RU150746U1

RU150746U1 - DRUG-FREE PUMPING UNIT FOR DIFFERENTIAL ACTION

Info

Publication number: RU150746U1
Application number: RU2014136300/06U
Authority: RU
Inventors: Борис Семенович Захаров; Иван Борисович Захаров; Константин Вячеславович Скиткин; Геннадий Нестерович Шариков
Original assignee: Борис Семенович Захаров; Иван Борисович Захаров
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2015-02-27

Abstract

1. Бесштанговая скважинная насосная установка дифференциального действия, содержащая привод и цилиндрический корпус, в котором установлены цилиндр с размещенным в нем на штоке полым поршнем, образующим в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, и всасывающий клапан, установленный в нижней части подпоршневой полости цилиндра, а в нижней части полого поршня установлен напорный клапан, при этом цилиндрический корпус подвешен на колонне напорных труб и сообщен с внутренним пространством скважины через входной фильтр, отличающаяся тем, что цилиндр установлен с возможностью осевого возвратно поступательного перемещения в корпусе от расположенного ниже цилиндра привода, поршень установлен в цилиндре неподвижно на выполненном полым штоке, верхний конец которого закреплен в перегородке, отделяющей внутреннее пространство корпуса в его верхней части от колонны напорных труб, наружная поверхность поршня уплотнена относительно внутренней поверхности цилиндра механическим уплотнением, надпоршневая полость сообщена с колонной напорных труб через полый шток, в верхней части цилиндра установлено механическое уплотнение полого штока.2. Бесштанговая скважинная насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что входной фильтр выполнен щелевым и установлен в верхней части корпуса.3. Бесштанговая скважинная насосная установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что всасывающий и напорные клапаны выполнены с пружинной или магнитной или электромагнитной нагрузкой для принудительного закрытия клапана.5. Бесштанговая скважинная насосная установка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в корпусе выше полого штока установле�1. A rodless borehole pump installation of differential action, comprising a drive and a cylindrical body, in which a cylinder is installed with a hollow piston placed on it on the rod, forming a piston and supra-piston cavity in the cylinder, and a suction valve installed in the lower part of the piston cavity of the cylinder, and in at the bottom of the hollow piston, a pressure valve is installed, while the cylindrical body is suspended on the column of pressure pipes and is in communication with the interior of the well through an inlet filter, characterized by that the cylinder is mounted with the possibility of axial reciprocating movement in the housing from the drive cylinder located below, the piston is mounted motionless in the cylinder on a hollow rod, the upper end of which is fixed in the partition separating the internal space of the housing in its upper part from the column of pressure pipes, the outer surface the piston is sealed relative to the inner surface of the cylinder by a mechanical seal, the supra-piston cavity is in communication with the column of pressure pipes through the hollow rod, in the upper part The cylinder has a mechanical seal for the hollow stem. 2. A rodless borehole pumping unit according to claim 1, characterized in that the inlet filter is slotted and installed in the upper part of the housing. 3. A rodless borehole pump installation according to claim 1 or 2, characterized in that the suction and pressure valves are made with a spring or magnetic or electromagnetic load to force the valve to close. 5. A rodless borehole pumping unit according to claim 1 or 2, characterized in that in the housing above the hollow stem

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована при откачке скважинной продукции с помощью насосов объемного действия, приводимых в действие погружными механическими или гидравлическими двигателями или погружными линейными электродвигателями.The utility model relates to the field of engineering and can be used for pumping downhole products using volumetric pumps driven by submersible mechanical or hydraulic motors or submersible linear motors.

Известны гидроприводные скважинные насосы одностороннего действия, двустороннего действия и дифференциального действия (см. книгу Ивановский В.Н. и др., Скважинные насосные установки для добычи нефти. - М: ГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002 - стр. 735-750).Known hydraulic borehole pumps single-acting, double-acting and differential action (see book Ivanovsky V.N. and others, Well pumping units for oil production. - M: GUP Publishing House "Oil and Gas" Russian State University of Oil and Gas named after I.M. Gubkina, 2002 - p. 735-750).

