RU2027908C1

RU2027908C1 - Deep-well pump plunger

Info

Publication number: RU2027908C1
Authority: RU
Inventors: С.С. Задумин; А.С. Баськов; А.Г. Калининский
Original assignee: Конструкторское бюро производственного объединения "Саратовнефтегаз"
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1995-01-27

Abstract

FIELD: oil-extraction industry. SUBSTANCE: tubular carrying spindle is sealed with spacer rings mounted on it for axial displacement. Opposing ends of rings are tapered to form annular grooves expanding towards outer surface. Grooves accommodate sealing rings of trapezoidal section with wider portion directed outward. Spindle is additionally sealed with set of spacer rings mounted on it for axial displacement and having bevelled facing ends forming spaces towards spindle receiving trapezoidal-shape sealing rings facing spindle with their wider portion. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скважинным штанговым насосам с плунжерами и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при глубинно-насосной добыче нефти. The invention relates to hydraulic engineering, in particular to downhole sucker rod pumps with plungers and can be used in the oil industry for deep pumping oil production.

Известен плунжер скважинного штангового насоса, включающий трубчатый несущий стержень, установленные на этом стержне распорные кольца, встречные торцы которых выполнены коническими и образуют расширяющиеся в направлении наружной поверхности кольцевые канавки, размещенные в этих кольцевых канавках уплотнительные кольца трапецеидального сечения, обращенные более широкой частью наружу, и стяжные средства на несущем стержне, с помощью которых набор распорных и уплотнительных колец стянут в осевом направлении через компенсационную пружину и разобщитель, снабженный уплотнителем несущего стержня в виде прямоугольного эластичного кольца, размещенного во внутренней кольцевой расточке разобщителя, при этом между внутренними поверхностями разобщителя, распорных и уплотнительных колец наружной поверхностью несущего стержня образована камера, гидравлически сообщенная с подплунжерным пространством. A well plunger of a sucker rod pump is known, including a tubular bearing rod, spacer rings installed on this rod, the opposite ends of which are conical and form ring grooves expanding in the direction of the outer surface, trapezoidal sealing rings located in these ring grooves, facing the wider part outward, and clamping means on the supporting rod, with which a set of spacer and sealing rings are axially pulled through the compensation rod a bucket and a disconnector provided with a seal of the bearing rod in the form of a rectangular elastic ring placed in the inner annular bore of the disconnector, and a chamber hydraulically connected to the sub-plunger space is formed between the inner surfaces of the disconnector, spacer rings and sealing rings with the outer surface of the bearing rod.

При работе штангового насоса с плунжером такой конструкции набор распорных и уплотнительных колец в дополнение к первоначальному усилию стяжки подвергается воздействию гидравлического давления, величина которого при ходе плунжера вверх и вниз существенно различна, в результате чего длина набора колец периодически меняется и разобщитель с уплотнительным кольцом осциллирует на несущем стержне. В результате осцилляции в условиях среды с большим содержанием механических примесей, каковой является продукция скважин, в особенности пескопроявляющих, уплотнительное кольцо разобщителя быстро изнашивается и может преждевременно выйти из строя. Это ведет к снижению надежности работы плунжера, а следовательно, и глубинного штангового насоса в целом, и уменьшению межремонтных сроков. When operating a sucker rod pump with a plunger of this design, the set of spacer and o-rings in addition to the initial screed force is subjected to hydraulic pressure, the magnitude of which is significantly different during the plunger up and down, as a result of which the length of the set of rings changes periodically and the disconnector with the o-ring oscillates bearing rod. As a result of oscillations in an environment with a high content of mechanical impurities, such as the production of wells, in particular sand-producing ones, the o-ring of the uncoupler wears out quickly and can fail prematurely. This leads to a decrease in the reliability of the plunger, and, consequently, of the deep-well sucker rod pump as a whole, and a decrease in the overhaul time.

Техническим результатом является повышение надежности работы плунжера и увеличение межремонтных сроков путем повышения надежности уплотнения несущего стержня. The technical result is to increase the reliability of the plunger and increase the overhaul time by increasing the reliability of the seal of the supporting rod.

Это достигается тем, что в плунжере глубинного штангового насоса, включающем трубчатый несущий стержень с уплотнениями, выполненными в виде установленных на нем с возможностью осевого перемещения распорных колец, встречные торцы которых выполнены коническими и образуют расширяющиеся в направлении наружной поверхности кольцевые канавки с размещенными в них уплотнительными кольцами трапецеидального сечения, обращенными более широкой частью наружу и стяжные средства с компенсационной пружиной, при этом уплотнение несущего стержня дополнительно снабжено набором установленных на нем с возможностью осевого перемещения распорных колец с коническими встречными торцами, образующими кольцевые канавки, расширяющиеся в направлении несущего стержня с размещенными в них уплотнительными кольцами трапецеидальной формы, обращенных более широкой частью к несущему стержню. This is achieved by the fact that in the plunger of a deep rod pump, which includes a tubular bearing rod with seals made in the form of spacer rings mounted on it with the possibility of axial movement, the counter ends of which are conical and form annular grooves expanding in the direction of the outer surface with sealing grooves trapezoidal rings facing outward with a wider part and clamping means with a compensation spring, while the bearing rod is sealed up to olnitelno provided with a dial mounted thereon for axial displacement of the spacer rings with conical ends colliding forming annular grooves widening in the direction of the carrier rod disposed therein O-rings trapezoidal shape, the wider part facing to the supporting rod.

