RU2029887C1

RU2029887C1 - Hydraulically operated pump

Info

Publication number: RU2029887C1
Authority: RU
Inventors: А.С. Зверев; В.Ю. Артамонов; В.В. Крупин
Original assignee: Зверев Александр Сергеевич
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: pump engineering. SUBSTANCE: housing is separated into driving and working chambers of the engine and pump by cross-pieces. Pistons mounted on the common rod are received in the chambers. Valving unit of the feeding chamber of the engine is received in a sleeve. An additional chamber is defined by the housing bottom and working chamber of the pump. The additional chamber is separated from the working chamber by the additional cross-piece. One end of the rod is received in this chamber and the other one is received in the feeding chamber. The rod is provided with a passage and spring-loaded with adjusting spring with respect to the housing bottom. The unit has a sleeve provided with two projections. Springs are interposed between the projections for alternative interaction with the bottom of the sleeve and the top face of the rod. A step recess is made in the bottom part of the sleeve. The recess and the top projection can define a brake space. There is a passage in the wall of the sleeve directed from the recess bottom to the feeding chamber. A float ring is interposed between the passage and brake space for periodic connection of the space with the feeding chamber. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для подъема жидкости из скважины. The invention relates to the oil industry for lifting fluid from a well.

Известен погружной поршневой насос с гидроприводом и клапанным распределителем рабочей среды [1]. Known submersible piston pump with hydraulic drive and valve distributor of the working medium [1].

Большое количество подвижных соединений в конструкции снижает стабильность работы насоса в скважинных условиях, для которых характерны широкий диапазон давлений и загрязненная среда. A large number of movable joints in the design reduces the stability of the pump in borehole conditions, which are characterized by a wide range of pressures and a contaminated environment.

Наиболее близким по технической сущности является гидроприводной насос, содержащий корпус, разделенный перемычками на приводные и рабочие камеры двигателя и насоса, в которых установлены поршни двигателя и насоса, выполненные на одном штоке, а также камеру запитки двигателя с клапанным гидроаппаратом, установленным в стакане, и канал в корпусе для слива приводной среды двигателя [2]. The closest in technical essence is a hydraulic drive pump, comprising a housing separated by jumpers on the drive and working chambers of the engine and pump, in which the pistons of the engine and pump are installed on the same rod, as well as the engine power chamber with a valve hydraulic unit installed in the glass, and a channel in the housing for draining the drive medium of the engine [2].

Кольцевые клапаны гидроаппарата, имеющие по две запорные поверхности ненадежны в загрязненных средах. Высоки ударные нагрузки на элементах переключения при высоких скоростях поршня, т. к. клапаны гидравлически не разгружены. Hydraulic valve annular valves having two locking surfaces are unreliable in contaminated environments. High impact loads on the switching elements at high piston speeds, because the valves are not hydraulically unloaded.

Задача, решаемая изобретением - увеличение надежности насоса в условиях загрязненной среды скважины. The problem solved by the invention is to increase the reliability of the pump in a polluted well environment.

Эта задача решается гидроприводным насосом, содержащим корпус, разделенный перемычками на приводные и рабочие камеры двигателя и насоса, в которых установлены поршни двигателя и насоса, выполненные на одном штоке, а также камеру запитки двигателя с клапанным гидроаппаратом, установленным в стакане, и канал в корпусе для слива приводной среды двигателя, в котором согласно изобретению между дном корпуса и рабочей камерой насоса образована дополнительная камера, отделенная от последней дополнительной перемычкой, при этом один конец штока расположен в этой камере, другой - в камере запитки двигателя, а шток снабжен сквозным каналом и нагружен установочной пружиной относительно дна корпуса, клапанный гидроаппарат выполнен в виде гильзы, снабженной двумя выступами, между которыми с возможностью взаимодействия гильзы с дном стакана и верхним торцом штока установлены встречные пружины, в нижней части стакана выполнена ступенчатая выточка с возможностью образования с верхним выступом гильзы тормозной полости, при этом в стенке стакана к камере запитки выполнен канал от дна выточки, а между тормозной полостью и каналом установлено плавающее кольцо для периодического соединения ее с камерой запитки двигателя. This problem is solved by a hydraulic drive pump, comprising a housing separated by jumpers on the drive and working chambers of the engine and pump, in which the pistons of the engine and pump are installed, made on the same rod, as well as the engine power chamber with a valve hydraulic unit installed in the glass, and a channel in the housing for draining the drive medium of the engine, in which according to the invention between the bottom of the housing and the working chamber of the pump an additional chamber is formed, separated from the last additional jumper, with one end of the rod located in this chamber, the other in the engine power chamber, and the stem is provided with a through channel and loaded with an installation spring relative to the bottom of the housing, the valve hydraulic valve is made in the form of a sleeve equipped with two protrusions, between which the sleeve with the bottom of the glass and the upper end of the rod are installed counter springs, in the lower part of the glass there is a stepped undercut with the possibility of forming a brake cavity sleeve with the upper protrusion, while in the glass wall to the feeding chamber a channel is made from the bottom to point, and the cavity between the brake and the floating ring channel installed for periodic its junction with the cam powering the motor.