Известна скважинная насосная установка одностороннего действия с линейным электродвигателем (см. патент РК. №2385911, кл. F04B 49/06, 27.10.1978), где вся нагрузка от действия давления жидкости и сил трения передается на привод только при ходе вверх, ход вниз холостой. Таким образом, для того, чтобы обеспечить необходимую подачу при ограниченных диаметром скважины размером скважинного насоса приводной двигатель насоса должен создать очень большое усилие. Как результат надежность работы указанных выше скважинных насосов с длинномерным плунжером и щелевым уплотнением очень низкая.Known borehole single-acting pumping unit with a linear electric motor (see patent RK. No. 2385911, class F04B 49/06, 10.27.1978), where the entire load from the action of fluid pressure and friction is transferred to the drive only when moving up, down single. Thus, in order to provide the necessary supply with a borehole diameter limited by the size of the borehole pump, the drive motor of the pump must create a very large force. As a result, the reliability of the above-mentioned well pumps with a long plunger and gap seal is very low.

Насосы двустороннего действия сложны по конструкции и ненадежны в работе.Double-acting pumps are complex in design and unreliable in operation.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является бесштанговая скважинная насосная установка дифференциального действия, содержащая привод и цилиндрический корпус, в котором установлены цилиндр с размещенным в нем на штоке полым поршнем, образующим в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, и всасывающий клапан, установленный в нижней части подпоршневой полости цилиндра, а в нижней части полого поршня установлен напорный клапан, при этом цилиндрический корпус подвешен на колонне напорных труб и сообщен с внутренним пространством скважины через входной фильтр (см. авторское свидетельство СССР №107709, кл. F04B 47/00, 01.01.1957).The closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is a rodless differential-pressure borehole pumping unit containing a drive and a cylindrical body in which a cylinder is installed with a hollow piston placed on it on the rod, forming a piston and over-piston cavity in the cylinder, and a suction valve, installed in the lower part of the piston cavity of the cylinder, and a pressure valve is installed in the lower part of the hollow piston, while the cylindrical body is suspended on the column GOVERNMENTAL pipe and communicates with the interior of the well through an inlet filter (see. USSR Inventor's Certificate №107709, cl. F04B 47/00, 01.01.1957).

Основной недостаток данной скважинной насосной установки заключается в том, что штоковая полость соединена боковым каналом с затрубным пространством, являющимся напорной линией насоса. Это значительно усложняет всю конструкцию скважины, требует установки пакера в скважине и снижает надежность работы насосной установки. В данном насосе используются ненадежные щелевые уплотнения плунжера.The main disadvantage of this borehole pump installation is that the rod cavity is connected by a side channel to the annulus, which is the pressure line of the pump. This greatly complicates the entire design of the well, requires the installation of a packer in the well and reduces the reliability of the pump installation. This pump uses unreliable plug seal seals.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение указанных выше недостатков.The task to which the present utility model is directed is to eliminate the above disadvantages.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность уменьшить длину скважинной насосной установки с соответствующим уменьшением ее материалоемкости, а также повысить надежность работы установки за счет обеспечения равномерности подачи насоса и снижения нагрузки на поршень.The technical result is that it is possible to reduce the length of the downhole pumping unit with a corresponding decrease in its material consumption, as well as to increase the reliability of the installation by ensuring uniform pump flow and reducing the load on the piston.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что бесштанговая скважинная насосная установка дифференциального действия содержит привод и цилиндрический корпус, в котором установлены цилиндр с размещенным в нем на штоке полым поршнем, образующим в цилиндре подпоршневую и надпоршневую полости, и всасывающий клапан, установленный в нижней части подпоршневой полости цилиндра, а в нижней части полого поршня установлен напорный клапан, при этом цилиндрический корпус подвешен на колонне напорных труб и сообщен с внутренним пространством скважины через входной фильтр, цилиндр установлен с возможностью осевого возвратно поступательного перемещения в корпусе от расположенного ниже цилиндра привода, поршень установлен в цилиндре неподвижно на выполненном полым штоке, верхний конец которого закреплен в перегородке, отделяющей внутреннее пространство корпуса в его верхней части от колонны напорных труб, наружная поверхность поршня уплотнена относительно внутренней поверхности цилиндра механическим уплотнением, надпоршневая полость сообщена с колонной напорных труб через полый шток, в верхней части цилиндра установлено механическое уплотнение полого штока.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the rodless borehole pump installation of differential action contains a drive and a cylindrical body in which a cylinder is installed with a hollow piston placed on it on the rod, forming a piston and over-piston cavity in the cylinder, and a suction valve, installed in the lower part of the piston cavity of the cylinder, and in the lower part of the hollow piston, a pressure valve is installed, while the cylindrical body is suspended on a column of pressure pipes and n with the internal space of the well through the inlet filter, the cylinder is mounted with the possibility of axial reciprocating movement in the housing from the drive cylinder located below, the piston is mounted in the cylinder motionless on a hollow rod, the upper end of which is fixed in the partition separating the internal space of the housing in its upper part from the column of pressure pipes, the outer surface of the piston is sealed relative to the inner surface of the cylinder by a mechanical seal, the over-piston cavity is in communication and with a column of pressure pipes through the hollow rod, a mechanical seal of the hollow rod is installed in the upper part of the cylinder.

