RU153140U1

RU153140U1 - Borehole PUMP PUMP NSNBRK 57

Info

Publication number: RU153140U1
Application number: RU2014140663/06U
Authority: RU
Inventors: Рушан Хафиятович Бадамшин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Нефтегазавтоматика"
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-07-10

Abstract

Скважинный штанговый насос, содержащий плунжерную камеру в форме полого цилиндра, соединенную в верхней части с колонной насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры, плунжер цилиндрической формы, соединенный с колонной штанг и выполненный по диаметру плунжерной камеры, в которой он размещен с образованием надплунжерной и подплунжерной частей, а также нагнетательный клапан, подвижно установленный на колонне штанг между упором, которым оснащена колонна штанг, и плунжером, всасывающий клапан, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в надплунжерной части плунжерной камеры, дренажный клапан, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в подплужной части плунжерной камеры, и ограничитель хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне насосно-компрессорных труб над плунжерной камерой, отличающийся тем, что нагнетательный клапан выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю и нижнюю части, а ограничитель хода нагнетательного клапана в виде цанги выполнен с возможностью охвата средней части нагнетательного клапана.A downhole sucker rod pump comprising a hollow cylinder-shaped plunger chamber connected in the upper part to a tubing string whose inner diameter is larger than the plunger’s inner diameter, a cylindrical plunger connected to the rod string and made in accordance with the diameter of the plunger chamber, in which it is placed with the formation of the supra-plunger and sub-plunger parts, as well as a discharge valve, movably mounted on the rod string between the emphasis with which the rod string is equipped, and the plunger , a suction valve in communication with the annulus and placed in the supraplunger part of the plunger chamber, a drain valve in communication with the annulus and placed in the underside of the plunger chamber, and a discharge valve stroke limiter made in the form of a collet mounted in the tubing string above a plunger chamber, characterized in that the discharge valve is made in the form of a cylindrical body, the middle part of which is made of a smaller diameter with a smooth transition to the upper w and a lower portion, and the discharge valve stroke limiter in the form of a collet is arranged to cover the middle portion of the discharge valve.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular to well sucker rod pumps used to raise highly viscous oil to the surface.

Известен скважинный штанговый насос [RU 2340792, F04B 47/00, 10.12.2008], содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, полый плунжер с нагнетательным клапаном, размещенный в цилиндре и разделяющий его полость на всасывающую и нагнетательную полости, и отверстия для периодического сообщения всасывающей полости цилиндра с полостью плунжера, при этом часть всасывающей полости цилиндра образована его внутренней поверхностью, охватывающей нижний конец плунжера и имеющей диаметр, превышающий диаметр наружной поверхности плунжера, а отверстия для периодического сообщения всасывающей полости цилиндра с полостью плунжера выполнены в стенке нижнего конца плунжера.A well-known sucker-rod pump [RU 2340792, F04B 47/00, 12/10/2008], comprising a cylinder with a suction valve, a hollow plunger with a discharge valve, located in the cylinder and dividing its cavity into the suction and discharge cavities, and openings for periodic communication of the suction cavity a cylinder with a plunger cavity, while a part of the suction cavity of the cylinder is formed by its inner surface, covering the lower end of the plunger and having a diameter greater than the diameter of the outer surface of the plunger, and openings for periodically someone posts the suction cavity of the cylinder plug with the cavity formed in the wall of the lower end of the plunger.

