RU217344U1

RU217344U1 - Plug-in design sucker rod pump

Info

Publication number: RU217344U1
Application number: RU2023102141U
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Белов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-03-28

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в компоновке скважинных штанговых насосных установок глубинных насосов вставной конструкции. Штанговый глубинный насос вставной конструкции включает цилиндр, плунжер, направляющую штока плунжера, шток плунжера, всасывающий и нагнетательный клапаны. Всасывающий и нагнетательный клапаны состоят из корпуса, шарика и седла. Штанговый глубинный насос выполнен с возможностью присоединения к замковой опоре, установленной в колонне насосно-компрессорных труб. Между корпусом всасывающего клапана и плунжером размещена нижняя пружина с защитными шайбами. Защитные шайбы соединены с нижней пружиной стальной проволокой. Защитные шайбы выполнены с внешней конической поверхностью, взаимодействующей с нижней пружиной. На штоке плунжера между плунжером и направляющей штока установлена верхняя пружина. Нижняя и верхняя пружины прочностью обеспечивают полуторакратный запас от веса колонны насосно-компрессорных труб. Пружины и защитные шайбы выполнены с внутренним диаметром не менее внутреннего диаметра седла всасывающего клапана. Обеспечивается повышение надежности штангового глубинного насоса вставной конструкции, увеличение межремонтного периода насоса, удобство эксплуатации и обслуживания устройства. 3 ил.

The utility model relates to the oil industry and can be used in the layout of downhole sucker rod pumping units of plug-in deep pumps. The rod deep-well pump of the plug-in design includes a cylinder, a plunger, a plunger rod guide, a plunger rod, suction and discharge valves. Suction and discharge valves consist of a body, ball and seat. The sucker rod pump is made with the possibility of being connected to the locking support installed in the tubing string. Between the body of the suction valve and the plunger there is a lower spring with protective washers. The protective washers are connected to the lower spring with steel wire. Protective washers are made with an outer conical surface interacting with the lower spring. An upper spring is installed on the plunger rod between the plunger and the rod guide. The strength of the lower and upper springs provides one and a half times the weight of the tubing string. Springs and protective washers are made with an inner diameter not less than the inner diameter of the suction valve seat. EFFECT: increased reliability of the plug-in design sucker rod pump, increased overhaul period of the pump, ease of operation and maintenance of the device. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована в компоновке скважинных штанговых насосных установок (СШНУ) глубинных насосов вставной конструкции.The utility model relates to the oil industry and can be used in the layout of downhole rod pumping units (SSHNU) of plug-in deep-well pumps.

Добыча нефти с помощью СШНУ, является наиболее распространённым способом добычи нефти, в том числе с помощью насосов вставной конструкции. Их преимуществом является возможность замены насоса на колонне насосных штанг без подъема колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). При этом при эксплуатации СШНУ одной из проблем является повреждение узлов штангового насоса при сползании, скидывании канатной подвески, неверной подгонке плунжера, когда происходит работа с нижним или верхним стуком.Oil production with the help of SSHPU is the most common method of oil production, including using plug-in pumps. Their advantage is the ability to replace the pump on the sucker rod string without lifting the tubing string. At the same time, during the operation of the SSPU, one of the problems is damage to the sucker-rod pump units during slipping, dropping off the rope suspension, incorrect fitting of the plunger when working with a lower or upper knock.

Известен погружной насос (патент RU № 14616, МПК F04B 47/04, опубл. 10.08.2000 в бюл. № 22), содержащий корпус, подпружиненные относительно корпуса приводной и насосный поршни (плунжеры), размещенные соответственно в приводной и насосной камерах и связанные между собой посредством штока с шарнирным соединением, установленную на штоке между ограниченно подвижными опорными кольцами рабочую пружину, расположенные вдоль оси насоса впускной и выпускной клапаны, а также каналы, гидравлически сообщающие насосную камеру со скважиной и затрубным пространством. Впускной канал сообщает насосную камеру со скважиной, выпускной канал сообщает насосную камеру с кольцевым пространством между корпусом насоса и стенками водоподъемного канала, причем пластовые воды в скважине и в водоподъемном канале разобщены.A submersible pump is known (patent RU No. 14616, IPC F04B 47/04, published on August 10, 2000 in bull. No. 22), containing a housing, spring-loaded relative to the housing, drive and pump pistons (plungers), placed respectively in the drive and pump chambers and connected between themselves by means of a rod with a swivel joint, a working spring mounted on the rod between limited movable support rings, inlet and outlet valves located along the axis of the pump, as well as channels that hydraulically communicate the pumping chamber with the well and the annulus. The inlet channel communicates the pumping chamber with the well, the outlet channel communicates the pumping chamber with the annular space between the pump housing and the walls of the water-lifting channel, and the formation waters in the well and in the water-lifting channel are separated.

