RU2289724C1

RU2289724C1 - Sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2289724C1
Application number: RU2005118930/06A
Authority: RU
Inventors: Гаптенур Исхакович Сабиров (RU); Гаптенур Исхакович Сабиров; Фарид Гаптенурович Сабиров (RU); Фарид Гаптенурович Сабиров; Сулейман Идрисович Мухаметшин (RU); Сулейман Идрисович Мухаметшин; Минсагит Закирович Шакиров (RU); Минсагит Закирович Шакиров; Габдурашид Мударисович Замалетдинов (RU); Габдурашид Мударисович Замалетдинов; Нагим Зи тдинович Муртазин (RU); Нагим Зиятдинович Муртазин; Ильгиз Мугинович Шарипов (RU); Ильгиз Мугинович Шарипов; Марат Давлетович Валеев (RU); Марат Давлетович Валеев
Original assignee: Гаптенур Исхакович Сабиров; Фарид Гаптенурович Сабиров
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2005-06-10
Publication date: 2006-12-20

Abstract

FIELD: mechanized production of oil; sucker-rod pumps for production of viscous, high-viscous and light oils.

SUBSTANCE: proposed sucker-rod pump has cylinder, upper and lower moving hollow plungers, suction and discharge valves and filter with holes. Upper and lower plungers have similar diameters. Pump is additionally provided with hollow rod which is located between upper and lower plungers of similar diameter. Both ends of hollow rod are connected with stem passing through cavities of upper and lower plungers by means of perforated adapters. Upper end of rod located above upper end of upper plunger and lower end of rod located below lower plunger are provided with widening cone-shaped beads forming valves with plunger ends. Lower valve is used for delivery and suction. Fitted on rod between hollow rod and upper and lower plungers are perforated washers. Washers limiting inclination of rod are mounted in center of upper and lower plungers. Upper and lower plungers are made from elastic material.

EFFECT: avoidance of hanging-up of sucker-rod string during downward motion.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике механизированной добычи нефти, а именно к штанговым насосам, и может быть использовано при добыче вязких, высоковязких и легких нефтей.The invention relates to techniques for mechanized oil production, namely to sucker rod pumps, and can be used in the production of viscous, high-viscosity and light oils.

Известна штанговая насосная установка, которая содержит колонны насосных труб и штанг, штанговый насос, состоящий из цилиндра с установленными одна над другой двумя ступенями разного диаметра, два полых плунжера, связанных между собой, расположенных в цилиндре с образованием камер малого и большего диаметра, при этом всасывающий клапан размещен в плунжере малого диаметра, на нижней части плунжера малого диаметра размещен ступенчатый груз, причем плунжер большего диаметра тоже выполнен ступенчатым (Патент РФ №2059883, F 04 B 47/00, 1996 г.).Known sucker rod pump installation, which contains columns of pump pipes and rods, sucker rod pump, consisting of a cylinder with two steps of different diameters installed one above the other, two hollow plungers interconnected, located in the cylinder with the formation of chambers of small and larger diameter, while the suction valve is placed in a small diameter plunger, a step load is placed on the lower part of the small diameter plunger, and the larger diameter plunger is also stepped (Patent RF No. 2059883, F 04 B 47/00, 1996).

Но хотя в известной конструкции снабжение плунжера малого диаметра грузом повышает эффективность работы насоса, нагнетание жидкости на поверхность происходит при ходе вниз, что вызывает встречное направление движения колонны штанг и жидкости и приводит к возрастанию сил сопротивления и зависанию колонны штанг, а отсутствие защитных элементов на приеме насоса увеличивает возможность отказа насоса вследствие попадания механических примесей в его полость.But although in a known construction the supply of a small diameter plunger with a load increases the efficiency of the pump, the pumping of liquid to the surface occurs during a downward stroke, which causes the opposite direction of movement of the rod string and liquid and leads to an increase in resistance forces and the rod string to freeze, and the absence of protective elements at the reception the pump increases the possibility of pump failure due to the ingress of mechanical impurities into its cavity.