Входной фильтр, предпочтительно, выполнен щелевым и установлен в верхней части корпуса.The inlet filter is preferably slotted and installed in the upper part of the housing.

Всасывающий и напорные клапаны, предпочтительно, выполнены с пружинной или магнитной или электромагнитной нагрузкой для принудительного закрытия клапана.Suction and pressure valves are preferably designed with a spring or magnetic or electromagnetic load to force the valve to close.

В корпусе выше полого штока может быть установлено комбинированное сливное устройство, состоящее из разрушаемого полого штуцера, который с одного конца гидравлически сообщен с внутренним пространством скважины, а со стороны другого конца закрыт калиброванной разрывной мембраной.In the housing above the hollow rod, a combined drain device may be installed, consisting of a destructible hollow fitting, which is hydraulically connected at one end to the interior of the well and closed at the other end with a calibrated bursting disc.

Установка, предпочтительно, снабжена верхним напорным клапаном, установленным в верхней части полого штока.The installation is preferably provided with an upper pressure valve installed in the upper part of the hollow stem.

В ходе проведенного исследования было установлено, что описанная выше конструкция бесштанговой скважинной насосной установки за счет дифференциальной схемы установки обеспечивает равномерность подачи насоса, причем подача происходит при ходе вверх и ходе вниз, а кроме того, достигается снижение нагрузки на поршень во столько раз, во сколько площадь поперечного сечения поршня со стороны подпоршневой полости больше площади поперечного сечения поршня со стороны надпоршневой полости. Снижение нагрузки приводит к уменьшению габаритов привода и значительному снижению материалоемкости заявленного устройства.In the course of the study, it was found that the design of the rodless borehole pump installation described above, due to the differential setup of the installation, ensures uniform pump flow, with the flow occurring during the upward and downward strokes, and in addition, the piston load is reduced by as many times the cross-sectional area of the piston from the side of the piston cavity is larger than the cross-sectional area of the piston from the side of the piston cavity. Reducing the load leads to a decrease in the dimensions of the drive and a significant reduction in the material consumption of the claimed device.

При всем этом удалось добиться уменьшения влияния газовой составляющей откачиваемой из скважины среды на работу установки за счет расположения входа откачиваемой из скважины среды в верхней части корпуса, при этом жидкость по кольцевому каналу направляется к всасывающему клапану, а газ уходит вверх в затрубное пространство скважины). Кроме того, надежность работы установки дополнительно повышается за счет применения малогабаритных, но эффективных механических уплотнений цилиндра и штока, что позволяет работать в самых тяжелых условиях (песок, вода, сероводород, газ и пр.), при этом описанная конструкция установки позволяет использовать различные виды привода, в частности гидравлический, пневматический приводы и линейный электрический.With all this, it was possible to reduce the influence of the gas component of the medium pumped out of the well on the installation due to the location of the inlet of the medium pumped out of the well in the upper part of the casing, while the liquid flows through the annular channel to the suction valve and the gas goes up into the annulus of the well). In addition, the reliability of the installation is further enhanced by the use of small-sized, but effective mechanical seals of the cylinder and rod, which allows you to work in the most difficult conditions (sand, water, hydrogen sulfide, gas, etc.), while the described design of the installation allows the use of various types drives, in particular hydraulic, pneumatic drives and linear electric.