Однако наличие на нижнем конце цилиндра внутренней полости, имеющей больший диаметр, чем у плунжера данного насоса, значительно увеличивает металлоемкость конструкции, следовательно, повышает стоимость изделия и снижает коэффициент полезного действия (КПД) установки, так как при нахождении бокового отверстия плунжера в зоне расширения цилиндра во время рабочего хода работа по поднятию жидкости не осуществляется. При работе с сильногазированными жидкостями (например, летучей нефтью или газоконденсатом) происходит резкое падение пластового давления, что нежелательно для освоения пласта. Кроме того, при необходимости обслуживания и/или ремонта насоса необходимо поднимать на поверхность плунжер и цилиндр с клапанами, что требует дополнительных затрат на обслуживание при работе с высоковязкими нефтями, содержащими парафины, асфальтены и смолы. А работа клапанов только под действием собственного веса и потока жидкости с высоковязкими нефтями приводит к их быстрому выходу из строя (всплытию клапанов и залипанию в верхнем - открытом положении).However, the presence at the lower end of the cylinder of an internal cavity having a larger diameter than the plunger of this pump significantly increases the metal consumption of the structure, therefore, increases the cost of the product and reduces the efficiency (efficiency) of the installation, since when the lateral hole of the plunger is in the expansion zone of the cylinder during the working stroke, work to raise the liquid is not carried out. When working with highly carbonated liquids (for example, volatile oil or gas condensate), a sharp drop in reservoir pressure occurs, which is undesirable for reservoir development. In addition, if it is necessary to service and / or repair the pump, it is necessary to raise the plunger and cylinder with valves to the surface, which requires additional maintenance costs when working with high-viscosity oils containing paraffins, asphaltenes and resins. But the operation of the valves only under the influence of their own weight and fluid flow with highly viscous oils leads to their rapid failure (flooding of the valves and sticking in the upper - open position).

Известен также скважинный штанговый насос [RU 2451211, C1, F04B 47/00, 20.05.12], содержащий цилиндр, связанный верхней частью с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, размещенный в цилиндре с образованием надплунжерной камеры и соединенный с колонной штанг, имеющей упор, нагнетательный клапан, подвижно расположенный на колонне штанг между упором и плунжером и выполненный кольцевым, с диаметром, превышающим диаметр плунжера, всасывающий клапан, сообщающий надплунжерную камеру с внутрискважинным пространством, и ограничитель хода вверх нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне труб, причем, плунжер выполнен полым, всасывающий клапан оснащен толкателем, жестко соединенным с колонной штанг и вставленным внутрь плунжера с возможностью продольного перемещения, ограниченного сверху наружным выступом толкателя, а снизу - всасывающим клапаном, перекрывающим полость плунжера при перемещении вверх, при этом, нагнетательный клапан изнутри снабжен тормозом, взаимодействующим с колонной штанг с усилием, не превосходящим усилие цанги ограничителя хода.Also known is a well sucker rod pump [RU 2451211, C1, F04B 47/00, 05/20/12], comprising a cylinder connected by its upper part to the tubing string, a plunger placed in the cylinder to form a superplunger chamber and connected to the rod string having stop, discharge valve, movably located on the rod string between the stop and the plunger and made annular, with a diameter greater than the diameter of the plunger, a suction valve that communicates the plunger chamber with the downhole space, and the upward travel stop an integral valve made in the form of a collet installed in the pipe string, moreover, the plunger is hollow, the suction valve is equipped with a pusher rigidly connected to the rod string and inserted into the plunger with the possibility of longitudinal movement limited from above by the outer protrusion of the pusher, and from below by the suction valve, overlapping the plunger cavity when moving upward, while the discharge valve is internally provided with a brake interacting with the rod string with a force not exceeding the force of the stroke limiter collet.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая ремонтнопригодность, поскольку при ремонте и/или обслуживании, например, плунжера, как наиболее часто выходящего из строй элемента, отсутствует приходится осуществлять подъема плунжера со всеми принудительно закрывающимися и открывающимися клапанами, что осложняет работы по ремонту и может привести к поломке клапанов как при подъеме, так и при опускании.The disadvantage of this technical solution is the relatively low maintainability, since when repairing and / or servicing, for example, a plunger, as the most frequently malfunctioning element, it is not necessary to lift the plunger with all forcibly closing and opening valves, which complicates repair work and can lead to Damage to valves during both lifting and lowering.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предложенному является скважинный штанговый насос [RU 1588024, МПК F04B 47/02, 27.03.1996], содержащий цилиндр, связанный верхней частью с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, размещенный в цилиндре с образованием надплунжерной и подплунжерной камер и соединенный с колонной штанг, имеющей упор, нагнетательный клапан, подвижно расположенный на колонне штанг между упором и плунжером и выполненный кольцевым, с диаметром, превышающим диаметр плунжера, всасывающий клапан, сообщающий надплунжерную камеру с внутрискважинным пространством, и ограничитель хода вверх нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне труб.The closest in technical essence and the achieved technical result to the proposed one is a borehole sucker rod pump [RU 1588024, IPC F04B 47/02, 03/27/1996], containing a cylinder connected with the upper part to the tubing string, a plunger placed in the cylinder with the formation the supra-plunger and sub-plunger chambers and a discharge valve connected to the rod string having a stop, movably located on the rod string between the stop and the plunger and made annular, with a diameter exceeding the diameter of the plunger, the suction a valve communicating the plunger chamber with the downhole space, and a pressure limiter upwardly of the discharge valve, made in the form of a collet installed in the pipe string.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность, обусловленная низкой износоустойчивостью нагнетательного клапана, который при перемещении в колонне насосно-компрессорных труб движется под воздействием различных действующих на него сил не строго вертикально и, следовательно, достаточно быстро изнашивается.The disadvantage of the closest technical solution is the relatively low reliability due to the low wear resistance of the discharge valve, which when moving in the tubing string does not move vertically under the influence of various forces acting on it, and therefore wears out quickly enough.