Известна штанговая насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, штанговый насос, состоящий из цилиндра с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера с всасывающим и нагнетательным клапанами, связанных между собой и с грузом, размещенным вне полости насосно-компрессорных труб, подвижно расположенных в цилиндре с образованием рабочих камер малого и большого диаметров, причем всасывающий и нагнетательный клапаны установлены в плунжере большого диаметра и выполнены одноразмерными, а полость в плунжере большого диаметра между клапанами сообщается с полостью, образованной цилиндрами двух ступеней, с помощью расположенных между клапанами отверстий, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения клапанов, при этом расстояние от верхнего конца плунжера большого диаметра до места сочленения равна длине хода плунжеров, груз выполнен одноразмерным по диаметру и связан с нижней частью плунжера большого диаметра, а ступень цилиндра большого диаметра снабжена фильтром, расположенным коаксиально грузу, с боковыми отверстиями, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения отверстий нагнетательного клапана (Патент РФ №2175402, F 04 B 47/00, 2001 г.).Known sucker rod pump installation containing columns of pump tubes and rods, sucker rod pump, consisting of a cylinder with one above the other steps of different diameters, two hollow plungers with suction and discharge valves, interconnected and with a load placed outside the cavity of the tubing movably located in the cylinder with the formation of working chambers of small and large diameters, moreover, the suction and discharge valves are installed in the plunger of large diameter and are made one-dimensional, and the the diameter of the large-diameter plunger between the valves communicates with the cavity formed by the cylinders of two stages using openings located between the valves, the cross-sectional area of which is greater than the cross-sectional area of the valves, while the distance from the upper end of the large-diameter plunger to the joint is equal to the stroke length of the plungers, the load is made one-dimensional in diameter and is connected with the lower part of the plunger of large diameter, and the stage of the cylinder of large diameter is equipped with a filter located coaxially with the load, with side openings whose cross-sectional area is larger than the cross-sectional area of the discharge valve openings (RF Patent No. 2175402, F 04 B 47/00, 2001).

Однако в известном штанговом насосе при его использовании газ, содержащийся в нефти, не дает возможность уменьшить коэффициент подачи насоса. Наблюдается явление зависания колонны штанг при движении вниз, что приводит к обрыву штанг, а значит, низка производительность насоса, велик расход электроэнергии, велик расход используемых реагентов.However, in the known sucker rod pump when using it, the gas contained in the oil does not make it possible to reduce the pump delivery coefficient. There is a phenomenon of freezing of the rod string when moving down, which leads to a break in the rods, which means that the pump performance is low, power consumption is high, consumption of reagents is high.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту являются штанговый насос и штанговая насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, а насос содержит цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера разного диаметра с всасывающим и нагнетательным клапанами, связанных между собой и с грузом, размещенными вне полости насосно-компрессорных труб, и подвижно расположенных в цилиндре с образованием рабочих камер малого и большого диаметров, причем всасывающий клапан установлен в плунжере большого диаметра, длина ступени плунжера большого диаметра равна длине хода плунжеров, груз выполнен одноразмерным по диаметру и связан с нижней частью плунжера большого диаметра, ступень цилиндра большого диаметра снабжена фильтром, расположенным коаксиально грузу с боковыми отверстиями, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения отверстий нагнетательного клапана (Патент РФ №2161268, F 04 B 47/00, 2002 г.).The closest in technical essence and the achieved effect are a sucker rod pump and sucker rod pump unit containing columns of pump pipes and sucker rods, and the pump contains a cylinder with steps of different diameters mounted one above the other, two hollow plungers of different diameters with suction and discharge valves interconnected and with the cargo placed outside the cavity of the tubing, and movably located in the cylinder with the formation of the working chambers of small and large diameters, moreover, the suction valve is new in a large diameter plunger, the length of the large diameter plunger step is equal to the stroke length of the plungers, the load is made one-dimensional in diameter and connected to the lower part of the large diameter plunger, the large diameter cylinder stage is equipped with a filter located coaxially with the cargo with side openings whose cross-sectional area is larger than the area the cross section of the holes of the discharge valve (RF Patent No. 2161268, F 04 B 47/00, 2002).