Недостатками данного насоса являются:The disadvantages of this pump are:

- сложность конструкции, что снижает надежность устройства;- the complexity of the design, which reduces the reliability of the device;

- низкая работоспособность устройства, связанная с разрушением пружины, которая не выдерживает разнонаправленные нагрузки, испытываемые вследствие соединения приводного и насосного поршней;- low performance of the device associated with the destruction of the spring, which does not withstand multidirectional loads experienced due to the connection of the drive and pump pistons;

- низкая надежность работы, связанная с повреждением узлов насоса при сползании, скидывании канатной подвески, а также неверной подгонки плунжера при работе с нижним стуком, когда узлы плунжера и цилиндра соударяются и изнашиваются.- low reliability of operation associated with damage to the pump assemblies during slipping, throwing off the rope suspension, as well as incorrect fit of the plunger when working with a bottom knock, when the plunger and cylinder assemblies collide and wear out.

Известен глубинный штанговый насос (патент RU № 2211373, МПК F04B 47/00, опубл. 27.08.2003 в бюл. № 24), содержащий соединенный с колонной насосно-компрессорных труб цилиндр с приемным каналом, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения полый, соединенный с приводной колонной насосных штанг посредством штока с центратором и переходника плунжер, расположенный в нижнем конце плунжера, нагнетательный клапан с размещенным в корпусе последнего над седлом шариком, отличающийся тем, что он снабжен преобразователем направления движения колонны насосных штанг с возможностью действия в пределах рабочего хода нагнетательного клапана, соединенным с колонной насосных штанг с одной стороны, а с другой со штоком, снабженным амортизатором, изолированным от влияния агрессивной среды, причем приемный канал в цилиндре расположен на уровне, обеспечивающем слив жидкости из насосно-компрессорных труб при посадке плунжера на нижний упор.Known deep-well pump (patent RU No. 2211373, IPC F04B 47/00, publ. 27.08.2003 in bull. No. 24), containing a cylinder connected to a tubing string with a receiving channel, located in the cylinder with the possibility of reciprocating motion hollow, connected to the drive string of sucker rods by means of a rod with a centralizer and an adapter, a plunger located at the lower end of the plunger, a discharge valve with a ball located in the body of the latter above the seat, characterized in that it is equipped with a converter of the direction of movement of the string of sucker rods with the ability to operate within stroke of the discharge valve, connected to the pump rod string on one side, and on the other side with a rod equipped with a shock absorber isolated from the influence of an aggressive environment, moreover, the intake channel in the cylinder is located at a level that ensures that fluid is drained from the tubing when the plunger is seated on bottom stop.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

- сложность конструкции из-за большого количества сложных элементов, что снижает надежность устройства;- the complexity of the design due to the large number of complex elements, which reduces the reliability of the device;

- штанговый насос имеет невставную конструкцию (цилиндр соединен с колонной НКТ), поэтому замена насоса без подъема и спуска НКТ невозможна, что увеличивает продолжительность подземного ремонта;- the rod pump has a non-inserted design (the cylinder is connected to the tubing string), so replacing the pump without lifting and lowering the tubing is impossible, which increases the duration of underground repairs;

- низкая надежность работы, связанная с повреждением узлов насоса при сползании, скидывании канатной подвески, а также неверной подгонки плунжера при работе с нижним стуком, так как преобразователь направления движения колонны насосных штанг быстро выйдет из строя.- low reliability of operation associated with damage to the pump components during slipping, dropping of the rope suspension, as well as improper fit of the plunger when working with a bottom knock, since the pump rod string direction converter will quickly fail.