На чертеже схематически представлен продольный разрез бесштанговой скважинной насосной установки.The drawing schematically shows a longitudinal section of a rodless borehole pumping unit.

Бесштанговая скважинная насосная установка дифференциального действия содержит привод 1 и цилиндрический корпус 2, в котором установлены цилиндр 3 с размещенным в нем на штоке 4 полым поршнем 5, образующим в цилиндре 3 подпоршневую 6 и надпоршневую 7 полости, и всасывающий клапан 8, установленный в нижней части подпоршневой полости 6 цилиндра 3.The rodless differential-pressure borehole pumping unit comprises a drive 1 and a cylindrical body 2, in which a cylinder 3 is installed with a hollow piston 5 placed in it on the rod 4, forming a piston 6 and a piston 7 cavity in the cylinder 3, and a suction valve 8 installed in the lower part the piston cavity 6 of the cylinder 3.

В нижней части полого поршня 5 установлен напорный клапан 9.At the bottom of the hollow piston 5, a pressure valve 9 is installed.

Цилиндрический корпус 2 подвешен на колонне напорных труб 10 и сообщен с внутренним пространством скважины через входной фильтр 11.The cylindrical body 2 is suspended on a column of pressure pipes 10 and is in communication with the interior of the well through an inlet filter 11.

Цилиндр 3 установлен с возможностью осевого возвратно поступательного перемещения в корпусе 2 от расположенного ниже цилиндра 3 привода 1. Поршень 5 установлен в цилиндре 3 неподвижно на выполненном полым штоке 4, верхний конец которого закреплен в перегородке 12, отделяющей внутреннее пространство корпуса 2 в его верхней части от колонны напорных труб 10.The cylinder 3 is mounted with the possibility of axial reciprocating movement in the housing 2 from the lower cylinder 3 of the actuator 1. The piston 5 is mounted in the cylinder 3 motionless on the hollow rod 4, the upper end of which is fixed in the partition 12, separating the inner space of the housing 2 in its upper part from the column of pressure pipes 10.

Наружная поверхность поршня 5 уплотнена относительно внутренней поверхности цилиндра 3 механическим уплотнением 13, а надпоршневая полость 7 сообщена с колонной напорных труб 10 через полый шток 4.The outer surface of the piston 5 is sealed relative to the inner surface of the cylinder 3 by a mechanical seal 13, and the over-piston cavity 7 is in communication with the column of pressure pipes 10 through the hollow rod 4.

В верхней части цилиндра 3 установлено механическое уплотнение 14 полого штока 4.In the upper part of the cylinder 3 is installed a mechanical seal 14 of the hollow rod 4.

Входной фильтр 11 выполнен щелевым и установлен в верхней части корпуса 2.The input filter 11 is made slotted and installed in the upper part of the housing 2.

Всасывающий 8 и напорные 9 клапаны выполнены с пружинной или магнитной или электромагнитной нагрузкой (не показано на чертеже) для принудительного закрытия клапана, соответственно, 8 и 9.Suction 8 and pressure 9 valves are made with a spring or magnetic or electromagnetic load (not shown in the drawing) to force close the valve, respectively, 8 and 9.

В корпусе 2 выше полого штока 4 установлено комбинированное сливное устройство 15, состоящее из разрушаемого полого штуцера 16, который с одного конца гидравлически сообщен с внутренним пространством скважины, а со стороны другого конца закрыт калиброванной разрывной мембраной 17.In the housing 2 above the hollow rod 4, a combined drain device 15 is installed, consisting of a destructible hollow fitting 16, which is hydraulically connected at one end to the interior of the well and closed at the other end with a calibrated bursting disc 17.

