RU151393U1

RU151393U1 - DUAL ACTION Borehole Pump

Info

Publication number: RU151393U1
Application number: RU2014123118/06U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Владимирович Леонов; Николай Владимирович Шенгур
Original assignee: Николай Владимирович Шенгур
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-04-10

Abstract

1. Скважинный насос двойного действия, содержащий погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса, рабочий насос, соединенный с приводом штоком, отличающийся тем, что рабочий насос состоит из двух рабочих цилиндров, последовательно соединённых между собой, и двух полых плунжеров с установленными на них нагнетательными клапанами, соединённых между собой штоком, нижний плунжер соединён посредством гладкого штока с приводом рабочего насоса, полость над верхним плунжером через верхний всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под нижним плунжером через нижний всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под верхним плунжером соединена с полостью над нижним плунжером и с перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей верхний цилиндр, перепускная магистраль соединена с выкидной линией насоса.2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что между нижним цилиндром и приводом рабочего насоса расположена камера с всасывающим клапаном в виде тарелки с отверстием, через который герметично проходит гладкий шток.3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что между нижним цилиндром и приводом рабочего насоса расположена камера с всасывающим клапаном в виде конуса с отверстием, через который герметично проходит гладкий шток.4. Насос по п. 1, отличающийся тем, что между нижним цилиндром и приводом рабочего насоса расположена камера с всасывающим клапаном в виде сферы с отверстием, через который герметично проходит гладкий шток.1. A double-acting well pump containing a submersible motor with hydraulic protection, a working pump drive, a working pump connected to a rod drive, characterized in that the working pump consists of two working cylinders connected in series with each other, and two hollow plungers installed on them discharge valves interconnected by a rod, the lower plunger is connected by means of a smooth rod to the drive of the working pump, the cavity above the upper plunger through the upper suction valve is connected to the valve the annular space, the cavity under the lower plunger through the lower suction valve is connected to the annular annular space, the cavity under the upper plunger is connected to the cavity above the lower plunger and to the bypass line formed by a shell, externally covering the upper cylinder, the bypass line is connected to the discharge line pump. 2. A pump according to claim 1, characterized in that between the lower cylinder and the drive of the working pump there is a chamber with a suction valve in the form of a plate with an opening through which a smooth rod hermetically passes. 3. A pump according to claim 1, characterized in that between the lower cylinder and the drive of the working pump there is a chamber with a suction valve in the form of a cone with an opening through which a smooth rod hermetically passes. 4. A pump according to claim 1, characterized in that between the lower cylinder and the drive of the working pump there is a chamber with a suction valve in the form of a sphere with an opening through which a smooth stem seals tightly.

Description

Предложение касается полезной модели, как объекта промышленной собственности, и относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин.The proposal concerns a utility model as an object of industrial property, and relates to pump engineering and can be used in the oil industry for the operation of low-production wells.

Известен скважинный электрогидроприводной насосный агрегат для добычи нефти, содержащий масляный насос с приводом от погружного электродвигателя с компенсатором, гидродвигатель для привода рабочего поршневого насоса. Рабочий поршневой насос состоит из двух, жестко соединенных посредством промежуточного штока, поршневых цилиндров с всасывающими клапанами, размещенными в поршнях, и нагнетательным клапаном. (Патент РФ №2235907, 14.04.2003)Known borehole electrohydraulic pumping unit for oil production, containing an oil pump driven by a submersible electric motor with a compensator, a hydraulic motor for driving a working piston pump. The working piston pump consists of two piston cylinders rigidly connected by means of an intermediate rod with suction valves located in the pistons and a discharge valve. (RF patent No. 2235907, 04/14/2003)

