RU2258836C2

RU2258836C2 - Method of and device to provide operation of suction valve of deep-well sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2258836C2
Application number: RU2002118742/06A
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Ибрагимов (RU); Н.Г. Ибрагимов; тов М.Ш. Зал (RU); М.Ш. Залятов; А.Ф. Закиров (RU); А.Ф. Закиров; Р.Р. Ахмадуллин (RU); Р.Р. Ахмадуллин; нов М.М. Ра (RU); М.М. Раянов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2005-08-20
Also published as: RU2002118742A

Abstract

FIELD: oil producing industry; well sucker-rod pumping units.

SUBSTANCE: according to proposed method, flow of produced liquid appearing owing to pressure difference between spaces separated by valve acts onto suction valve in form of floating ball arranged in valve housing over its seat. With suction valve operating, mechanical cleaning of valve space and forced closing of suction valve under action of additional force are provided at pace of pump operation. In case of failure of suction valve, its forced closing is provided by mechanical action onto valve by lower end of plunger together with reciprocation of plunger. Device to provide operation of suction valve of deep-well sucker-rod pump, in valve housing space of which floating ball is fitted over seat with its holder, consists of connected with pump pipes cylinder with central hollow plunger connected with drive sucker rod string arranged in lower end of hollow plunger of delivery valve. In valve space of suction valve upper valve lift limiter with holes to pass produced liquid, valve guide and side longitudinal cavities to pass produced liquid are provided. Upper limiter of suction valve is installed for reciprocating within the limits of valve working stroke and for interaction with lower end of plunger. Guides are made on side surface of suction valve space. Outline of guides corresponds to outline of outer generating surface of upper limiter. Projections are made on valve housing for interaction with support lugs of upper limiter.

EFFECT: improved efficiency of operation of suction valve and pump as a whole, and profitableness owing to decrease of underground repairs of wells for reconditioning.

3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано в скважинных штанговых насосных установках.The invention relates to the oil industry and can be used in downhole sucker rod pump units.

Известен способ обеспечения работы всасывающего клапана глубинного штангового насоса, заключающийся в том, что на установленный в нижнем конце цилиндра всасывающий клапан в виде плавающего шарика, расположенного в корпусе клапана над его седлом, воздействуют потоком добываемой жидкости, возникающим по причине разности давлений между разделенными всасывающим клапаном полостями, а также устройство для обеспечения работы всасывающего клапана глубинного штангового насоса, в клапанной полости которого над седлом с его держателем расположен плавающий шарик, состоит из соединенного с насосными трубами цилиндра с центральным расположением полого плунжера, соединенного с приводной колонной насосных штанг, расположенного в нижнем конце полого плунжера нагнетательного клапана, при этом в клапанной полости всасывающего клапана предусмотрены верхний ограничитель с отверстиями для прохождения добываемой жидкости, направляющая клапана и боковые продольные выемки для прохождения добываемой жидкости (ОАО «Ижнефтемаш», Каталог «Глубинные штанговые насосы», ред.2-2001, с.44).A known method of ensuring the operation of the suction valve of a deep-well pump is that a suction valve installed in the lower end of the cylinder in the form of a floating ball located in the valve body above its seat is affected by the flow of produced fluid arising from the pressure difference between the separated suction valve cavities, as well as a device for ensuring the operation of the suction valve of the deep-well rod pump, in the valve cavity of which is located above the seat with its holder The floating ball consists of a cylinder with a central arrangement of a hollow plunger connected to pump tubes, connected to a drive string of pump rods, located at the lower end of the hollow plunger of the discharge valve, and an upper stop with openings for the passage of produced fluid is provided in the valve cavity of the suction valve, valve guide and lateral longitudinal grooves for the passage of produced fluid (OAO Izhneftemash, Catalog “Deep Rod Pumps”, rev.2-2001, p.44).

При ходе штанг и, следовательно, плунжера вверх, вследствие давления жидкости на всасывающий клапан снизу и образования вакуума в цилиндре шарик поднимается с седла и жидкость, проходящая через клапан в цилиндр, заполняет его. В это время верхний нагнетательный клапан закрыт вследствие давления столба жидкости, находящегося над ним. При движении штанг и плунжера вниз нижний всасывающий клапан под давлением жидкости под плунжером закрывается, а верхний клапан открывается, жидкость выдавливается плунжером из цилиндра и идет вверх через полый плунжер и специальную клетку в пространство над плунжером, т.е. в подъемные трубы.During the course of the rods and, consequently, the plunger up, due to the pressure of the liquid on the suction valve from below and the formation of vacuum in the cylinder, the ball rises from the seat and the fluid passing through the valve into the cylinder fills it. At this time, the upper discharge valve is closed due to the pressure of the liquid column above it. When the rods and plunger move down, the lower suction valve closes under the pressure of the liquid under the plunger, and the upper valve opens, the liquid is squeezed out of the cylinder by the plunger and goes up through the hollow plunger and a special cage into the space above the plunger, i.e. into the lifting pipes.