Кроме того, кольцевые канавки, расширяющиеся в направлении несущего стержня, с размещенными в них трапецеидальными уплотнительными кольцами, обращенными более широкой частью к несущему стержню, и кольцевые канавки, расширяющиеся в направлении наружной поверхности распорных колец, с размещенными в них трапецеидальными уплотнительными кольцами, обращенными более широкой частью наружу, расположены поочередно. In addition, annular grooves expanding in the direction of the bearing rod, with trapezoidal sealing rings placed in them, facing a wider part to the bearing rod, and annular grooves expanding in the direction of the outer surface of the spacer rings, with trapezoidal sealing rings placed in them, facing more wide outward, arranged alternately.

На чертеже показан предлагаемый плунжер глубинного штангового насоса. The drawing shows the proposed plunger deep well pump.

Плунжер включает трубчатый несущий стержень 1, на котором смонтированы набор распорных колец 2, установленных на нем с возможностью осевого перемещения, и уплотнительных колец 3, размещенных между распорными кольцами. Набор распорных и уплотнительных колец с одной стороны (снизу) опирается на заплечик несущего стержня, а с другой стороны через посредство компенсационной пружины 4 зажат с помощью клетки-переводника 5, навинченного на несущий стержень 1 и зафиксированного на нем контргайкой 6. Клетка-переводник 5 имеет в верхней части гнездо с резьбой для присоединения плунжера в колонне насосных штанг (не показана). Нижний конец несущего стержня 1 расточен и снабжен внутренней резьбой для установки нагнетательного клапана (не показан). Встречные торцы распорных колец 2 выполнены коническими и образуют кольцевые канавки, расширяющиеся поочередно то в сторону наружной поверхности, то в направлении несущего стержня 1. Уплотнительные кольца 3 имеют трапецеидальное сечение, при этом те из них, которые размещены в кольцевых канавках, расширяющихся в направлении наружной поверхности, обращены более широкой частью наружу, а те, которые находятся в кольцевых канавках, расширяющихся в направлении несущего стержня, обращены более широкой частью к несущему стержню. Уплотнительные кольца 3 выполнены предпочтительно из фторопласта. The plunger includes a tubular support rod 1, on which a set of spacer rings 2 are mounted, mounted on it with the possibility of axial movement, and O-rings 3, located between the spacer rings. A set of spacer and o-rings on one side (bottom) rests on the shoulder of the carrier rod, and on the other hand, through the compensation spring 4, is clamped using a transfer cage 5, screwed onto the carrier rod 1 and fixed on it with a lock nut 6. Cage-sub 5 has a threaded socket in the upper part for connecting a plunger in a string of pump rods (not shown). The lower end of the carrier rod 1 is bored and provided with an internal thread for installing a pressure valve (not shown). The opposite ends of the spacer rings 2 are conical and form annular grooves, expanding alternately either towards the outer surface or in the direction of the bearing rod 1. The sealing rings 3 have a trapezoidal cross section, while those that are placed in the annular grooves expanding in the direction of the outer surfaces facing the wider part outward, and those that are in the annular grooves expanding in the direction of the bearing rod, facing the wider part of the bearing rod. O-rings 3 are preferably made of fluoroplastic.

Описываемый плунжер может иметь и другие варианты исполнения (на чертеже не представлены), например, при необходимости образования между несущим стержнем и набором колец гидравлической камеры с целью усиления прижима уплотнительных колец к внутренней поверхности цилиндра за счет использования давления жидкости уплотнительные кольца, обращенные более широкой частью к несущему стержню, размещаются в верхней части набора, а уплотнительные кольца, обращенные более широкой частью наружу, - в его нижней части. Кроме того, вместо представленных на чертеже средств осевой стяжки набора распорных и уплотнительных колец-заплечика на нижнем конце несущего стержня и клетки-переводника с контргайкой на верхнем конце - могут быть использованы, например, муфты, навинчиваемые на несущий стержень. The described plunger may have other versions (not shown in the drawing), for example, if necessary, the formation between the bearing rod and the set of rings of the hydraulic chamber in order to strengthen the pressure of the sealing rings to the inner surface of the cylinder due to the use of fluid pressure, the sealing rings facing the wider part to the bearing rod, they are placed in the upper part of the set, and the o-rings, facing the wider part outward, in its lower part. In addition, instead of the axial screed means shown in the drawing, a set of spacer and sealing shoulder rings at the lower end of the carrier rod and a cage with a lock nut at the upper end, for example, couplings screwed onto the carrier rod can be used.