Недостатком известной конструкции является сложность конструкции, большая трудоемкость изготовления и низкая надежность в эксплуатации.A disadvantage of the known design is the complexity of the design, the high complexity of manufacturing and low reliability in operation.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является скважинный насос двойного действия, состоящий из верхней и нижней пары цилиндров и плунжеров. Цилиндры последовательно соединены между собой муфтами, плунжеры жестко соединены между собой штоком. Диаметр верхнего цилиндра имеет больший размер, чем диаметр нижнего цилиндра. Плунжер большего диаметра полый и имеет нагнетательный клапан. Плунжер меньшего диаметра выполнен в виде монолитного штока и соединен с приводом посредством полированного штока. Пространство цилиндра под плунжером меньшего диаметра постоянно соединено с затрубным кольцевым пространством. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей цилиндр большего диаметра. Перепускная магистраль соединяется с полостью под верхним плунжером и полостью над нижним плунжером. Пространство цилиндра над плунжером большего диаметра соединено с затрубным кольцевым пространством посредством отверстий в корпусе и всасывающего клапана, установленного в перегородке с отверстием для прохода нефти из скважины в цилиндр большего диаметра и отверстием для прохода нефти из перепускной магистрали в колонну насосно-компрессорных труб (см. патент РФ №139596, кл. F04B 47/08, 20.04.2014).The closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is a double-acting borehole pump, consisting of an upper and lower pair of cylinders and plungers. Cylinders are sequentially interconnected by couplings, plungers are rigidly interconnected by a rod. The diameter of the upper cylinder is larger than the diameter of the lower cylinder. The larger plunger is hollow and has a discharge valve. The smaller plunger is made in the form of a monolithic rod and is connected to the drive by means of a polished rod. The space of the cylinder under the plunger of smaller diameter is constantly connected to the annular annular space. The double-acting borehole pump is equipped with a bypass line formed by a shell, on the outside covering a larger cylinder. The bypass line is connected to the cavity under the upper plunger and the cavity above the lower plunger. The cylinder space above the larger diameter plunger is connected to the annular annular space through openings in the housing and a suction valve installed in the baffle with an opening for oil to pass from the well to a larger cylinder and an opening for oil to pass from the bypass line to the tubing string (see RF patent No. 139596, CL F04B 47/08, 04/20/2014).

Недостатком известной конструкции является то, что за один двойной ход плунжеров происходит выкачивание количества жидкости равное объему верхнего (большего) цилиндра. Нижний (меньший) цилиндр заполняется жидкостью из верхнего цилиндра. В результате объемы цилиндров насоса используются недостаточно эффективно, что снижает производительность насоса.A disadvantage of the known design is that for one double stroke of the plungers, pumping out an amount of liquid equal to the volume of the upper (larger) cylinder. The lower (smaller) cylinder is filled with fluid from the upper cylinder. As a result, pump cylinder volumes are not used efficiently, which reduces pump performance.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение производительности скважинного насоса.An object of the invention is to increase the productivity of a well pump.

Указанная техническая задача решается тем, что скважинный насос двойного действия содержит погружной электродвигатель с гидрозащитой, привод рабочего насоса, рабочий насос, соединенный с приводом гладким штоком, рабочий насос состоит из двух рабочих цилиндров, последовательно соединенных между собой, и двух полых плунжеров с установленными на них нагнетательными клапанами, соединенных между собой штоком, нижний плунжер соединен посредством гладкого штока с приводом рабочего насоса, полость над верхним плунжером через верхний всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под нижним плунжером через нижний всасывающий клапан соединена с затрубным кольцевым пространством, полость под верхним плунжером соединена с полостью над нижним плунжером и с перепускной магистралью, образованной посредством оболочки, с внешней стороны охватывающей верхний цилиндр, перепускная магистраль соединена с выкидной линией насоса.The specified technical problem is solved in that the double-acting borehole pump contains a submersible motor with hydraulic protection, a working pump drive, a working pump connected to the drive by a smooth rod, the working pump consists of two working cylinders connected in series with each other, and two hollow plungers with mounted them with discharge valves interconnected by a rod, the lower plunger is connected by means of a smooth rod to the drive of the working pump, the cavity above the upper plunger through the upper suction the inlet valve is connected to the annular annular space, the cavity below the lower plunger through the lower suction valve is connected to the annular annular space, the cavity under the upper plunger is connected to the cavity above the lower plunger and to the bypass line formed by the shell, from the outside covering the upper cylinder, the bypass line connected to the discharge line of the pump.

Кроме того, в частном случае реализации полезной модели между нижним цилиндром и приводом рабочего насоса расположена камера с всасывающим клапаном с отверстием, через который герметично проходит гладкий шток.In addition, in the particular case of the implementation of the utility model, a chamber with a suction valve with an opening is located between the lower cylinder and the drive of the working pump, through which a smooth rod hermetically passes.

В результате в процессе работы при двойном ходе плунжеров происходит попеременное выкачивание всего объема жидкости из каждого цилиндра. Тем самым, повышается производительность насоса.As a result, in the process of operation with a double stroke of the plungers, the entire volume of fluid is alternately pumped out of each cylinder. This improves the pump performance.

На фиг. 1 изображен погружной скважинный насос двойного действия, продольный разрез.In FIG. 1 depicts a double-acting submersible borehole pump, a longitudinal section.

На фиг. 2 - вариант насоса с всасывающим клапаном, расположенным на штоке.In FIG. 2 is a variant of the pump with a suction valve located on the stem.