Эффективность работы клапанов, в том числе всасывающего клапана, на таком принципе существенно снижается, и насос перестает работать при добыче высоковязкой с повышенным содержанием парафина нефти из наклонных скважин, а также при попадании в клапанный узел твердых предметов, мусора. Всасывающий клапан зависает в открытом положении и отказывает в работе.The efficiency of the valves, including the suction valve, on this principle is significantly reduced, and the pump stops working when producing highly viscous oil with a high content of paraffin oil from deviated wells, as well as solid objects and debris entering the valve assembly. The suction valve freezes in the open position and refuses to work.

Технической задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение эффективности работы всасывающего клапана и насоса в целом.The technical problem posed in the present invention is to increase the efficiency of the suction valve and the pump as a whole.

Для достижения поставленной задачи в способе обеспечения работы всасывающего клапана глубинного штангового насоса, заключающегося в том, что на установленный в нижнем конце цилиндра всасывающий клапан в виде плавающего шарика, расположенного в корпусе клапана над его седлом, воздействуют потоком добываемой жидкости, возникающим по причине разности давлений между разделенными всасывающим клапаном полостями, при этом при работе всасывающего клапана осуществляют в ритме работы насоса механическую очистку клапанной полости и принудительное закрытие всасывающего клапана под воздействием на него дополнительного усилия, а при отказе всасывающего клапана его принудительное закрытие осуществляется путем механического воздействия на него нижним окончанием плунжера в сочетании с расхаживанием последнего.To achieve the task in the method of ensuring the operation of the suction valve of the deep-well pump, which consists in the fact that the suction valve installed in the lower end of the cylinder in the form of a floating ball located in the valve body above its seat is affected by the flow of produced fluid resulting from the pressure difference between the cavities separated by the suction valve, while during the operation of the suction valve, the valve cavity is mechanically cleaned in the rhythm of the pump and force full closure of the suction valve under the influence of additional force, and in case of failure of the suction valve, it is forced to close by mechanical action of the lower end of the plunger in combination with pacing the latter.

Устройство для обеспечения работы всасывающего клапана глубинного штангового насоса, в клапанной полости которого над седлом с его держателем расположен плавающий шарик, состоит из соединенного с насосными трубами цилиндра с центральным расположением полого плунжера, соединенного с приводной колонной насосных штанг, расположенного в нижнем конце полого плунжера нагнетательного клапана, при этом в клапанной полости всасывающего клапана предусмотрены верхний ограничитель с отверстиями для прохождения добываемой жидкости, направляющая клапана и боковые продольные выемки для прохождения добываемой жидкости, в котором верхний ограничитель всасывающего клапана установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в пределах рабочего хода клапана и взаимодействия с нижним окончанием плунжера, направляющие выполнены на боковой поверхности клапанной полости всасывающего клапана, причем их контур соответствует контуру наружной образующей поверхности верхнего ограничителя, а на корпусе клапана выполнены выступы для взаимодействия с опорными ушками верхнего ограничителя.A device for ensuring the operation of the suction valve of a deep rod pump, in the valve cavity of which a floating ball is located above the saddle with its holder, consists of a cylinder with a central arrangement of a hollow plunger connected to a drive string of pump rods located at the lower end of the hollow discharge plunger valve, while in the valve cavity of the suction valve an upper stop is provided with holes for the passage of the produced fluid, I direct the valve and the lateral longitudinal recesses for the passage of produced fluid, in which the upper limiter of the suction valve is mounted with the possibility of reciprocating movement within the valve travel and interaction with the lower end of the plunger, the guides are made on the side surface of the valve cavity of the suction valve, and their contour corresponds to the contour of the outer forming surface of the upper limiter, and protrusions are made on the valve body for interaction with the supporting ears of the upper limiter.

На фиг.1 изображен продольный разрез глубинного штангового насоса на уровне всасывающего клапана в его открытом положении; на фиг.2 - продольный разрез глубинного штангового насоса на уровне всасывающего клапана в его закрытом положении; на фиг.3 - вынесенное сечение на фиг.1; на фиг.4 - вынесенное сечение на фиг.1.Figure 1 shows a longitudinal section of a deep rod pump at the level of the suction valve in its open position; figure 2 is a longitudinal section of a deep rod pump at the level of the suction valve in its closed position; figure 3 is a rendered section in figure 1; figure 4 is a rendered section of figure 1.

