RU2062357C1

RU2062357C1 - Oil-well pump

Info

Publication number: RU2062357C1
Application number: RU92007696A
Authority: RU
Inventors: Борис Петрович Корнев; Сергей Николаевич Никифоров; Иван Иванович Шопов
Original assignee: Борис Петрович Корнев; Сергей Николаевич Никифоров; Иван Иванович Шопов
Priority date: 1992-11-24
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: oil-well pumps. SUBSTANCE: pump has plunger and suction and delivery valves. Cylinder is assembled of bushes located in casing. Subs are mounted at its ends. Distance between ends of subs exceeds total length of cylinder bushes. Length of plunger exceeds length of cylinder. Bushes are radially shifted. Angle of displacement over circumference of adjacent bushes ranges from 170 to 190 deg. They are movable relative to each other by amount of tolerable clearance in plunger-cylinder pair. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для откачки жидкости из скважины с помощью штанговой насосной установки. The invention relates to the oil industry and can be used for pumping fluid from a well using a sucker rod pump unit.

Известен скважинный насос, состоящий из составного втулочного цилиндра, плунжера и клапанов [1] В известном насосе втулки собраны в кожухе-трубе, отцентрированы на скалке и стянуты переводниками, навернутыми на концах кожуха. Сила стягивания втулок контролируется динамометрическим ключом во избежании их смещения и заклинивания плунжера. Known borehole pump, consisting of a composite sleeve cylinder, plunger and valves [1] In the known pump, the bushings are assembled in a casing-pipe, centered on a rolling pin and pulled together by sub, screwed at the ends of the casing. The pulling force of the bushings is controlled by a torque wrench in order to prevent their displacement and jamming of the plunger.

Недостатком насоса является то, что он имеет повышенные утечки жидкости в паре плунжер цилиндр, вызванные необходимостью увеличивать зазор в паре, чтобы обеспечить свободное перемещение плунжера в жестком цилиндре, состыкованном из отдельных втулок. Кроме того, несмотря на стяжку втулок, они могут сместиться при спуске насоса в скважину или во время их транспортировки, что также требует увеличения первоначального зазора. The disadvantage of the pump is that it has increased leakage of fluid in the pair of plunger-cylinder, caused by the need to increase the clearance in the pair to ensure free movement of the plunger in a rigid cylinder, docked from individual bushings. In addition, despite the coupling of the bushings, they can move when the pump is lowered into the well or during transportation, which also requires an increase in the initial clearance.

При свободном размещении втулок в кожухе, когда расстояние между торцами переводников превышает суммарную длину втулок, торцы плунжера и втулок должны иметь заходные фаски, чтобы исключить прямые удары торцов и, как следствие этого, заклинивание насоса. В этом случае герметичность насоса также невысока, т.к. для свободного входа плунжера во втулки во время каждого цикла работы насоса требуется широкоходовая посадка деталей, т.е. большой зазор между плунжером и втулками. Технической задачей, решаемой данным изобретением, является уменьшение утечек жидкости в паре плунжер цилиндр скважинного насоса. Это достигается тем, что в скважинном насосе, включающем плунжер, всасывающий и нагнетательный клапаны, составной цилиндр, собранный из втулок, размещенных в кожухе, на концах которого установлены переводники, расстояние между торцами которых превышает суммарную длину втулок цилиндра, согласно изобретению, плунжер выполнен большей длины, чем цилиндр, а втулки радиально смещены с углом смещения по окружности соседних втулок в пределах 170.190^oС и подвижны относительно друг друга на величину допустимого зазора в отработанной паре плунжер цилиндр.With the loose placement of the bushings in the casing, when the distance between the ends of the sub exceeds the total length of the bushings, the ends of the plunger and bushings must have entry chamfers to prevent direct impacts of the ends and, as a consequence, jamming of the pump. In this case, the tightness of the pump is also low, because for a free entry of the plunger into the bushings during each cycle of the pump operation, a wide-way fit of parts is required, i.e. large clearance between the plunger and the bushings. The technical problem solved by this invention is to reduce leakage of fluid in a pair of plunger cylinder well pump. This is achieved by the fact that in the well pump, which includes a plunger, suction and discharge valves, a composite cylinder assembled from bushings located in a casing, at the ends of which there are sub, the distance between the ends of which exceeds the total length of the cylinder bushings, according to the invention, the plunger is made larger lengths than the cylinder, and the bushings are radially offset with a displacement angle around the circumference of adjacent bushings in the range of 170.190 ^o C and are movable relative to each other by the size of the allowable gap in the exhausted pair of plunger lindr.

