RU2178834C2

RU2178834C2 - Oil-well sucker-rod pump for marginal well

Info

Publication number: RU2178834C2
Application number: RU2000110091A
Authority: RU
Inventors: Ф.Х. Халиуллин; М.Н. Персиянцев; Н.Ф. Козлов
Original assignee: Научно-производственное управление ОАО "Оренбургнефть"
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2002-01-27

Abstract

FIELD: devices for lifting fluid from oil wells, mainly, marginal wells. SUBSTANCE: oil-well sucker-rod pump has cylinder with plunger. Cylinder consists of single-type bushings with internal bore on one end and external bore on the other end, and assembled without clearance and forming an internal groove in tubular case. Plunger is made in the form of piston with thread on lower end whose upper part projects over cylinder through head of sucker rod and has weight rod with guide ribs. Cylinder and pressure valve unit are enclosed in additional tubular case, and annular space between inner diameter of additional tubular case and outer diameter cylinder communicates with tubing string and serves a channel for fluid passage. Invention is designed for marginal wells for lifting of low- and high-viscosity oil with the help of drive in the form of beam pumping units. EFFECT: higher efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из нефтяных скважин, преимущественно малодебитных, и может быть использовано для подъема маловязкой и высоковязкой нефти с помощью привода от станка-качалки. The invention relates to a device for lifting liquid from oil wells, mainly low-yield, and can be used to lift low-viscosity and high-viscosity oil using a drive from a rocking machine.

Известен нормальный ряд скважинных штанговых насосов по ОСТ 26-16-06-86, где наименьший диаметр плунжера составляет 29 мм, при этом шаровой клапан с седлом закреплен на плунжере. Для непрерывной работы по откачке жидкости из малодебитной скважины (0,5-5 м³/сут) с помощью стандартных станков-качалок без изменения конструкции привода невозможно использовать известные скважинные штанговые насосы. Поэтому для малодебитных скважин предусматривают период накопления и период откачки жидкости, что является определенным недостатком в технологии сборки и подготовки нефти. В зимние периоды, например, за продолжительное время накопления остывают нагнетательные трубопроводы от скважины до сборного пункта, при этом выпадают парафино-смолистые отложения или происходит замерзание воды, содержащейся в нефти в низких местах трубопровода, и требуется прогрев всей его длины. Известно, что равномерное поступление нефти из скважины на пункт сбора упрощает технологию ее подготовки.The normal series of well sucker-rod pumps is known according to OST 26-16-06-86, where the smallest plunger diameter is 29 mm, while a ball valve with a seat is mounted on the plunger. For continuous work on pumping out liquid from a low-flowing well (0.5-5 m ³ / day) using standard rocking machines without changing the design of the drive, it is impossible to use well-known sucker rod pumps. Therefore, for low-production wells, a period of accumulation and a period of pumping out liquid are provided, which is a definite drawback in the technology of oil assembly and preparation. In winter, for example, over a long accumulation time, the pressure pipelines cool down from the well to the collection point, while paraffin-resinous deposits fall out or the water contained in the oil freezes in the low places of the pipeline, and its entire length is required to be heated. It is known that the uniform flow of oil from the well to the collection point simplifies the technology of its preparation.

Известна скважинная штанговая насосная установка, включающая цилиндр с плунжером, заключенный в трубный кожух, узел приемного клапана и узел нагнетательного клапана, в корпусе которого размещены кольцевой подпружиненный затвор, седло и переводник, прикрепленные к корпусу, а нижний конец цилиндра с наружной резьбой пропущен через седло и закреплен в центре переводника, а его верхний свободный конец отцентрован и закреплен установочными винтами на муфте первой подъемной трубы. Патент РФ 2125184, F 04 В 47/00, опубл. 20.01.99, бюл. 2. A well-known sucker rod pump installation comprising a cylinder with a plunger enclosed in a pipe casing, a receiving valve assembly and a discharge valve assembly, in the housing of which there is an annular spring-loaded shutter, a seat and an adapter attached to the housing, and the lower end of the cylinder with an external thread is passed through the saddle and fixed in the center of the sub, and its upper free end is centered and fixed with set screws on the coupling of the first lifting pipe. RF patent 2125184, F 04 B 47/00, publ. 01/20/99, bull. 2.

