RU2223415C2

RU2223415C2 - Oil-well sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2223415C2
Application number: RU2002100473/06A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Кузаев
Original assignee: Кузаев Григорий Иванович
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2004-02-10

Abstract

FIELD: oil producing industry; handling of formation fluids. SUBSTANCE: proposed pump contains housing connected by collar to tubing string. Cylinder with piston connected by rod with tubing string is installed in housing to form delivery space. Cylinder is sealed relative to rod in housing. Bypass holes are made in lower part of cylinder. Suction valve contains cylindrical housing with holes on side walls being installed by means of spring in fixed cylindrical cup. The latter is provided with holes in side walls and is installed in oil space formed between bottom of housing and bottom of cylinder. Pump is provided with at least four delivery valves, also made cylindrical, and having holes in side walls. Valves are installed in upper part of cylinder in fixed cylindrical cup with holes. Bypass channels are formed between upper part of cylinder and housing. EFFECT: reduced energy consumption and mechanical loads on tubing string, increased service life of tubing string. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти из скважин. The invention relates to the field of oil industry and can be used for oil production from wells.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий кожух, присоединенный посредством муфты к колонне насосно-компрессорных труб, в котором с образованием нагнетательной полости размещен цилиндр с поршнем, соединенный посредством штока с колонной штанг, всасывающий и нагнетательный клапана [1]. A well-known sucker-rod pump containing a casing, connected by means of a coupling to the tubing string, in which, with the formation of the injection cavity, a cylinder with a piston is placed, connected by means of a rod to the rod string, the suction and discharge valves [1].

При эксплуатации этого насоса в реальных условиях при откачивании нефтегазоводяной смеси с большим содержанием механических примесей различной конфигурации, состава и с разной степенью агрессивности происходят быстрый износ частей насоса, коррозия и потеря герметичности устройства, что приводит к потере работоспособности. When operating this pump in real conditions, when pumping out an oil and water mixture with a high content of mechanical impurities of various configurations, compositions and with varying degrees of aggressiveness, rapid wear of pump parts, corrosion and loss of tightness of the device occur, which leads to loss of operability.

Главной причиной вышеописанного является контакт газонефтяной смеси с поверхностями клапанных пар, цилиндра и поршня. The main reason for the above is the contact of the gas-oil mixture with the surfaces of the valve pairs, cylinder and piston.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение работоспособности насоса, долговечности колонны штанг и снижение затрат энергии. The technical problem posed in the present invention is to increase the efficiency of the pump, the durability of the rod string and reducing energy costs.

Технический результат достигается за счет того, что цилиндр установлен в кожухе и уплотнен относительно штока, в нижней части цилиндра выполнены перепускные отверстия, при этом всасывающий клапан содержит цилиндрический корпус с отверстиями в боковых стенках и установлен посредством пружины в неподвижном цилиндрическом стакане, также имеющем отверстия в боковых стенках в масляной полости, образованной между дном кожуха и дном цилиндра, при этом насос содержит, по меньшей мере, четыре нагнетательных клапана, также выполненных цилиндрическими, с отверстиями в боковых стенках, установленных в верхней части кожуха в цилиндрическом стакане с отверстиями, причем между верхней частью цилиндра и кожухом образованы перепускные каналы. The technical result is achieved due to the fact that the cylinder is installed in the casing and sealed relative to the rod, bypass holes are made in the lower part of the cylinder, while the suction valve contains a cylindrical body with holes in the side walls and is installed by means of a spring in a stationary cylindrical glass, also having openings in the side walls in the oil cavity formed between the bottom of the casing and the bottom of the cylinder, while the pump contains at least four discharge valves, also made cylinders eskimi, with holes in the side walls, installed in the upper portion of the casing in a cylindrical cup with holes, wherein between the upper portion of the cylinder and the housing are formed by passageways.

На чертеже представлен продольный разрез скважинного штангового насоса. The drawing shows a longitudinal section of a borehole sucker rod pump.

Насос содержит кожух 1, присоединенный посредством муфты 2 к колонне насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны). В кожухе 1 установлен цилиндр 3 с поршнем 4, соединенный посредством штока 5 с колонной штанг. Между кожухом 1 и цилиндром 3 образована нагнетательная полость 6. Между цилиндром 3 и штоком 5 образована кольцевая полость 7, заполненная маслом. В нижней части цилиндра 3 выполнены перепускные отверстия 8. В верхней части цилиндра 3 между последним и штоком 5 установлено уплотнение 9. Всасывающий клапан 10 установлен на дне 11 кожуха 1 посредством пружины 12 в неподвижном цилиндрическом стакане 13, имеющем отверстия 14 в боковых стенках, и содержит подвижный цилиндрический корпус 15 с отверстиями 16 на боковых стенках. Между дном 11 кожуха 1 и дном цилиндра 3 образована масляная полость 17. Нагнетательные клапаны 18 в количестве, по крайней мере, четырех штук установлены в верхней части кожуха и имеют конструкцию, аналогичную всасывающему клапану, т. е. содержат цилиндрический корпус с отверстиями в боковых стенках, установленный подвижно посредством пружины в стакане, также имеющем отверстия в боковых стенках. Между верхней частью цилиндра 3 и кожухом 1 образованы перепускные каналы 19. The pump includes a casing 1, connected by means of a sleeve 2 to the string of tubing (not shown). In the casing 1, a cylinder 3 with a piston 4 is mounted, connected by means of a rod 5 to a column of rods. An injection cavity 6 is formed between the casing 1 and the cylinder 3. An annular cavity 7 filled with oil is formed between the cylinder 3 and the rod 5. In the lower part of the cylinder 3, bypass holes are made 8. A seal 9 is installed between the last and the stem 5 in the upper part of the cylinder 3. The suction valve 10 is installed on the bottom 11 of the casing 1 by means of a spring 12 in a fixed cylindrical glass 13 having holes 14 in the side walls, and contains a movable cylindrical body 15 with holes 16 on the side walls. An oil cavity 17 is formed between the bottom 11 of the casing 1 and the bottom of the cylinder 3. Pressure valves 18 in the amount of at least four pieces are installed in the upper part of the casing and have a design similar to a suction valve, that is, they contain a cylindrical body with holes in the sides the walls, mounted movably by means of a spring in the glass, also having holes in the side walls. Between the upper part of the cylinder 3 and the casing 1, bypass channels 19 are formed.