Задачей полезной модели является повышение надежности.The objective of the utility model is to increase reliability.

Требуемый технический результат заключается в повышении надежности.The required technical result is to increase reliability.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в скважинном штанговом насосе, содержащем плунжерную камеру в форме полого цилиндра, соединенную в верхней части с колонной насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры, плунжер цилиндрической формы, соединенный с колонной штанг и выполненный по диаметру плунжерной камеры, в которой он размещен с образованием надплунжерной и подплунжерной частей, а также нагнетательный клапан, подвижно установленный на колонне штанг между упором, которым оснащена колонна штанг, и плунжером, всасывающий клапан, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в надплунжерной части плунжерной камеры, дренажный клапан, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в подплужной части плунжерной камеры, и ограничитель хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне насосно-компрессорных труб над плунжерной камерой, согласно полезной модели, нагнетательный клапан выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю и нижнюю части, а ограничитель хода нагнетательного клапана в виде цанги выполнен с возможностью охвата средней части нагнетательного клапана.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in the borehole sucker rod pump containing a plunger chamber in the form of a hollow cylinder, connected in the upper part to a column of tubing, the inner diameter of which is larger than the inner diameter of the plunger chamber, a cylindrical plunger connected with a column of rods and the diameter of the plunger chamber, in which it is placed with the formation of the above-plunger and sub-plunger parts, as well as a discharge valve, movably installed a suction valve in communication with the annular space and placed in the supra-plunger part of the plunger chamber, a drain valve in communication with the annular space and located in the supporting part of the plunger chamber, and a stroke limiter of the discharge valve made in the form of a collet installed in the tubing string above the plunger chamber, according to a utility model, the discharge valve is made in the form of a body of a cylindrical shape s, the central part of which is made smaller in diameter with a smooth transition to the upper and lower portions, and the discharge valve stroke limiter in the form of a collet is arranged to cover the middle portion of the discharge valve.

На чертеже представлен предлагаемый скважинный штанговый насос.The drawing shows the proposed borehole sucker rod pump.

Скважинный штанговый насос содержит плунжерную камеру 1, имеющую корпус 2, выполненный в форме цилиндра и связанный в верхней части с колонной 3 насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры 1.The downhole sucker rod pump comprises a plunger chamber 1 having a casing 2 made in the form of a cylinder and connected in the upper part to the tubing string 3, the inner diameter of which is larger than the inner diameter of the plunger chamber 1.

Кроме того, скважинный штанговый насос содержит плунжер 4 цилиндрической формы, выполненный по форме плунжерной камеры 1, размещенный в ней с образованием надплунжерной 5 и подплунжерной 6 частей и соединенный с колонной 7 штанг, оснащенной упором 8, а также нагнетательный клапан 9, подвижно установленный на колонне 7 штанг между упором 8 и плунжером 4.In addition, the borehole sucker rod pump contains a plunger 4 of cylindrical shape, made in the form of a plunger chamber 1, placed therein with the formation of a supra-plunger 5 and a sub-plunger 6 parts and connected to a rod string 7 equipped with a stop 8, and also a discharge valve 9 movably mounted on a column of 7 rods between the stop 8 and the plunger 4.