Скважинный насос двойного действия содержит кинематически связанные между собой погружной электродвигатель 1 с гидрозащитой 2, привод рабочего насоса 3 и рабочий насос, включающий нижний цилиндр 4 с полым плунжером 5, и верхний цилиндр 6 с полым плунжером 7, снабженным нагнетательным клапаном 8. Плунжеры соединены между собой штоком 9. Плунжер 5 соединен с приводом посредством гладкого штока 10. Пространство цилиндра 4 под плунжером 5 соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного всасывающего клапана 11. Рабочий насос крепится к приводу 3 с помощью основания 12, в котором установлены уплотнения 13, препятствующие попаданию пластовой жидкости внутрь привода. Скважинный насос двойного действия снабжен перепускной магистралью 14, образованной посредством оболочки 15, с внешней стороны охватывающей цилиндр 6. Перепускная магистраль 14 соединяется с полостью под плунжером 7 и полостью над плунжером 5 посредством, как минимум, одного отверстия 16, расположенного в муфте 17, соединяющей верхний 6 и нижний 4 цилиндры. Пространство цилиндра 6 над плунжером 7 соединено с затрубным кольцевым пространством посредством, как минимум, одного отверстия 18 и всасывающего клапана 19, установленного в перегородке 20 с отверстием 21 для прохода нефти из полости над всасывающим клапаном 19 в цилиндр 6 и отверстием 22 для прохода нефти из перепускной магистрали 14 в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 23. Полый плунжер меньшего диаметра 5 снабжен нагнетательным клапаном 24. В верхней части рабочего насоса расположена ловильная головка 25, в которую может быть установлен обратный клапан 26. Привод 3 скважинного насоса двойного действия может представлять собой гидропривод, шарико-винтовую передачу или другую передачу, преобразующую вращательное движение в возвратно-поступательное. Также в качестве привода может быть использован линейный электродвигатель.The double-acting well pump contains kinematically interconnected submersible motor 1 with hydraulic protection 2, the drive of the working pump 3 and the working pump, including the lower cylinder 4 with a hollow plunger 5, and the upper cylinder 6 with a hollow plunger 7, equipped with a discharge valve 8. The plungers are connected between self rod 9. The plunger 5 is connected to the actuator by means of a smooth rod 10. The space of the cylinder 4 under the plunger 5 is connected to the annular annular space through at least one suction valve 11. Working the pump is attached to the actuator 3 by means of a base 12, in which seals 13 are installed that prevent formation fluid from entering the actuator. The double-acting well pump is equipped with a bypass line 14, formed by a shell 15, on the outside covering the cylinder 6. The bypass line 14 is connected to the cavity under the plunger 7 and the cavity above the plunger 5 through at least one hole 16 located in the coupling 17 connecting upper 6 and lower 4 cylinders. The space of the cylinder 6 above the plunger 7 is connected to the annular annular space through at least one opening 18 and a suction valve 19 installed in the baffle 20 with an opening 21 for the passage of oil from the cavity above the suction valve 19 into the cylinder 6 and an opening 22 for passage of oil from the bypass line 14 into the tubing string 23. The hollow plunger of smaller diameter 5 is equipped with a discharge valve 24. In the upper part of the working pump there is a fishing head 25, in which can be installed valve 26. The actuator 3 of a double-acting borehole pump may be a hydraulic actuator, a ball screw transmission or another transmission that converts rotational motion into reciprocating. Also, a linear electric motor can be used as a drive.

На фигуре 2 показан вариант исполнения, когда в нижней части рабочего насоса между нижним цилиндром 4 и основанием 12 расположена камера 27 с всасывающим тарельчатым клапаном 28, который установлен на гладком штоке 10. Для предотвращения протечек гладкому по штоку 10, всасывающий тарельчатый клапан 28 снабжен уплотнением 29.Figure 2 shows an embodiment when in the lower part of the working pump between the lower cylinder 4 and the base 12 there is a chamber 27 with a suction poppet valve 28, which is mounted on a smooth stem 10. To prevent leaks smooth on the stem 10, the suction poppet valve 28 is provided with a seal 29.

Скважинный насос двойного действия работает следующим образом.The double-well pump operates as follows.

При спуске насоса в скважину добываемая жидкость поступает в полость над полым плунжером 7 цилиндра 6 рабочего насоса соответственно через отверстия 18 и 21. Одновременно, жидкость поступает в полость под полым плунжером 5 цилиндра 4. Под действием гидростатического давления всасывающие 11 и 19 и нагнетательные 8 и 24 клапаны открываются, и жидкость заполняет колонну НКТ 23 до уровня жидкости в затрубном кольцевом пространстве скважины.When the pump is lowered into the well, the produced fluid enters the cavity above the hollow plunger 7 of the cylinder 6 of the working pump, respectively, through the openings 18 and 21. Simultaneously, the fluid enters the cavity under the hollow plunger 5 of the cylinder 4. Under the influence of hydrostatic pressure, the suction 11 and 19 and the injection 8 and 24 valves open, and the fluid fills the tubing string 23 to the level of the fluid in the annulus of the well.