На фиг. 1 изображен гидроприводной насос, общий вид; на фиг.2 - узел I на фиг.1, в разрезе; на фиг.3 - плавающее кольцо с окнами, расположенное в тормозной полости. In FIG. 1 shows a hydraulic drive pump, general view; figure 2 - node I in figure 1, in section; figure 3 - floating ring with windows located in the brake cavity.

Насос содержит корпус 1, разделенный перемычками 2-5 на камеры. В камере между перемычками 4 и 5 установлен поршень 6 насоса, а в камере между перемычками 4 и 3 установлен поршень 7 гидродвигателя. Поршни насоса и гидродвигателя соединены штоком 8 со сквозным каналом 9. Нижняя часть штока 8 расположена в дополнительной камере между дном корпуса и дополнительной перегородкой 5 и отсюда он подпружинен относительно корпуса установочной пружиной 10. Верхний торец 11 штока расположен между перемычками 3 и 2, т. е. в камере 12 запитки гидродвигателя. На торце 11 выполнено седло клапанного гидроаппарата 13. Затвор 14, который выполнен на гильзе 13 гидроаппарата, выполнен ступенчатым со стороны камеры 12 и ступенчатым внутри, т. е. канал 15 гильзы гидроаппарата 13 снабжен выступом 16. Гильза 13 смонтирована в стакане 17. Гидроаппарат снабжен тормозным устройством: выступом 18 на теле клапана и тормозной полостью 19 в виде ступенчатой выточки. Тормозная полость 19 открыта со стороны выступа 18, а с противоположной стороны (дна) сообщена каналом 20 с камерой 12 запитки и снабжена плавающим кольцом 21 с окнами 22 (см. фиг.3), не совпадающими с каналом 20. Полость 23 стакана снабжена сливным каналом 24. Гильза 13 гидроаппарата нагружена встречными пружинами 25 и 26. Подвод рабочей среды к гидродвигателю в подпоршневое пространство 27 осуществляется через канал 9 штока и окна 28 в стенке штока 8, при этом надпоршневое пространство 29 снабжено сливным каналом 30. The pump contains a housing 1, separated by jumpers 2-5 on the camera. A piston 6 of the pump is installed in the chamber between the jumpers 4 and 5, and a piston 7 of the hydraulic motor is installed in the chamber between the jumpers 4 and 3. The pistons of the pump and the hydraulic motor are connected by a rod 8 with a through channel 9. The lower part of the rod 8 is located in the additional chamber between the bottom of the housing and the additional partition 5 and from here it is spring-loaded relative to the housing by the installation spring 10. The upper end 11 of the rod is located between the jumpers 3 and 2, i.e. e. in the chamber 12 of the power supply of the hydraulic motor. At the end 11, a saddle of the hydraulic valve unit 13 is made. The shutter 14, which is made on the sleeve of the hydraulic unit 13, is made stepped from the side of the chamber 12 and is stepped inside, that is, the channel 15 of the hydraulic unit sleeve 13 is provided with a protrusion 16. The sleeve 13 is mounted in a glass 17. The hydraulic unit equipped with a brake device: a protrusion 18 on the valve body and a brake cavity 19 in the form of a stepped groove. The brake cavity 19 is open from the side of the protrusion 18, and on the opposite side (bottom) is communicated by the channel 20 with the feed chamber 12 and is equipped with a floating ring 21 with windows 22 (see figure 3) that do not coincide with the channel 20. The cavity 23 of the glass is equipped with a drain channel 24. The sleeve 13 of the hydraulic unit is loaded with counter springs 25 and 26. The supply of the working medium to the hydraulic motor in the under-piston space 27 is carried out through the channel 9 of the rod and the window 28 in the wall of the rod 8, while the over-piston space 29 is provided with a drain channel 30.