Скважинный штанговый насос содержит также всасывающий клапан 10, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в надплунжерной части 5 плунжерной камеры, дренажный клапан 11, сообщающийся с затрубным пространством и размещенный в подплужной части 6 плунжерной камеры, и ограничитель 12 хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, установленной в колонне 3 насосно-компрессорных труб над плунжерной камерой 1, причем, нагнетательный клапан 9 выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть 13 которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю 14 и нижнюю 15 части, а ограничитель 12 хода нагнетательного клапана, выполненный в виде цанги, выполнен с возможностью охвата средней части 13 нагнетательного клапана.The well sucker rod pump also contains a suction valve 10 in communication with the annulus and placed in the supraplunger part 5 of the plunger chamber, a drainage valve 11 in communication with the annulus and placed in the underbody part 6 of the plunger chamber, and a discharge valve travel limiter 12 made in the form of a collet installed in the string 3 of tubing above the plunger chamber 1, moreover, the discharge valve 9 is made in the form of a cylindrical body, the middle part 13 of which is made smaller diameter with a smooth transition to the upper 14 and lower portion 15 and limiter 12 stroke the discharge valve, made in the form of a collet is arranged to cover the middle portion 13 of the discharge valve.

Нагнетательный клапан 9 изнутри снабжен тормозом, взаимодействующим с колонной 7 штанг с усилием, не превосходящим усилие ограничителя 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги. Тормоз может быть изготовлен любой известной конструкции, например, в виде надетых совместно с нагнетательным клапаном 9 с натягом на колонну 7 штанг набора фрикционных накладок (медных сегментов), пружинных (разрезных) колец, эластичных (резиновых или полиуретановых) колец и/или магнитных наборных сегментов, зафиксированных и поджатых контрирующим винтом.The discharge valve 9 is internally provided with a brake interacting with the rod string 7 with a force not exceeding the force of the limiter 12 of the discharge valve made in the form of a collet. The brake can be made of any known design, for example, in the form of a set of friction linings (copper segments), spring (split) rings, elastic (rubber or polyurethane) rings and / or magnetic type rings put on together with a pressure valve 9 with an interference fit on the column 7 segments fixed and tightened by a locking screw.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.Downhole sucker rod pump operates as follows.

Колонну 7 штанг присоединяют к приводу, который придает ей возвратно-поступательное движение, передающееся плунжеру 4. При движении плунжера 4 вниз нефть из затрубного пространства через всасывающий клапан 10 направляется в надплунжерную часть 5 плунжерой камеры. При этом нефть, попавшая в подплунжерную часть 7 плунжерной камеры из-за утечек, удаляется через дренажный клапан 11 в затрубное пространство. При перемещении колонны 7 штанг вверх относительно плунжерной камеры 1 плунжер 4 поднимается вверх. В результате в надплунжерной части 5 плунжерной камеры 1 создается избыточное давление по отношению к столбу нефти, находящемуся в колонне 3 насосно-компрессорных труб. Нагнетательный клапан 9 под действием этого избыточного давления поднимается над плунжерной камерой 1 и нефть из надплунжерной части 5 плунжерной камеры поступает в колонну 3 насосно-копрессорных труб для извлечения из скважины. Во время своего подъема и опускания нагнетательный клапан 9 контактирует с ограничителем 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги, что приводит к его уравновешенному вертикальному перемещению внутри колонны 3 насосно-компрессорных труб, что снижает его горизонтальные колебания и, в результате, снижает износ нагнетательного клапана 9. При перемещении колонны 7 штанг вниз относительно плунжерной камеры 1 нагнетательный клапан 9 вместе с колонной 7 штанг принудительно опускается к плунжерной камере 1 и перекрывает сообщение между колонной 3 насосно-компрессорных труб и надплунжерной частью 5 плунжерной камерой. Далее повторяются процессы, описанные выше.The column 7 of the rods is attached to the actuator, which gives it a reciprocating motion transmitted to the plunger 4. When the plunger 4 moves downward, oil from the annulus through the suction valve 10 is sent to the plunger portion 5 of the plunger chamber. At the same time, oil that has got into the sub-plunger part 7 of the plunger chamber due to leaks is removed through the drain valve 11 into the annulus. When moving the column 7 rods up relative to the plunger chamber 1, the plunger 4 rises. As a result, overpressure is created in the supra-plunger part 5 of the plunger chamber 1 with respect to the oil column located in the tubing string 3. The injection valve 9 under the influence of this excess pressure rises above the plunger chamber 1 and oil from the above-plunger part 5 of the plunger chamber enters the string 3 of tubing for extraction from the well. During its raising and lowering, the discharge valve 9 is in contact with the limiter 12 of the discharge valve stroke, made in the form of a collet, which leads to its balanced vertical movement inside the tubing string 3, which reduces its horizontal vibrations and, as a result, reduces the wear of the discharge valve 9. When moving the column 7 of the rods down relative to the plunger chamber 1, the discharge valve 9, together with the column 7 of the rods, is forcibly lowered to the plunger chamber 1 and closes the message between the tubing string 3 and the plunger portion 5 of the plunger chamber. Next, the processes described above are repeated.

