improving the operation of the sucker-rod pump on liquids with mechanical impurities, and with such a placement of the valve, the pumped liquid passes through the valve with minimal pressure loss (minimum hydraulic resistance), since it is possible to fulfill the passage area for the liquid more than in the case of placement valve below. In addition, the valve seat has a rubber seat ring, which improves tightness especially when pumping contaminated liquids. Two sealing cuffs made of an elastic material, such as polyurethane, ensure the normal operation of the piston without passing liquid with sand, which is especially important in the initial period of operation, when the sealing rings are not ground enough. At the same time, the operating life of the sealing lips is less than that of the sealing rings. Therefore, the sealing cuffs can provide the required tightness at the initial period of operation while the sealing rings made of steel are finally rubbed, and then the sealing cuffs sharply reduce the flow of mechanical impurities in the area of the sealing rings, which ultimately allows to increase the overhaul period of the piston while performing the design of the pump from easy to manufacture parts.

На чертеже представлен продольный разрез поршня скважинного штангового насоса.The drawing shows a longitudinal section of the piston of a downhole sucker rod pump.

Поршень скважинного штангового насоса содержит корпус 1 с цилиндрическим участком 2, на котором установлено уплотнение 3, выполненное в виде ряда уплотнительных колец 4, притертых друг к другу по торцам и установленных с возможностью радиального смещения для поджатая к уплотняемой поверхности (на чертеже не показана) упругой обоймой 5. На наружной поверхности обоймы 5 выполнены эксцентрично расположенные бурты (на чертеже не показаны), уплотнительные кольца 4 выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах. В корпусе 1 установлен клапан 6 с шаровым затвором 7 и седлом 8. Поршень снабжен двумя уплотнительными манжетами 9 из упругого материала, каждая из которых расположена с внешней стороны от крайних уплотнительных колец 4, а уплотнительные поверхности 10 манжет 9 направлены в противоположные внешние относительно ряда уплотнительных колец 4 стороны. Клапан 6 расположен над уплотнением 3, а седло 8 клапана 6 снабжено резиновым посадочным кольцом 11.The piston of a borehole sucker-rod pump contains a housing 1 with a cylindrical section 2, on which a seal 3 is mounted, made in the form of a series of sealing rings 4, rubbed against each other at the ends and mounted with the possibility of radial displacement for elastic, pressed against the sealing surface (not shown), casing 5. On the outer surface of the casing 5 are made eccentrically located collars (not shown), the o-rings 4 are made with concentric cylindrical surfaces and are located on the utyh clamps. A valve 6 is installed in the housing 1 with a ball valve 7 and a seat 8. The piston is equipped with two sealing cuffs 9 of elastic material, each of which is located on the outside of the extreme sealing rings 4, and the sealing surfaces 10 of the cuffs 9 are directed opposite to those external to the series of sealing rings 4 sides. The valve 6 is located above the seal 3, and the seat 8 of the valve 6 is equipped with a rubber seat ring 11.

Поршень работает следующим образом.The piston works as follows.

Посредством наземного привода поршень приводится в возвратно-поступательное движение вверх-вниз. При ходе вверх клапан 6 закрыт.При ходе поршня вниз клапан 6 открыт, а перекачиваемая среда, например газожидкостной смесь из пространства под поршнем поступает через клапан 6 в пространство над поршнем.By means of a ground drive, the piston is driven up and down. During the upward stroke, valve 6 is closed. During the downward stroke of the piston, valve 6 is open, and the pumped medium, for example a gas-liquid mixture, from the space under the piston enters through the valve 6 into the space above the piston.

В начальный период работы поршня герметичность по отношению к уплотняемой поверхности, в частности цилиндровой втулке (на чертеже не показана) насоса обеспечивается в основном за счет уплотнительных манжет 9, а эксцентрично установленные уплотнительные кольца 4 притираются к цилиндрической уплотняемой поверхности и все время поджимаются к ней за счет упругих свойств обоймы 5, выполненной, например из резины. К тому времени, когда уплотнительные манжеты 9 износятся и не смогут обеспечивать полную герметичность, эксцентрично установленные уплотнительные кольца 4 успеют притереться, каждое по своему полупериметру, и полностью перекроют путь потоку перекачиваемой жидкости, что в конечном итоге и обеспечивает надежную работу поршня.In the initial period of operation of the piston, the tightness with respect to the sealing surface, in particular the cylinder sleeve (not shown) of the pump, is ensured mainly by the sealing lips 9, and the eccentrically installed sealing rings 4 are rubbed against the cylindrical sealing surface and are constantly pressed against it due to the elastic properties of the holder 5, made of, for example, rubber. By the time the sealing cuffs 9 are worn out and cannot provide complete tightness, the eccentrically installed sealing rings 4 will have time to rub in, each in its own half-perimeter, and completely block the path to the flow of the pumped liquid, which ultimately ensures reliable operation of the piston.

Настоящая полезная модель может найти широкое применение в нефтегазовой промышленности.This utility model can be widely used in the oil and gas industry.

Claims

A piston of a borehole sucker-rod pump, comprising a housing with a cylindrical section, on which a seal is installed, made in the form of a series of sealing rings, rubbed against each other at the ends and mounted with the possibility of radial displacement for an elastic cage pressed against the sealing surface, and on the outer surface of the casing made eccentrically located collars, o-rings are made with concentric cylindrical surfaces and are located on said collars, and a valve with an arovic shutter and a seat, characterized in that it is equipped with two sealing cuffs of elastic material, each of which is located on the outer side from the extreme sealing rings, and the sealing surfaces of the cuffs are directed opposite to the outer sides relative to the number of sealing rings, the valve is located above the seal, and the valve seat is equipped with a rubber seat ring.