Однако подготовка длиномерного цилиндра для скважинного штангового насоса с очень малым диаметром канала с высокой чистотой обработки и упрочнением внутренней поверхности цилиндра представляет определенные трудности и требует специальное оборудование или изменения конструкции цилиндра. Кроме того, выполнение поперечных канавок типа "пескобрей" на плунжере с малым поперечным сечением привело бы к резкому уменьшению жесткости такого плунжера и, соответственно, это стало бы причиной его поломки. However, the preparation of a lengthy cylinder for a borehole sucker rod pump with a very small channel diameter with high machining accuracy and hardening of the inner surface of the cylinder presents certain difficulties and requires special equipment or changes in the design of the cylinder. In addition, the implementation of the transverse grooves of the "sandblast" type on a plunger with a small cross-section would lead to a sharp decrease in the stiffness of such a plunger and, accordingly, this would cause its breakdown.

Решаемая изобретением задача - увеличение глубины спуска скважинного штангового насоса для малодебитной скважины без перегрузки колонны штанг и повышение срока службы насоса. The problem solved by the invention is to increase the depth of descent of the downhole sucker rod pump for a low-flow well without overloading the rod string and increasing the pump life.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленного устройства, - повышение коэффициента подачи насоса, отсутствие смещения втулок относительно друг друга, расположенных в цилиндре в трубном кожухе. The technical result achieved by the implementation of the claimed device is to increase the pump delivery coefficient, the lack of displacement of the bushings relative to each other, located in the cylinder in the pipe casing.

Поставленная изобретением задача с достижением указанного технического результата решается в известном скважинном штанговом насосе, содержащем цилиндр с плунжером, заключенный в трубный кожух, узел приемного клапана и узел нагнетательного клапана, в корпусе которого размещены подпружиненный затвор, седло и переводник, прикрепленные к корпусу, причем нижний конец цилиндра с наружной резьбой пропущен через седло и закреплен в центре переводника, а его верхний свободный конец отцентрован и закреплен установочными винтами на муфте первой подъемной трубы, согласно изобретению цилиндр состоит из однотипных втулок с внутренней расточкой на одном конце и наружной расточкой на другом конце, причем глубина внутренней расточки больше глубины расточки на наружной поверхности, собранных беззазорно с образованием внутренней канавки в трубном кожухе, а плунжер выполнен в виде поршня с резьбой на нижнем конце, верхняя часть которого выступает над цилиндром на высоту головки насосной штанги и содержит грузовой стержень с направляющими ребрами, при этом цилиндр и узел нагнетательного клапана заключены в дополнительный трубный кожух, а кольцевое пространство между внутренним диаметром дополнительного трубного кожуха и наружным диаметром цилиндра сообщается с лифтовой колонной труб и является каналом для прохода жидкости. The task of the invention to achieve the specified technical result is achieved in a well-known sucker rod pump containing a cylinder with a plunger enclosed in a pipe casing, a receiving valve assembly and a discharge valve assembly, in the housing of which there is a spring-loaded shutter, a seat and an adapter attached to the housing, the lower the end of the cylinder with an external thread is passed through the seat and fixed in the center of the sub, and its upper free end is centered and fixed with the set screws on the coupling the first lifting pipe, according to the invention, the cylinder consists of the same type of bushings with an inner bore at one end and an outer bore at the other end, the depth of the inner bore being greater than the depth of the bore on the outer surface, collected gaplessly with the formation of an internal groove in the pipe casing, and the plunger is made in the form a piston with a thread at the lower end, the upper part of which extends above the cylinder to the height of the head of the pump rod and contains a load rod with guide ribs, while the cylinder and the supercharger assembly th valve are enclosed in a further tubular casing and the annulus between the inner diameter of the tubular casing and the additional outer diameter of the cylinder communicates with the production tubing and the tubing is a conduit for liquid passage.

Указанные преимущества и особенности настоящего изобретения станут понятными при рассмотрении лучшего варианта его исполнения с прилагаемыми чертежами. These advantages and features of the present invention will become apparent when considering the best option for its execution with the accompanying drawings.

На фиг. 1 и фиг. 2 представлен в продольном разрезе общий вид скважинного штангового насоса для малодебитной скважины, а на фиг. 3 - общий вид поршня, соединенного с грузовым стержнем. На фиг. 4, 5, 6 представлены поперечные сечения по А-А, Б-Б, В-В. In FIG. 1 and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a downhole sucker rod pump for a low flow rate well, and FIG. 3 is a general view of a piston connected to a load rod. In FIG. 4, 5, 6 are cross-sections along A-A, BB, BB.