При необходимости проведения ремонтных работ (до 90% случаев из-за выхода из строя нагнетательного клапана 9) или при плановом обслуживании насоса из скважины извлекают на колоне 7 штанг узел в составе плунжера 4 с нагнетательным клапаном 9 и упором 8, преодолевая усилие ограничителя 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги. После проведения ремонтных работ проводят обратную установку поднятого узла.If it is necessary to carry out repair work (up to 90% of cases due to failure of the discharge valve 9) or during scheduled maintenance of the pump, a unit consisting of a plunger 4 with a discharge valve 9 and a stop 8 is removed from the well on the column 7 of the rods, overcoming the force of the 12 stroke limiter discharge valve made in the form of a collet. After carrying out repair work, the raised unit is reinstalled.

Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям (заключающимся в том, что, нагнетательный клапан выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть которого выполнена меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю и нижнюю части, а ограничитель хода нагнетательного клапана в виде цанги выполнен с возможностью охвата средней части нагнетательного клапана), обеспечивается повышение надежности насоса за счет уменьшения износа нагнетательного клапана, поскольку во время своего подъема и опускания в процессе работы насоса нагнетательный клапан 9 контактирует с ограничителем 12 хода нагнетательного клапана, выполненного в виде цанги, что приводит к его уравновешенному вертикальному перемещению внутри колонны 3 насосно-компрессорных труб и снижает износ нагнетательного клапана 9.Thus, thanks to the introduced improvements (consisting in the fact that the discharge valve is made in the form of a cylindrical body, the middle part of which is made with a smaller diameter with a smooth transition to the upper and lower parts, and the stroke limiter of the discharge valve in the form of a collet is made to cover the middle parts of the discharge valve), the reliability of the pump is improved by reducing wear on the discharge valve, since during its rise and lowering during operation of the pump agnetatelny valve 9 is in contact with the stopper 12 move the injection valve in the form of a collet, which leads to its balanced vertical movement within the column 3 of tubing and reduces wear on the discharge valve 9.

Claims

A downhole sucker rod pump comprising a hollow cylinder-shaped plunger chamber connected in the upper part to a tubing string whose inner diameter is larger than the plunger’s inner diameter, a cylindrical plunger connected to the rod string and made in accordance with the diameter of the plunger chamber, in which it is placed with the formation of the supra-plunger and sub-plunger parts, as well as a discharge valve, movably mounted on the rod string between the emphasis with which the rod string is equipped, and the plunger , a suction valve in communication with the annulus and placed in the supraplunger part of the plunger chamber, a drain valve in communication with the annulus and placed in the underside of the plunger chamber, and a discharge valve stroke limiter made in the form of a collet mounted in the tubing string above a plunger chamber, characterized in that the discharge valve is made in the form of a cylindrical body, the middle part of which is made of a smaller diameter with a smooth transition to the upper w and a lower portion, and the discharge valve stroke limiter in the form of a collet is arranged to cover the middle portion of the discharge valve.