Корпус 1 (фиг.1) всасывающего клапана через муфту 2 и удлинительный ниппель 3 соединен с цилиндром (не показан). В клапанной полости 4 (фиг.4) расположен (запорный элемент) клапан 5 в виде шарика, размещенного над седлом 6 с его держателем 7. Верхний ограничитель 8 всасывающего клапана установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в пределах рабочего хода 9 клапана 5. Клапанная полость 4 имеет направляющую 10 (фиг.4) клапана и боковые продольные выемки 11 для прохождения добываемой жидкости, контур которых соответствует наружной образующей поверхности 12 (фиг.3) верхнего ограничителя 8. Пределы движения верхнего ограничителя 8 определяются соответствующими выступами 13, 14 на корпусе 1, находящимися во взаимодействии с опорными ушками 15 верхнего ограничителя 8, снабженного отверстиями 16 для прохождения жидкости.The housing 1 (Fig. 1) of the suction valve through a sleeve 2 and an extension nipple 3 is connected to a cylinder (not shown). In the valve cavity 4 (Fig. 4), a valve 5 is arranged (a ball) located in the form of a ball placed above the seat 6 with its holder 7. The upper limiter 8 of the suction valve is mounted with the possibility of reciprocating movement within the working stroke 9 of the valve 5. Valve cavity 4 has a valve guide 10 (FIG. 4) and lateral longitudinal recesses 11 for passing the produced fluid, the contour of which corresponds to the outer forming surface 12 (FIG. 3) of the upper limiter 8. The limits of movement of the upper limiter 8 are determined respectively corresponding projections 13, 14 on the housing 1, which are in cooperation with the support ears 15 of the upper limiter 8, provided with holes 16 for the passage of fluid.

В нижнем конце плунжера (не указан) установлен нагнетательный клапан 17 в виде свободно плавающего шарика над седлом 18 с его держателем 19, которым оканчивается плунжер. При этом габариты держателя 19 седла 18 подобраны так, что при подгонке плунжера последний имеет возможность механического воздействия на верхний ограничитель 8 всасывающего клапана.At the lower end of the plunger (not specified), a discharge valve 17 is installed in the form of a freely floating ball above the seat 18 with its holder 19, which ends with the plunger. In this case, the dimensions of the holder 19 of the seat 18 are selected so that when fitting the plunger, the latter has the possibility of mechanical action on the upper limiter 8 of the suction valve.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При движении плунжера вверх нагнетательный клапан 17 (фиг.1) под давлением столба жидкости, находящейся над клапаном, закрывается, а в подплунжерной полости создается разрежение, и всасывающий клапан 5 вместе с подвижным верхним ограничителем 8 под давлением пластовой жидкости открывается. Подплунжерная полость заполняется добываемой жидкостью через всасывающий клапан: через седло 6, боковые выемки 11 корпуса 1 и отверстия 16 верхнего ограничителя 8. При этом верхний ограничитель 8 движется до соприкосновения с выступом 13, предусмотренным в корпусе 1, пройдя путь не более чем рабочий ход 9 всасывающего клапана 5.When the plunger moves up, the discharge valve 17 (Fig. 1) closes under the pressure of the liquid column above the valve, and a vacuum is created in the subplunger cavity, and the suction valve 5 together with the movable upper stop 8 under pressure of the reservoir fluid opens. The sub-plunger cavity is filled with the produced fluid through the suction valve: through the seat 6, the side recesses 11 of the housing 1 and the holes 16 of the upper stop 8. In this case, the upper stop 8 moves to touch the protrusion 13 provided in the body 1, having traveled no more than a working stroke 9 suction valve 5.

При движении плунжера вниз верхний ограничитель 8 (фиг.2) со всасывающим клапаном 5 под действием их суммарного веса и столба жидкости над ними опускаются вниз, и всасывающий клапан 5 закрывается, а нагнетательный клапан открывается. Опорное ушко 15 упирается о выступ 14 корпуса 1, ограничивая путь верхнего ограничителя 8. Такое ограничение хода верхнего ограничителя обуславливает нормальное распределение нагрузки, приходящей за счет веса колонны насосных штанг, как при подгонке плунжера, и предохраняет клапанный узел от поломки. При этом верхний ограничитель наружным контуром своего нижнего торца соскабливает со стенок клапанной полости 4 (фиг.4) все, что может оказаться на его пути (парафин, различного рода мусор и т.п.), подводя это содержимое ближе к зоне открытия клапана 5 с тем, чтобы вынести его из клапанной полости при очередном открытии всасывающего клапана. Далее процесс повторяется.When the plunger moves down, the upper limiter 8 (Fig. 2) with the suction valve 5 under the influence of their total weight and a column of liquid above them fall down, and the suction valve 5 closes, and the discharge valve opens. The supporting eye 15 abuts against the protrusion 14 of the housing 1, limiting the path of the upper limiter 8. This limitation of the stroke of the upper limiter determines the normal load distribution due to the weight of the pump rod string, as when fitting the plunger, and protects the valve assembly from breaking. In this case, the upper limiter by the outer contour of its lower end scrapes from the walls of the valve cavity 4 (Fig. 4) everything that might be in its way (paraffin, various kinds of debris, etc.), bringing this content closer to the valve opening zone 5 in order to remove it from the valve cavity the next time the suction valve is opened. The process is then repeated.