Скважинный штанговый насос для малодебитной скважины содержит цилиндр 1, состоящий из однотипных втулок 2, беззазорно собранных в трубном кожухе 3 и закрепленных переводниками 4 на концах трубного кожуха 3. В цилиндре 1 размещен плунжер в виде поршня 5, на верхнем конце которого прикреплен грузовой стержень 6 с направляющими ребрами 7, а на нижнем конце выполнена резьба 8 для захвата втулки 9, причем тело втулки 9 перекрывает поперечное отверстие 10 слива жидкости. Цилиндр 1 посредством переводника 4 закреплен в центральном канале корпуса седла 11 и пропущен через затвор 12 с пружиной 13. На нижнем конце затвора 12 предусмотрена плоская уплотнительная поверхность. Затвор 12 имеет подвижное соединение с переводником 4. Цилиндр 1 и нагнетательный клапанный узел 14 заключены в дополнительный трубный кожух 15, при этом он нижней частью прикреплен к корпусу седла 11, а верхней частью - к муфте 16 первой трубы лифтовой колонны с помощью установочных винтов 17. Кольцевое пространство 18 между внутренним диаметром дополнительного трубного кожуха 15 и наружным диаметром цилиндра 1 является каналом для жидкости и сообщается с лифтовой колонной труб. Узел приемного клапана 19 закреплен на нижней части корпуса седла 11. A downhole sucker rod pump for a low-flow well contains a cylinder 1, consisting of the same type of bushings 2, gaplessly assembled in a pipe casing 3 and secured by adapters 4 at the ends of the pipe casing 3. A plunger in the form of a piston 5 is placed in cylinder 1, a load rod 6 is attached to its upper end with guide ribs 7, and at the lower end, a thread 8 is made for gripping the sleeve 9, and the body of the sleeve 9 overlaps the transverse hole 10 of the fluid drain. The cylinder 1 by means of a sub 4 is fixed in the central channel of the seat body 11 and passed through the valve 12 with the spring 13. A flat sealing surface is provided at the lower end of the valve 12. The shutter 12 has a movable connection with the sub 4. The cylinder 1 and the discharge valve assembly 14 are enclosed in an additional pipe casing 15, while it is attached with the bottom to the seat body 11, and the top to the coupling 16 of the first pipe of the elevator column using the set screws 17 The annular space 18 between the inner diameter of the additional pipe casing 15 and the outer diameter of the cylinder 1 is a channel for liquid and communicates with the tubing string. The receiving valve assembly 19 is mounted on the bottom of the seat body 11.

Втулка 2 выполнена с внутренней расточкой на одном конце и наружной расточкой на другом, при этом глубина внутренней расточки больше глубины расточки на наружной поверхности. Такое исполнение расточек на втулках при их соединении обеспечивает точную фиксацию их между собой и образует внутреннюю канавку для накопления излишек смазки и песка, попавших в зазор втулки 2 с поршнем 5. The sleeve 2 is made with an inner bore at one end and an outer bore at the other, while the depth of the inner bore is greater than the depth of the bore on the outer surface. This embodiment of the bores on the bushings when they are connected ensures their exact fixation between themselves and forms an internal groove for the accumulation of excess grease and sand falling into the gap of the sleeve 2 with the piston 5.