Насос устройства двойного действия, поэтому подпоршневое 31 и надпоршневое 32 пространства через обратные клапаны 33 и 34 сообщены со скважинным пространством. The pump is a double-acting device, therefore, the under-piston 31 and the over-piston 32 spaces are connected through the check valves 33 and 34 with the borehole space.

Гидроприводной насос может устанавливаться в скважине, преимущественно для добычи нефти, по двум вариантам. По первому варианту корпус должен быть снабжен пакерами. По второму варианту гидроприводной насос монтируется с двумя насосно-компрессорными трубами, установленными коаксиально либо параллельно. The hydraulic pump can be installed in the well, mainly for oil production, in two ways. According to the first option, the case should be equipped with packers. In the second embodiment, the hydraulic drive pump is mounted with two tubing installed coaxially or in parallel.

Работает насос следующим образом. The pump operates as follows.

Гидродвигатель и насос в устройстве совмещены, поэтому движение штока 8 вниз сопровождается вытеснением жидкости (нефти) из подпоршневого пространства 31 насоса и поступление ее в надпоршневое 32 через канал с обратным клапаном 34. При движении штока 8 вверх жидкость вытесняется из надпоршневого пространства 32 и поступает из забоя в подпоршневое пространство 31. The hydraulic motor and the pump in the device are combined, so the movement of the rod 8 down is accompanied by the displacement of the liquid (oil) from the sub-piston space 31 of the pump and its entry into the supra-piston 32 through the channel with the check valve 34. When the rod 8 moves up, the fluid is forced out of the over-piston space 32 and comes from face in the piston space 31.

В исходном положении шток 8 находится под действием установочной пружины 10 в верхнем положении и взаимодействует с гидроаппаратом. Гильза 13 гидроаппарата расположена в камере 12 запитки в определенном встречными пружинами 25 и 26 положении. Рабочая среда поступает в камеру 12 запитки и воздействует на торец 11 штока 8. Подпоршневая полость 27 в это время сообщена со сливом каналами 28, 9, 15 и 24. Под воздействием давления среды из полости 12 на торец 11 штока 8 последний перемещается вниз до тех пор, пока нагрузка от пружины 25 не превзойдет нагрузки от давления среды на затвор 14. Шток 8 гидродвигателя увлекает за собой и поршень 6 насоса. Совместное движение гильзы 13 гидродвигателя с штоком 8 прерывается пружиной 25. Под ее воздействием гильза 13 отрывается от штока 8 и резко перемещается в стакан 17, где поджимается к его дну давлением жидкости на выступ 16. В этом положении гильзы сливной канал 24 отсекается от внутренней полости корпуса 1. In the initial position, the rod 8 is under the action of the installation spring 10 in the upper position and interacts with the hydraulic unit. The sleeve 13 of the hydraulic unit is located in the chamber 12 of the power supply in a certain counter-springs 25 and 26 position. The working medium enters the supply chamber 12 and acts on the end face 11 of the rod 8. The reciprocating cavity 27 is in communication with the discharge channels 28, 9, 15 and 24. At the same time, under the influence of the pressure of the medium from the cavity 12, the end 11 of the rod 8 moves down to while the load from the spring 25 does not exceed the load from the pressure of the medium on the shutter 14. The rod 8 of the hydraulic motor carries with it the piston 6 of the pump. The joint movement of the sleeve 13 of the hydraulic motor with the rod 8 is interrupted by the spring 25. Under its influence, the sleeve 13 breaks away from the rod 8 and abruptly moves into the glass 17, where it is pressed to its bottom by the fluid pressure on the protrusion 16. In this position of the sleeve, the drain channel 24 is cut off from the internal cavity housing 1.