При включении погружного электродвигателя 1, крутящий момент через кинематически связанную с ним гидрозащиту 2 передается на привод рабочего насоса 3, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. При движении плунжеров 5 и 7,соединенных между собой штоком 9, вверх всасывающий клапан 19 закрыт, а нагнетательный клапан 8 открыт.Одновременно, всасывающий клапан 11 открыт, а нагнетательный клапан 24 закрыт.Пластовая жидкость вытесняется плунжером 5 из полости цилиндра 4, а затем через отверстие 16 в муфте 17, перепускную магистраль 14, отверстие 22, обратный клапан 26 и колонну НКТ 23, вытесняется на поверхность. При этом пространство под плунжером 5 заполняется пластовой жидкостью через всасывающий клапан 11. При движении плунжеров 5 и 7, соединенных между собой штоком 9, вниз всасывающий клапан 19 открыт, а нагнетательный клапан 8 закрыт.Одновременно, всасывающий клапан 11 закрыт, а нагнетательный 24 открыт.Пластовая жидкость вытесняется плунжером 7 из полости цилиндра 6, а затем через отверстие 16 в муфте 17, перепускную магистраль 14, отверстие 22, обратный клапан 26 и колонну НКТ 23, вытесняется на поверхность. При этом пространство над плунжером 7 заполняется пластовой жидкостью через всасывающий клапан 19 и отверстия 18 и 21.When you turn on the submersible motor 1, the torque through a kinematically connected hydroprotection 2 is transmitted to the drive of the working pump 3, which converts the rotational motion into reciprocating. When the plungers 5 and 7, interconnected by the stem 9, move up, the suction valve 19 is closed and the discharge valve 8 is open. At the same time, the suction valve 11 is open and the discharge valve 24 is closed. The fluid is forced out by the plunger 5 from the cavity of the cylinder 4, and then through the hole 16 in the sleeve 17, the bypass line 14, the hole 22, the check valve 26 and the tubing string 23, is forced to the surface. In this case, the space under the plunger 5 is filled with formation fluid through the suction valve 11. When the plungers 5 and 7 are connected to each other by the rod 9, the suction valve 19 is open and the discharge valve 8 is closed. At the same time, the suction valve 11 is closed and the discharge 24 is open . The plastic fluid is displaced by the plunger 7 from the cavity of the cylinder 6, and then through the hole 16 in the coupling 17, the bypass line 14, the hole 22, the check valve 26 and the tubing string 23, is forced to the surface. In this case, the space above the plunger 7 is filled with formation fluid through the suction valve 19 and the holes 18 and 21.

При варианте исполнения с тарельчатым клапаном, при движении плунжеров вверх клапан 28 открыт и пластовая жидкость через отверстия в основании 12 и камере 27 поступает в полость под нижним плунжером 5. При движении плунжеров вниз клапан 28 закрыт.In the embodiment with a poppet valve, when the plungers move upward, the valve 28 is open and the formation fluid through the holes in the base 12 and the chamber 27 enters the cavity under the lower plunger 5. When the plungers move downward, the valve 28 is closed.

Приведенные технические решения позволили повысить производительность скважинного насоса.The given technical solutions allowed to increase the productivity of the well pump.

Claims

1. A double-acting well pump containing a submersible motor with hydraulic protection, a working pump drive, a working pump connected to a rod drive, characterized in that the working pump consists of two working cylinders connected in series with each other, and two hollow plungers installed on them discharge valves interconnected by a rod, the lower plunger is connected by means of a smooth rod to the drive of the working pump, the cavity above the upper plunger through the upper suction valve is connected to the valve the annular space, the cavity under the lower plunger through the lower suction valve is connected to the annular annular space, the cavity under the upper plunger is connected to the cavity above the lower plunger and to the bypass line formed by a shell, externally covering the upper cylinder, the bypass line is connected to the discharge line pump.

2. The pump according to claim 1, characterized in that between the lower cylinder and the drive of the working pump there is a chamber with a suction valve in the form of a plate with an opening through which a smooth rod seals tightly.

3. The pump according to claim 1, characterized in that between the lower cylinder and the drive of the working pump there is a chamber with a suction valve in the form of a cone with an opening through which a smooth rod is hermetically sealed.

4. The pump according to claim 1, characterized in that between the lower cylinder and the drive of the working pump there is a chamber with a suction valve in the form of a sphere with an opening through which a smooth rod seals tightly.