Поршень имеет сплошное сечение, диаметр его рабочей поверхности имеет износостойкое покрытие, например хромовое, и соответствует диаметру насосной штанги. Присоединительные размеры такого поршня полностью соответствуют размерам головки насосной штанги. Поршень выступает над цилиндром на высоту головки насосной штанги. Для передачи на поршень только вертикальной составляющей нагрузки и удержания поршня от бокового выпучивания к нему прикрепляют грузовой стержень длиной не менее длины поршня с направляющими ребрами. Эти меры позволяют увеличить длину хода поршня без потери устойчивости с 1,76 м до 2,52 м при силе сжатия 4172 Н, то есть существенно улучшить функциональную возможность насоса. The piston has a continuous section, the diameter of its working surface has a wear-resistant coating, for example chrome, and corresponds to the diameter of the pump rod. The connecting dimensions of such a piston are fully consistent with the dimensions of the head of the pump rod. The piston protrudes above the cylinder to the height of the head of the pump rod. To transfer to the piston only the vertical component of the load and to keep the piston from lateral buckling, a load rod is attached to it with a length not less than the length of the piston with guide ribs. These measures allow you to increase the piston stroke length without loss of stability from 1.76 m to 2.52 m with a compression force of 4172 N, that is, significantly improve the functionality of the pump.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Скважинный штанговый насос для малодебитной скважины опускают в скважину на нижнем конце лифтовой колонны труб, при этом поршень 5 с грузовым стержнем 6 опускают на штанговой колонне до тех пор, пока его нижний конец с резьбой 8 не сядет на втулку 9. A downhole sucker rod pump for a low-depleted well is lowered into the well at the lower end of the pipe string, while the piston 5 with the load rod 6 is lowered on the rod string until its lower end with thread 8 sits on the sleeve 9.

Подача жидкости насосом осуществляется только при ходе поршня вниз, а при ходе вверх через приемный клапанный узел 19 жидкость заполняет полость цилиндра 1, затвор 12 нагнетательного клапанного узла 14 закрыт. При ходе поршня вниз жидкость из нижней части переводника 4 выдавливается и подается через канал корпуса седла 11, затвор 12 с пружиной 13, далее по кольцевому пространству 18. The pump supplies fluid only when the piston moves down, and when moving up through the intake valve assembly 19, the liquid fills the cavity of cylinder 1, the shutter 12 of the discharge valve assembly 14 is closed. When the piston moves down, the liquid from the bottom of the sub 4 is squeezed out and fed through the channel of the saddle body 11, the shutter 12 with the spring 13, then along the annular space 18.

Силой сжатия поршня насоса является собственный вес утяжеленного низа штанговой колонны в жидкости. Максимальная нагрузка в точке подвески колонны штанг соответствует собственному весу колонны. Откачка жидкости из скважины производится при ходе поршня вниз, то есть при уменьшении нагрузки на головке балансира. The compression force of the pump piston is the dead weight of the weighted bottom of the rod string in the liquid. The maximum load at the suspension point of the rod string corresponds to its own weight. Liquid is pumped out of the well when the piston moves down, that is, when the load on the balancer head is reduced.

Вышеуказанные особенности работы насоса уменьшают нагрузку на колонне штанг, соответственно, снижается расход электроэнергии на подъем жидкости из скважины. The above features of the pump reduce the load on the rod string, respectively, reduces the energy consumption for lifting fluid from the well.

При отсутствии разницы площадей поршня и штанги не может создаваться дополнительная нагрузка на колонну штанг при ходе вверх. А при ходе поршня вниз нагрузка на поршень создается за счет снижения собственного веса штанговой колонны на устье скважины. При таком действии нагрузки на поршень и в точке подвески колонны штанг вполне можно увеличить глубину спуска скважинного штангового насоса для малодебитной скважины без перегрузки колонны штанг. In the absence of a difference in the area of the piston and the rod, an additional load cannot be created on the rod string during the upward stroke. And when the piston moves down, the load on the piston is created by reducing the dead weight of the rod string at the wellhead. With this action of the load on the piston and at the point of suspension of the rod string, it is quite possible to increase the depth of descent of the borehole sucker rod pump for a low-flow well without overloading the rod string.

Claims

A well sucker rod pump comprising a cylinder with a plunger enclosed in a pipe casing, a receiving valve assembly and a discharge valve assembly, in the housing of which a spring-loaded shutter, a seat and a sub are attached to the housing, the lower end of the cylinder with an external thread passing through the seat and secured in the center of the sub, and its upper free end is centered and fixed by set screws on the coupling of the first lifting pipe, characterized in that the cylinder consists of the same type of bushings with an internal bore of one the end and the outer bore on the other, and the depth of the inner bore is greater than the depth of the bore on the outer surface, collected gaplessly with the formation of an internal groove in the pipe casing, and the plunger is made in the form of a piston, the upper part of which extends above the cylinder to the height of the head of the pump rod and contains a cargo a rod with guide ribs, and a thread is made on the lower part, while the cylinder and the discharge valve assembly are enclosed in an additional tube casing, and the annular space between the inner diameter the throm of the additional pipe casing and the outer diameter of the cylinder communicates with the tubing string and is a channel for the passage of fluid.