На фиг. 1 изображен скважинный насос; на фиг. 2 поперечное сечение насоса. In FIG. 1 shows a well pump; in FIG. 2 cross section of the pump.

Насос состоит из плунжера 1, кожуха 2, втулок 3 и 4 со стыком 5, пружин 6, переводников 7 и 8, клапанов 9 и 10. Цилиндр соединен с насосно-компрессорными трубами 11, подвешенными на устье скважины, а плунжер - со штангами 12, соединенными на устье скважины со станком-качалкой (на фиг. не показано). Радиально смещенная относительно оси насоса втулка одной стороной прижата к плунжеру, а с другой стороны образует с ним серповидную щель 13. На стыке втулок серповидная щель одной втулки частично перекрыта другой втулкой; неперекрытыми остаются два участка 14. Торцы втулок 3 и 4 шлифованы и перпендикулярны к оси, поэтому на стыке 5 радиального перетока жидкости не происходит. The pump consists of a plunger 1, a casing 2, bushings 3 and 4 with a joint 5, springs 6, sub 7 and 8, valves 9 and 10. The cylinder is connected to tubing 11 suspended at the wellhead, and the plunger with rods 12 connected at the wellhead with a rocking machine (not shown in FIG.). A sleeve radially displaced relative to the axis of the pump is pressed against the plunger on one side and, on the other hand, forms a crescent gap 13. At the junction of the bushes, the crescent gap of one sleeve is partially blocked by the other sleeve; two sections remain uncovered 14. The ends of the bushings 3 and 4 are polished and perpendicular to the axis, therefore, at the junction 5 of the radial fluid flow does not occur.

Переводники 7 и 8 навинчены на кожух 2 так, что они не зажимают втулки по торцам, а оставляют между ними зазор, достаточный для взаимного плотного перемещения втулок. Радиальная подвижность втулок ограничена толщиной слоя допустимого износа плунжера и втулки. Это позволяет максимально увеличить площадь торцевого контакта соседних втулок. The sub 7 and 8 are screwed onto the casing 2 so that they do not clamp the bushings at the ends, but leave a gap between them sufficient for mutual tight movement of the bushings. The radial mobility of the bushings is limited by the thickness of the allowable wear layer of the plunger and sleeve. This allows you to maximize the area of the end contact of adjacent bushings.

Величина неперекрытых участков 14 зависит от угла окружности, по которой приложены силы смещения соседних втулок. Наименьшие просветы, а следовательно, и утечки жидкости будут при угле 180^o. В этом случае площадь просветов составляет 32% от площади кольцевой щели между плунжером и втулкой. Уменьшение или увеличение угла до 10^o не сказывается существенно на приращении площади, а большие изменения приводят к значительному возрастанию просветов, достигая при 0^o и 360^o максимальной величины, равной площади полной серповидной щели. Радиальное смещение втулки может быть осуществлено различными способами, например, цилиндрической или плоской пружиной, постоянным магнитом и пр. На фиг. 1 и 2 как пример показаны две плоские пружины 6, прижимающие соседние втулки к плунжеру с противоположных сторон.The size of the uncovered sections 14 depends on the angle of the circle along which the bias forces of adjacent bushings are applied. The smallest gaps, and consequently, fluid leakage will be at an angle of 180 ^o . In this case, the area of the gaps is 32% of the area of the annular gap between the plunger and the sleeve. Reducing or increasing the angle to 10 ^o does not significantly affect the increment of the area, and large changes lead to a significant increase in gaps, reaching at 0 ^o and 360 ^{o the} maximum value equal to the area of the full crescent gap. The radial displacement of the sleeve can be carried out in various ways, for example, a cylindrical or flat spring, a permanent magnet, etc. In FIG. 1 and 2, as an example, two flat springs 6 are shown, pressing adjacent bushings to the plunger from opposite sides.