В процессе работы глубинного штангового насоса плунжер совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре насоса (не показан), при этом набор распорных и уплотнительных колец 2 и 3 находится под воздействием усилия первоначальной их затяжки на несущем стержне 1 с помощью клетки-переводника 5 и усилия от действия давления перекачиваемой жидкости, величина которого при ходе плунжера вверх и вниз существенно различна, т.к. в первом случае она определяется практически высотой столба откачиваемой жидкости в насосных трубах и, следовательно, может быть очень большой, а во втором - только гидравлическим сопротивлением нагнетательного клапана, которое невелико, и следовательно, сравнительно невелико результирующее усилие от действия давления жидкости. Суммарным действием усилия первоначальной затяжки и усилия от действия давления перекачиваемой жидкости уплотнительные кольца 3 деформируются в радиальном направлении, при этом те из них, которые находятся в кольцевых канавках, расширяющихся в направлении наружной поверхности, прижимаются к внутренней поверхности цилиндра насоса и уплотняют зазор между плунжером (распорными кольцами 2) и цилиндром, а те, что находятся в кольцевых канавках, расширяющихся в направлении несущего стержня 1, прижимаются к несущему стержню и уплотняют зазор между несущим стержнем и распорными кольцами 2. В процессе работы уплотнительные кольца 3 в результате взаимодействия с внутренней поверхностью цилиндра насоса и наружной поверхностью несущего стержня 1 (последнее обусловлено отмеченными выше изменением действующего на набор колец усилия и вызываемой этим осцилляцией колец на несущем стержне) изнашиваются, однако за счет их деформации в радиальном направлении, как отмечено выше, обеспечивается в течение длительного времени надежное уплотнение зазоров как между плунжером и цилиндром, так и между несущим стержнем и набором колец. Благодаря поочередной установке уплотнительных колец 3, предназначенных для уплотнения наружного и внутреннего зазоров, достигается более равномерное распределение гидравлического давления по длине плунжера, а значит, и нагрузки на уплотнительные кольца, что способствует дополнительному повышению надежности их работы и срока службы. In the process of operation of the deep-well sucker rod pump, the plunger performs reciprocating motion in the pump cylinder (not shown), while the set of spacer and sealing rings 2 and 3 is under the influence of their initial tightening force on the bearing rod 1 using a transfer cage 5 and the force from the pressure of the pumped liquid, the value of which during the plunger up and down is significantly different, because in the first case, it is determined practically by the height of the column of pumped liquid in the pump pipes and, therefore, can be very large, and in the second, only by the hydraulic resistance of the discharge valve, which is small, and therefore, the resultant force from the action of the liquid pressure is relatively small. The combined action of the initial tightening force and the pressure from the pumped liquid pressure the sealing rings 3 are deformed in the radial direction, while those that are in the annular grooves expanding in the direction of the outer surface are pressed against the inner surface of the pump cylinder and seal the gap between the plunger ( spacer rings 2) and a cylinder, and those located in the annular grooves expanding in the direction of the bearing rod 1, are pressed against the bearing rod and seal the gap between the supporting rod and the spacer rings 2. During operation, the sealing rings 3 as a result of interaction with the inner surface of the pump cylinder and the outer surface of the bearing rod 1 (the latter is due to the above-mentioned change in the force acting on the set of rings and the ring oscillation on the bearing rod caused by this) wear out, however, due to their deformation in the radial direction, as noted above, reliable sealing of the gaps between the plunger and the cylinder, t to and between the support rod and a set of rings. Thanks to the alternate installation of the sealing rings 3, designed to seal the outer and inner clearances, a more uniform distribution of hydraulic pressure along the length of the plunger, and hence the load on the sealing rings, is achieved, which further enhances the reliability of their work and service life.

Claims

1. PLunger of a deep rod pump, including a tubular bearing rod with a seal made in the form of spacer rings mounted on it with the possibility of axial movement, the opposing ends of which are conical and form annular grooves expanding in the direction of the outer surface with trapezoidal sealing rings placed in them, facing the wider part outward, and coupling means with a compensation spring, characterized in that the sealing of the supporting rod is additionally removed It is indicated by a set of spacer rings mounted on it with the possibility of axial movement with conical oncoming ends that form annular grooves expanding in the direction of the bearing rod with trapezoidal sealing rings placed in them, facing the wider part to the bearing rod.

2. The plunger according to claim 1, characterized in that the annular grooves expanding in the direction of the bearing rod with trapezoidal sealing rings placed in them, facing the wider part to the bearing rod, and the annular grooves expanding in the direction of the outer surface of the spacer rings with they trapezoidal sealing rings facing the wider part out, are located alternately.