Насос работает следующим образом. The pump operates as follows.

При ходе колонны штанг вверх шток 5 также поднимается вверх и в полости 20, образованной между дном цилиндра 3 и поршнем 4, создается разряжение. В результате этого внешнее давление перемещает подвижный цилиндрический корпус 15 клапана 10 с отверстиями 16 вверх до совмещения с отверстиями 14 неподвижного стакана 13, жидкость через них поступает в полость 20, при этом пружина 12 всасывающего клапана 10 сжимается, а верхние нагнетательные клапана закрыты. При достижении верхней мертвой точки полость 20 полностью заполняется жидкостью, перепад давления исчезает, пружина 12 всасывающего клапана 10 разжимается и перемещает подвижный цилиндрический корпус 15, который перекрывает отверстия 14 в стакане 13, в результате этого жидкость из полости 20 не имеет возможности даже частично обратно попасть в скважину. During the course of the rod string up, the rod 5 also rises up and a vacuum is created in the cavity 20 formed between the bottom of the cylinder 3 and the piston 4. As a result of this, the external pressure moves the movable cylindrical body 15 of the valve 10 with the openings 16 upward until it is aligned with the openings 14 of the fixed cup 13, the fluid flows through them into the cavity 20, while the spring 12 of the suction valve 10 is compressed, and the upper discharge valves are closed. When reaching the top dead center, the cavity 20 is completely filled with liquid, the pressure drop disappears, the spring 12 of the suction valve 10 is opened and moves the movable cylindrical body 15, which blocks the holes 14 in the glass 13, as a result of which the liquid from the cavity 20 is not even able to partially get back into the well.

При всасывании энергия системы затрачивается только на подъем колонны штанг. During suction, the energy of the system is expended only on lifting the rod string.

При ходе колонны штанг вниз поршень 4 давит на жидкость в полости 20 и она через перепускные отверстия 8 и перепускные каналы 19 поступает через отверстия в подвижные цилиндры нагнетательных клапанов 18, перемещает их до совмещения с отверстиями неподвижных стаканов, через них поступает в кольцевой зазор между колонной штанг и колонной труб и перемещается на дневную поверхность. During the course of the rod string down, the piston 4 presses on the liquid in the cavity 20 and through the bypass openings 8 and the bypass channels 19 it enters through the openings into the movable cylinders of the discharge valves 18, moves them to align with the openings of the stationary glasses, through them enters the annular gap between the column rod and pipe string and moves to the day surface.

При этом для подъема жидкости используется накопленная потенциальная энергия колонны штанг. In this case, the accumulated potential energy of the rod string is used to lift the liquid.

При достижении поршнем верхней мертвой точки цикл повторяется. When the piston reaches top dead center, the cycle repeats.

Таким образом, при использовании описываемой конструкции в нефтяной промышленности значительно снижаются затраты энергии на подъем жидкости из скважины. Произведенные расчеты показали, что это снижение составляет примерно 30-40% из-за использования накопленной потенциальной энергии колонны штанг. Также снижаются механические нагрузки на колонну штанг и тем самым увеличивается их долговечность. Применение клапанов и поршня описанной конструкции позволило уменьшить время контакта пластовой жидкости с уплотнениями последних и, как следствие, повысить долговечность и надежность этих пар. Кроме того, принудительное перекрытие перепускных отверстий позволит уменьшить вредное влияние свободного газа и газовую эрозию уплотнений. Thus, when using the described design in the oil industry, the energy costs for raising the fluid from the well are significantly reduced. The calculations showed that this decrease is approximately 30-40% due to the use of the accumulated potential energy of the rod string. The mechanical loads on the rod string are also reduced, and thereby their durability is increased. The use of valves and pistons of the described design allowed to reduce the contact time of the formation fluid with the seals of the latter and, as a result, to increase the durability and reliability of these pairs. In addition, the forced closure of the bypass holes will reduce the harmful effects of free gas and gas erosion of the seals.

Источник информации
1. SU 71037, МПК 7 F 04 В 47/02, 30.06.1948.3Sourse of information
1. SU 71037, IPC 7 F 04 B 47/02, 06/30/1948.3

Claims

A well sucker rod pump comprising a casing, connected by means of a coupling to a tubing string, in which a cylinder with a piston is placed with the formation of an injection cavity, a suction and discharge valve, connected by a rod to the casing string, characterized in that the cylinder is installed in the casing and sealed relative to the rod, bypass holes are made in the lower part of the cylinder, the suction valve contains a cylindrical body with holes on the side walls and is installed by means of a spring in a movable cylindrical cup, also having holes in the side walls in the oil cavity formed between the bottom of the casing and the bottom of the cylinder, the pump contains at least four pressure valves, also made cylindrical, with holes in the side walls installed in the upper part of the cylinder in a stationary cylindrical glass with holes, and bypass channels are formed between the upper part of the cylinder and the casing.