Установка снабжена верхним напорным клапаном 18, установленным в верхней части полого штока 4.The installation is equipped with an upper pressure valve 18 installed in the upper part of the hollow rod 4.

Бесштанговая скважинная насосная установка дифференциального действия работает следующим образом.Rodless borehole pump installation of differential action operates as follows.

При движении привода 1 вверх вместе с ним перемещается вверх цилиндр 3. При этом всасывающий клапан 8 закрывается, а нагнетательный клапан 9 открывается и из подпоршневой полости 6 откачиваемая из скважины среда поступает в надпоршневую полость 7 цилиндра. Далее при движении привода 1 вниз всасывающий клапан 8 открывается и из затрубного пространства скважины через входной фильтр 11 и кольцевое пространство в корпусе 2 вокруг цилиндра 3 из скважины в цилиндр 3 в его подпоршневую полость 6 поступает откачиваемая жидкая среда. Одновременно напорный клапан 9 закрывается и откачиваемая из скважины среда из надпоршневой полости 7 через полый шток 4 и верхний напорный клапан 18 выдавливается в колонну напорных труб 10, по которой поступает потребителю. Затем привод 1 перемещает цилиндр 3 вверх и таким образом повторяется описанный выше цикл работы дифференциального штангового насоса.When the actuator 1 moves upward, the cylinder 3 moves along with it. At the same time, the suction valve 8 closes, and the pressure valve 9 opens and the medium pumped out of the well from the sub-piston cavity 6 enters the cylinder’s supra-piston cavity 7. Further, when the actuator 1 moves downward, the suction valve 8 opens and the pumped liquid enters the piston cavity 6 from the annulus of the well through the inlet filter 11 and the annular space in the housing 2 around the cylinder 3 from the well into the cylinder 3 into the sub-piston cavity 6. At the same time, the pressure valve 9 is closed and the medium pumped out of the well from the over-piston cavity 7 through the hollow rod 4 and the upper pressure valve 18 is extruded into the column of pressure pipes 10, through which it enters the consumer. Then, the actuator 1 moves the cylinder 3 up and thus repeats the above-described operation cycle of the differential sucker rod pump.

Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется откачка из скважин различных жидких сред.This utility model can be used in the oil and other industries where pumping various fluids from wells is required.

Claims

1. A rodless borehole pump installation of differential action, comprising a drive and a cylindrical body, in which a cylinder is installed with a hollow piston placed on it on the rod, forming a piston and supra-piston cavity in the cylinder, and a suction valve installed in the lower part of the piston cavity of the cylinder, and in at the bottom of the hollow piston, a pressure valve is installed, while the cylindrical body is suspended on the column of pressure pipes and is in communication with the interior of the well through an inlet filter, characterized by that the cylinder is mounted with the possibility of axial reciprocating movement in the housing from the drive cylinder located below, the piston is mounted motionless in the cylinder on a hollow rod, the upper end of which is fixed in the partition separating the internal space of the housing in its upper part from the column of pressure pipes, the outer surface the piston is sealed relative to the inner surface of the cylinder by a mechanical seal, the supra-piston cavity is in communication with the column of pressure pipes through the hollow rod, in the upper part Part of the cylinder is a mechanical seal of the hollow stem.

2. A rodless borehole pumping unit according to claim 1, characterized in that the inlet filter is slotted and installed in the upper part of the housing.

3. A rodless borehole pump installation according to claim 1 or 2, characterized in that the suction and pressure valves are made with a spring or magnetic or electromagnetic load to force the valve to close.

5. A rodless borehole pumping unit according to claim 1 or 2, characterized in that a combined drainage device is installed in the housing above the hollow rod, consisting of a destructible hollow fitting that is hydraulically connected from one end to the inside of the well and closed from the other end calibrated bursting disc.

6. A rodless borehole pump installation according to claim 1 or 2, characterized in that the installation is equipped with an upper pressure valve installed in the upper part of the hollow rod.