Насос работает следующим образом. При ходе плунжера 1 сверху вниз жидкость, находящаяся над закрытым приемным клапаном 10, проходит через открытый нагнетательный клапан 9 в трубы 11. При обратном ходе вверх нагнетательный клапан 9 закрывается, а приемный клапан 10 открывается. В результате этого возникает перепад давления, который приводит к подаче жидкости на поверхность и частичной утечке ее по щели между плунжером и цилиндром обратно в полость всасывания. The pump operates as follows. When the plunger 1 moves from top to bottom, the liquid located above the closed suction valve 10 passes through the open discharge valve 9 into the pipes 11. During the reverse stroke, the discharge valve 9 closes and the intake valve 10 opens. As a result of this, a pressure drop occurs, which leads to the supply of liquid to the surface and its partial leakage along the gap between the plunger and the cylinder back into the suction cavity.

В известном насосе щель между плунжером и цилиндром представляет собой кольцевой зазор по всей сопрягаемой длине. In the known pump, the gap between the plunger and the cylinder is an annular gap along the entire mating length.

В предложенном насосе имеется серповидная щель с большим числом местных гидравлических сопротивлений в виде внезапного сужения и расширения канала. Такой вид сопротивления дает дополнительную потерю напора в щели, что приводит к снижению расхода жидкости, т.е. к уменьшению утечек. The proposed pump has a crescent gap with a large number of local hydraulic resistances in the form of a sudden narrowing and expansion of the channel. This type of resistance gives an additional pressure loss in the gap, which leads to a decrease in fluid flow, i.e. to reduce leaks.

В процессе работы насоса происходит износ внутренней поверхности втулок и плунжера. Втулки перемещаются пружинами 6 и выбирают образующийся зазор в месте контакта. Перемещение соседних втулок навстречу друг другу по мере износа позволяет сохранять малое проходное сечение неперекрытых участков 14 на стыках 5 длительное время и тем самым продлевает срок работы насоса с уменьшенными утечками жидкости. During operation of the pump, the inner surface of the bushings and the plunger is worn. The bushings are moved by springs 6 and select the resulting gap at the contact point. Moving adjacent bushings towards each other as they wear out allows you to maintain a small bore section of the uncovered sections 14 at joints 5 for a long time and thereby extend the life of the pump with reduced fluid leaks.

По экспериментальным данным утечки жидкости в паре плунжер цилиндр с максимальным эксцентриситетом и 20-местными гидравлическими сопротивлениями указанного вида на 60.80% меньше, чем в паре с концентричным расположением плунжера в цилиндре и без местных сопротивлений. According to experimental data, fluid leakage in a pair of a plunger cylinder with a maximum eccentricity and 20-seater hydraulic resistances of this type is 60.80% less than when paired with a concentric arrangement of the plunger in the cylinder and without local resistances.

Claims

A downhole pump including a plunger, suction and discharge valves, a composite cylinder assembled from bushings located in a casing, at the ends of which there are adapters, the distance between the ends of which exceeds the total length of the cylinder bushings, characterized in that the plunger is made longer than the cylinder, and the bushings are radially offset with an angle of displacement around the circumference of adjacent bushings in the range of 170-190 ^o and are movable relative to each other by the amount of the allowable gap in the spent pair of plunger-cylinder.