Наиболее близким по технической сущности является штанговый насос вставной конструкции (ОАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы, Каталог, ред. 5-2009), состоящий из сплошного цилиндра, присоединенных с обоих концов к цилиндру при помощи резьбовых соединений удлинительных муфт, присоединенного к нижней удлинительной муфте при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана, а также одинарного плунжера расположенного в цилиндре, с присоединенным к его верхней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана, причем спуск насоса в колонне насосно-компрессорных труб осуществляется на колонне насосных штанг, а крепление насоса в колонне насосно-компрессорных труб производится с использованием якорного башмака, присоединенного при помощи резьбовых соединений к колонне насосно-компрессорных труб.The closest in technical essence is a plug-in rod pump (JSC Izhneftemash, Deep Rod Pumps, Catalog, ed. 5-2009), consisting of a solid cylinder connected at both ends to the cylinder using threaded connections of extension couplings attached to the bottom an extension coupling using a threaded connection of the suction valve assembly, as well as a single plunger located in the cylinder, with a discharge valve assembly attached to its upper part by means of a threaded connection, and the pump is lowered in the tubing string on the sucker rod string, and the pump is fixed in the tubing string is carried out using an anchor shoe connected by threaded connections to the tubing string.

Недостатком данного насоса является низкая надежность работы, связанная с повреждением узлов насоса при сползании, скидывании канатной подвески, а также неверной подгонки плунжера при работе с нижним стуком или верхним стуком, когда узлы плунжера и цилиндра соударяются и изнашиваются.The disadvantage of this pump is the low reliability of operation associated with damage to the pump assemblies during slipping, dropping of the rope suspension, as well as improper fit of the plunger when working with a bottom knock or top knock, when the plunger and cylinder assemblies collide and wear out.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности штангового глубинного насоса вставной конструкции за счет снижения ударно-динамической нагрузки на узлы насоса в нижнем и верхнем положении плунжера, увеличение межремонтного периода насоса, удобстве эксплуатации и обслуживании устройства.The technical result of the utility model is to increase the reliability of a plug-in sucker rod pump by reducing the shock-dynamic load on the pump units in the lower and upper positions of the plunger, increasing the overhaul period of the pump, and ease of operation and maintenance of the device.

Технический результат достигается штанговым глубинным насосом вставной конструкции, включающим цилиндр, плунжер, направляющая штока плунжера, шток плунжера, всасывающий и нагнетательный клапаны, состоящие из корпуса, шарика и седла, при этом штанговый глубинный насос выполнен с возможностью присоединения к замковой опоре, установленной в колонне насосно-компрессорных труб.The technical result is achieved by a sucker rod pump of a plug-in design, including a cylinder, a plunger, a plunger rod guide, a plunger rod, suction and discharge valves, consisting of a body, a ball and a seat, while the sucker rod pump is configured to be attached to a lock support installed in the column tubing.

Новым является то, что между корпусом всасывающего клапана и плунжером размещена нижняя пружина с защитными шайбами, соединенные с нижней пружиной стальной проволокой, при этом защитные шайбы выполнены с внешней конической поверхностью, взаимодействующей с нижней пружиной, на штоке плунжера между плунжером и направляющей штока установлена верхняя пружина, при этом нижняя и верхняя пружины прочностью обеспечивают полуторакратный запас от веса колонны насосно-компрессорных труб, а также пружины и защитные шайбы выполнены с внутренним диаметром не менее внутреннего диаметра седла всасывающего клапана.What is new is that between the suction valve body and the plunger there is a lower spring with protective washers connected to the lower spring with steel wire, while the protective washers are made with an external conical surface interacting with the lower spring, on the plunger rod between the plunger and the rod guide there is an upper a spring, while the lower and upper springs with strength provide one and a half times the weight of the tubing string, and the springs and protective washers are made with an inner diameter not less than the inner diameter of the suction valve seat.