Однако известная установка не позволяет достичь того, чтобы газ, содержащийся в нефти, не уменьшал коэффициент подачи насоса, а также исключить утечки добываемой нефти через плунжерную кору и устранить явление зависания колонны штанг при движении вниз, приводящих к обрыву или отвороту штанг.However, the known installation does not make it possible to ensure that the gas contained in the oil does not reduce the pump delivery coefficient, and also to prevent leakage of produced oil through the plunger bark and to eliminate the phenomenon of freezing of the rod string when moving downward, leading to the breakage or flap of the rods.

Задачей настоящего изобретения является создание высокопроизводительного, энергосберегающего штангового насоса для добычи высоковязкой нефти, конструкция которого позволяет устранить явление зависания колонны штанг при движении "вниз".The present invention is the creation of a high-performance, energy-saving sucker rod pump for the production of highly viscous oil, the design of which eliminates the phenomenon of freezing of the rod string when moving "down".

Поставленная задача решается так, что в штанговом насосе, содержащем цилиндр, два полых перемещающихся плунжера верхнего и нижнего, всасывающий и нагнетательный клапаны, фильтр с отверстиями, верхний и нижний плунжеры выполнены одинакового диаметра и насос дополнительно снабжен полой штангой, которая расположена между верхним и нижним плунжерами одинакового диаметра, причем полая штанга при помощи переходников с отверстиями соединена обоими концами со штоком, который проходит через полости верхнего и нижнего плунжеров, причем верхний конец штока, расположенного над верхним концом верхнего плунжера, и нижний конец штока, расположенного ниже нижнего плунжера, выполнены с расширяющимся конусообразным утолщением и образуют с концами плунжеров клапаны, причем клапан, образованный нижним концом штока, с нижним концом нижнего плунжера выполняет функцию нагнетания и всасывания, на штоке между полой штангой, верхним и нижним плунжерами установлены шайбы с отверстиями, а внутри нижнего и верхнего плунжеров одинакового диаметра установлены шайбы-ограничители отклонения штока с отверстиями.The problem is solved in such a way that in the sucker rod pump containing the cylinder, two hollow moving plungers of the upper and lower, suction and discharge valves, a filter with holes, the upper and lower plungers are made of the same diameter and the pump is additionally equipped with a hollow rod, which is located between the upper and lower plungers of the same diameter, and the hollow rod using adapters with holes is connected at both ends with a rod that passes through the cavity of the upper and lower plungers, and the upper the end of the rod located above the upper end of the upper plunger and the lower end of the rod located below the lower plunger are made with an expanding cone-shaped thickening and form valves with the ends of the plungers, the valve formed by the lower end of the rod and the lower end of the lower plunger performs the function of forcing and suction washers with holes are installed on the rod between the hollow rod, the upper and lower plungers, and the washer-limit washers are installed inside the lower and upper plungers of the same diameter and with holes.

В преимущественном варианте выполнения нижний и верхний плунжеры одинакового диаметра выполнены из эластичного материала.In an advantageous embodiment, the lower and upper plungers of the same diameter are made of elastic material.

На чертеже представлена схема предложенного штангового насоса.The drawing shows a diagram of the proposed sucker rod pump.

Штанговый насос состоит из цилиндра 1, верхнего 2 и нижнего 3 полых перемещающихся плунжеров одинакового диаметра, полой штанги 4 для увеличения коэффициента наполнения насоса, соединенной со штоком 5 при помощи переходников с отверстиями 6 и образующего с верхом верхнего плунжера и низом нижнего плунжера одинаковых диаметров шток-клапаны, причем нижний шток-клапан выполняет функции всасывания и нагнетания, а верхний шток-клапан создает эффект тяжелого низа, что устраняет явление зависания колонны штанг при движении вниз во время использования насоса, фильтра 7, соединенного при помощи муфты 8 к концу цилиндра 1, шайбы с отверстиями 9, шайбы-ограничители отклонения штока с отверстиями 10. Нижний и верхний плунжеры одинакового диаметра могут быть изготовлены, например, из фторопласта 4-В, что приводит к повышению надежности работы насоса на более длительное время. Муфта-переходник 15.The sucker rod pump consists of a cylinder 1, an upper 2 and a lower 3 hollow moving plungers of the same diameter, a hollow rod 4 to increase the fill factor of the pump, connected to the rod 5 using adapters with holes 6 and forming the rod with the top of the upper plunger and the bottom of the lower plunger of the same diameter -valves, with the lower stem-valve performing the functions of suction and discharge, and the upper stem-valve creates the effect of a heavy bottom, which eliminates the phenomenon of freezing of the rod string when moving down during use pump, filter 7, connected by means of a coupling 8 to the end of cylinder 1, washers with holes 9, washers-limiters deviation of the rod with holes 10. The lower and upper plungers of the same diameter can be made, for example, of 4-V fluoroplastic, which leads to increase the reliability of the pump for a longer time. Adapter coupling 15.