При добыче нефти с повышенным содержанием парафина верхний ограничитель может зависнуть и застрять в открытом положении. Тогда всасывающий клапан превращается в клапан известного классического исполнения с неподвижным верхним ограничителем и свободно плавающим шариком. Не исключено, что такой сам по себе преобразованный всасывающий клапан может отказать в работе и зависнуть, особенно по причине простоев скважин и отложения парафина при этом. В таких случаях у глубинного штангового насоса с предложенным всасывающим клапаном есть возможность запустить его в работу, не привлекая службу подземного ремонта и т.п. Для этого необходимо перецепить канатную подвеску на устьевом штоке (не показаны) так, чтобы при движении колонны насосных штанг вниз плунжер своим нижним окончанием, т.е. специальным держателем седла 19 нагнетательного клапана 17 (фиг.2), под механическим воздействием на верхний подвижный ограничитель 8 мог закрыть прилипший в верхнем положении всасывающий клапан 5 (фиг.1). А при движении плунжера вверх всасывающий клапан открывается и промывается. Такой способ расхаживания плунжера продолжается до появления подачи насоса. Канатная подвеска на устьевом штоке устанавливается в прежнее положение, и штанговая насосная установка запускается в работу.When producing oil with a high paraffin content, the upper limiter may freeze and become stuck in the open position. Then the suction valve turns into a valve of a known classic design with a fixed upper limiter and a freely floating ball. It is possible that such a transformed suction valve in itself may fail and freeze, especially due to downtime and deposition of paraffin. In such cases, the deep-well sucker-rod pump with the proposed suction valve has the ability to start it up without involving the underground repair service, etc. To do this, it is necessary to hook the rope suspension on the wellhead rod (not shown) so that when the column of pump rods moves down, the plunger with its lower end, i.e. a special holder for the seat 19 of the discharge valve 17 (figure 2), under mechanical action on the upper movable limiter 8, could close the suction valve 5 adhered in the upper position (figure 1). And when the plunger moves up, the suction valve opens and rinses. This way of plunger pacing continues until the pump feed. The rope suspension on the wellhead is set to its former position, and the rod pump installation is put into operation.

Использование изобретения позволит повысить эффективность работы всасывающего клапана и насоса в целом, рентабельность добычи нефти за счет сокращения подземных ремонтов скважин, связанных с их реанимацией.The use of the invention will improve the efficiency of the suction valve and the pump as a whole, the profitability of oil production by reducing underground well repairs related to their resuscitation.

Claims

1. The way to ensure the operation of the suction valve of the deep-well pump is that the suction valve installed in the lower end of the cylinder in the form of a floating ball located in the valve body above its seat is affected by the flow of produced fluid arising from the pressure difference between the separated suction valve cavities, characterized in that during operation of the suction valve, the valve cavity is mechanically cleaned and the suction is forced closed during the rhythm of the pump its valve under the influence of additional force, and in case of failure of the suction valve, its forced closure is carried out by mechanical action on it with the lower end of the plunger in combination with pacing the latter.

2. A device for ensuring the operation of the suction valve of a deep rod pump, in the valve cavity of which a floating ball is located above the saddle with its holder, consisting of a cylinder connected to the pump tubes with a central arrangement of a hollow plunger connected to a drive string of pump rods located at the lower end of the hollow a pressure valve plunger, while in the valve cavity of the suction valve an upper stop is provided with holes for the passage of produced fluid, directed the valve and lateral longitudinal recesses for the passage of produced fluid, characterized in that the upper limiter of the suction valve is mounted with the possibility of reciprocating movement within the stroke of the valve and interacts with the lower end of the plunger, the guides are made on the side surface of the valve cavity of the suction valve, and the contour corresponds to the contour of the outer forming surface of the upper limiter, and protrusions are made on the valve body for interaction with the reference ears of the upper limiter.