На фиг. 1-3 изображена схема предлагаемого насоса, где цилиндр – 1, плунжер - 2, направляющая штока плунжера - 3, шток плунжера - 4, всасывающий клапан, состоящий из корпуса - 5, шарика - 6 и седла – 7, нагнетательный клапан, состоящий из корпуса 8, шарика 9 и седла 10, нижняя пружины 11, защитные шайбы 12^/, 12^//, верхняя пружина 13.In FIG. 1-3 shows a diagram of the proposed pump, where the cylinder is 1, the plunger is 2, the plunger rod guide is 3, the plunger rod is 4, the suction valve, consisting of a body - 5, a ball - 6 and a seat - 7, a discharge valve, consisting of body 8, ball 9 and seat 10, lower spring 11, protective washers 12 ^/ , 12 ^// , upper spring 13.

Штанговый глубинный насос вставной конструкции содержит цилиндр 1, плунжер 2, направляющую штока плунжера 3, шток плунжера 4, всасывающий и нагнетательный клапаны, состоящие из корпуса 5, 8, шарика 6, 9 и седла 7, 10 соответственно. При этом штанговый глубинный насос выполнен с возможностью присоединения к замковой опоре (на фиг. 1-3 не обозначена), установленной в колонне насосно-компрессорных труб (на фиг. не обозначена).The rod-type deep-well pump of the plug-in design contains a cylinder 1, a plunger 2, a plunger rod guide 3, a plunger rod 4, suction and discharge valves, consisting of a body 5, 8, a ball 6, 9 and a seat 7, 10, respectively. When this sucker rod pump is made with the possibility of attaching to the castle support (not marked in Fig. 1-3) installed in the tubing string (not marked in Fig.).

Между корпусом всасывающего клапана 5 и плунжером 2 размещена нижняя пружина 11 с защитными шайбами 12^/, 12^//, соединенные с нижней пружиной 11 стальной проволокой (на фиг. 1-3 не показано). Защитные шайбы 12^/, 12^// позволяют оперативно очистить насос при засорении методом встряхивания клапанов переподгонкой устьевого штока в нижнее положение, при этом способствует уменьшению истирания, износа поверхности корпуса 5 всасывающего клапана, а также приводит к увеличению межремонтного периода насоса, удобству эксплуатации и обслуживания устройства.Between the suction valve body 5 and the plunger 2 there is a lower spring 11 with protective washers 12 ^/ , 12 ^// connected to the lower spring 11 with steel wire (not shown in Fig. 1-3). Protective washers 12 ^/ , 12 ^// allow you to quickly clean the pump in case of clogging by shaking the valves by refitting the wellhead rod to the lower position, while helping to reduce abrasion, wear on the surface of the body 5 of the suction valve, and also leads to an increase in the overhaul period of the pump, ease of operation and maintenance devices.

При этом защитные шайбы 12^/, 12^//выполнены с внешней конической поверхностью, взаимодействующей с нижней пружиной 11.In this case, the protective washers 12 ^/ , 12 ^// are made with an outer conical surface interacting with the lower spring 11.

На штоке плунжера 4 между плунжером 2 и направляющей штока 3 установлена верхняя пружина 13.An upper spring 13 is installed on the plunger rod 4 between the plunger 2 and the rod guide 3.

Нижняя 11 и верхняя 13 пружины позволяют смягчить ударные нагрузки и снизить повреждение узлов насоса в случае скидывания или сползания канатной подвески, или неверной подгонки плунжера до ее обнаружения и корректировки, как при нижнем, так и при верхнем стуке, что обеспечивает надежность конструкции насоса.The lower 11 and upper 13 springs make it possible to mitigate shock loads and reduce damage to the pump components in the event of a rope suspension slipping or slipping, or improper fitting of the plunger before it is detected and corrected, both at the bottom and at the top knock, which ensures the reliability of the pump design.

При этом нижняя 11 и верхняя 13 пружины прочностью обеспечивают полуторакратный запас от веса колонны насосно-компрессорных труб для исключения разрушение пружин, что обеспечивает надежность конструкции насоса.At the same time, the lower 11 and upper 13 springs with strength provide one and a half times the weight of the tubing string to prevent the destruction of the springs, which ensures the reliability of the pump design.