Штанговый насос работает следующим образом.The sucker rod pump operates as follows.

Цилиндр насоса 1 крепится при помощи муфты 11 к колонне насосно-компрессорных труб 12, а шток насоса соединяется с помощью муфты 13 со штангой 14.The cylinder of the pump 1 is attached using the sleeve 11 to the string of tubing 12, and the pump rod is connected using the sleeve 13 to the rod 14.

При ходе колонны штанг 14 вниз верхний шток-клапан закрывается под действием столба жидкости внутри колонны насосно-компрессорных труб 12, шток 5 опускается вниз, открывается нижний шток-клапан для всасывания пластовой жидкости, поступающей через отверстия в фильтре 7, которая заполняет пространство в цилиндре насоса между плунжерами 2, 3, 4. Шайба 9 давит на нижний плунжер 3, который перемещается вниз и не дает при спуске штока 5 шайбе 10 выйти из внутренней полости плунжера 3.When the column string 14 down, the upper valve stem closes under the action of a liquid column inside the tubing string 12, the rod 5 goes down, the lower valve valve opens to suck in the formation fluid entering through the openings in the filter 7, which fills the space in the cylinder the pump between the plungers 2, 3, 4. The washer 9 presses on the lower plunger 3, which moves down and does not allow the washer 10 to exit the inner cavity of the plunger 3 when the rod 5 is lowered.

При ходе колонны штанг 14 вверх закрывается нижний шток-клапан, жидкость в камере между плунжерами сжимается, открывается верх шток-клапана, происходит нагнетание жидкости вверх.During the course of the string of rods 14 upward, the lower valve stem closes, the liquid in the chamber between the plungers is compressed, the top of the valve stem opens, and the liquid is pumped upward.

Использование предложенного штангового насоса позволит снизить расход электроэнергии, расход реагентов. Насос прост в исполнении, надежен в эксплуатации, увеличен срок его службы.Using the proposed sucker rod pump will reduce energy consumption, reagent consumption. The pump is simple in execution, reliable in operation, its service life is increased.

Использование плунжеров из эластичного материала и ступенчатое расположение плунжеров насоса позволяют уменьшить явление зависания колонны штанг при движении вниз, приводящее к обрыву штанг, а также исключается сероводородная коррозия клапанных узлов, снижается влияние механических примесей.The use of plungers made of elastic material and the stepwise arrangement of pump plungers can reduce the phenomenon of hang of the rod string during downward movement, leading to the breakage of the rods, and hydrogen sulfide corrosion of valve assemblies is eliminated, and the effect of mechanical impurities is reduced.

Claims

1. A sucker rod pump comprising a pump cylinder, hollow upper and lower moving plungers, suction and discharge valves, a filter with holes, characterized in that the upper and lower plungers are made of the same diameter and the pump is additionally equipped with a hollow rod located between the upper and lower plungers of the same diameter, and the hollow rod at both ends is connected by means of adapters with holes to the rod, which passes through the cavity of the upper and lower plungers, the upper end of the rod, located above the upper end of the upper plunger, and the lower end of the rod located below the lower plunger is made with an expanding cone-shaped thickening and form valves with the ends of the plungers, the valve formed by the lower end of the rod with the lower end of the lower plunger performing the function of suction and discharge on the rod washers with holes are installed between the hollow rod and the upper and lower plungers, and rod deflection washers with holes are installed in the middle of the upper and lower plungers of the same diameter.

2. The sucker rod pump according to claim 1, characterized in that the upper and lower plungers of the same diameter are made of elastic material.