Скорость гильзы 13 гасится специальным тормозным устройством в верхней части траектории. Выступ 18 гильзы 13 входит в полость 19 и вытесняет оттуда жидкость в направлении, противоположном движению гильзы, кольцо 21 прижимается к дну полости и перекрывает канал 20. Кинетическая энергия гильзы 13 расходуется на вытеснение жидкости из полости 19. При размыкании штока с гильзой гидроаппарат открывает доступ рабочей среды (по каналу 9 и окно 28) в подпоршневое пространство 27 гидродвигателя. Рабочая среда устремляется в пространство 27 и взводит шток. Надпоршневое пространство 29 постоянно сообщено со сливным каналом 30. Шток движется вверх до контакта с затвором 14. При изоляции нижней поверхности затвора 14 от камеры 12 гильза 13 резко (без пульсаций) вводится давлением жидкости в канал 9 до упора. Затвор 14 выполнен гидравлически неуравновешенным, чем и объясняется восприятие им давления жидкости. При стыковке штока с гидроаппаратом 13, последний сдвигается. Сдвигается и выступ 18 в полости 19, вследствие чего в ней создается пониженное давление, и плавающее кольцо 21 смещается под действием перепада давления. Открывается доступ жидкости по каналу 20, и через окна 22 в полость 19, чем ликвидируется перепад давления на выступ 18. В результате чего повышается быстрота и надежность схлапывания штока 8 с гидроаппаратом 13, а также начало обратного движения штока. Канал 9 изолируется от камеры 12, и под воздействием жидкости на торец штока 8 последний движется вниз, увлекая поршень 6 насоса. Повторяется следующий цикл. The speed of the sleeve 13 is extinguished by a special braking device in the upper part of the trajectory. The protrusion 18 of the sleeve 13 enters the cavity 19 and displaces the fluid from there in the opposite direction to the movement of the sleeve, the ring 21 is pressed to the bottom of the cavity and closes the channel 20. The kinetic energy of the sleeve 13 is spent on displacing the fluid from the cavity 19. When the rod opens with the sleeve, the hydraulic unit opens access working medium (on channel 9 and window 28) into the under-piston space 27 of the hydraulic motor. The working medium rushes into the space 27 and cock the rod. The over-piston space 29 is constantly in communication with the drain channel 30. The rod moves upward until it contacts the valve 14. When the bottom surface of the valve 14 is isolated from the chamber 12, the sleeve 13 is abruptly (without pulsations) introduced by the fluid pressure into the channel 9 until it stops. The shutter 14 is hydraulically unbalanced, which explains its perception of fluid pressure. When docking the rod with the hydraulic device 13, the latter is shifted. The protrusion 18 in the cavity 19 also shifts, as a result of which a reduced pressure is created in it, and the floating ring 21 is displaced under the influence of a pressure differential. The fluid is opened through the channel 20, and through the windows 22 into the cavity 19, thereby eliminating the pressure drop across the protrusion 18. As a result, the speed and reliability of the collapse of the rod 8 with the hydraulic unit 13 is increased, as well as the beginning of the reverse movement of the rod. Channel 9 is isolated from the chamber 12, and under the influence of liquid on the end face of the rod 8, the latter moves downward, entraining the piston 6 of the pump. The next cycle repeats.

Claims

A HYDRAULIC PUMP pump, comprising a housing separated by jumpers on the drive and working chambers of the engine and pump, in which the pistons of the engine and pump are installed on the same rod, as well as a power supply chamber with a valve hydraulic unit installed in the glass, and a channel for draining the drive medium of the engine characterized in that between the bottom of the casing and the working chamber of the pump an additional chamber is formed, separated from the last by an additional jumper, with one end of the rod located in this chamber and the other in the chamber e is the engine’s supply, and the rod is provided with a channel and loaded with an installation spring relative to the bottom of the body, the valve hydraulic unit includes a sleeve equipped with two protrusions, between which with the possibility of alternating interaction of the sleeve with the bottom of the glass and the upper end of the rod, counter springs are installed, a step recess is made in the lower part of the glass with the possibility of forming with the upper protrusion of the sleeve of the brake cavity, while in the wall of the glass to the washing chamber a channel is made from the bottom of the undercut, and between the channel and the brake cavity A floating ring has been installed to periodically connect it to the engine power chamber.