Пружины 11, 13 и защитные шайбы 12^/, 12^// выполнены с внутренним диаметром не менее внутреннего диаметра седла 7 всасывающего клапана, что сохраняет пропускную способность клапана, и как следствие сохраняет коэффициент полезного действия насоса.Springs 11, 13 and protective washers 12 ^/ , 12 ^// are made with an inner diameter not less than the inner diameter of the seat 7 of the suction valve, which preserves the valve capacity and, as a result, preserves the efficiency of the pump.

Предлагаемый насос работает следующим образом.The proposed pump works as follows.

Насос с установленными пружинами 11 и 13 спускают на колонне насосно-компрессорных труб, фиксируют в якорном башмаке, далее производят подгонку плунжера 2. При подгонке плунжер 2 опускается до касания о всасывающий клапан с разгрузкой на нижнюю пружину 11. После этого плунжер 2 приподнимают на определенную высоту (200 мм), учитывающую растяжение насосных штанг, затем устанавливают необходимую длину хода полированного штока станка-качалки, не превышающей максимальную длину хода штангового глубинного насоса вставной конструкции, спущенного в скважину, после чего СШНУ запускают в работу.The pump with installed springs 11 and 13 is lowered on the tubing string, fixed in the anchor shoe, then the plunger 2 is adjusted. height (200 mm), taking into account the stretching of the pumping rods, then set the required stroke length of the polished rod of the pumping unit, not exceeding the maximum stroke length of the plug-in sucker rod pump, lowered into the well, after which the SSPU is put into operation.

При работе штангового глубинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, производят подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При этом поток жидкости проходит через седло 7 всасывающего клапана, пружину 11 и защитные шайбы 12^/ и 12^//и далее через нагнетательный клапан плунжера 2 поступает в полость колонны насосно-компрессорных труб.During operation of a sucker rod pump, driven by a drive through a string of sucker rods, products are lifted along the string of tubing. In this case, the fluid flow passes through the seat 7 of the suction valve, the spring 11 and the protective washers 12 ^/ and 12 ^// and then through the discharge valve of the plunger 2 enters the cavity of the tubing string.

В случае необходимости проведения реанимационных работ из-за засорения всасывающего и нагнетательного клапанов установленные пружины 11 и 13 позволяют провести данные операции, что потребует произвести переподгонку (опускание) плунжера 2 немного в большем значении, чем для стандартных насосов. В то же время пружины 11 и 13 обеспечат дополнительные колебания узлов насоса при проведении реанимационных работ и увеличит их эффективность, что также увеличивает межремонтный период насоса, удобство эксплуатации и обслуживании устройства.If it is necessary to carry out resuscitation work due to clogging of the suction and discharge valves, the installed springs 11 and 13 allow these operations to be carried out, which will require refitting (lowering) plunger 2 a little more than for standard pumps. At the same time, springs 11 and 13 will provide additional oscillations of the pump units during resuscitation and increase their efficiency, which also increases the overhaul period of the pump, ease of operation and maintenance of the device.

Предлагаемая конструкция повышает надежность штангового глубинного насоса вставной конструкции за счет снижения ударно-динамической нагрузки на узлы насоса в нижнем и верхнем положении плунжера, увеличении межремонтного периода насоса, удобстве эксплуатации и обслуживании устройства.The proposed design improves the reliability of the plug-in sucker rod pump by reducing the shock-dynamic load on the pump units in the lower and upper positions of the plunger, increasing the overhaul period of the pump, and ease of operation and maintenance of the device.

Claims

Rod deep pump of plug-in design, including a cylinder, a plunger, a plunger rod guide, a plunger rod, suction and discharge valves, consisting of a body, a ball and a seat, while the rod deep pump is made with the possibility of attaching to the lock support installed in the tubing string pipes, characterized in that between the suction valve body and the plunger there is a lower spring with protective washers connected to the lower spring by steel wire, while the protective washers are made with an external conical surface interacting with the lower spring, on the plunger rod between the plunger and the rod guide is installed the upper spring, while the lower and upper springs with strength provide one and a half times the weight of the tubing string, and the springs and protective washers are made with an inner diameter not less than the inner diameter of the suction valve seat.