RU2365786C1

RU2365786C1 - Oil well pump

Info

Publication number: RU2365786C1
Application number: RU2008108329/06A
Authority: RU
Inventors: Рамиль Назифович Бахтизин (RU); Рамиль Назифович Бахтизин; Камиль Рахматуллович Уразаков (RU); Камиль Рахматуллович Уразаков; Фарит Габдулхаивич Исмагилов (RU); Фарит Габдулхаивич Исмагилов; Гарислав Борисович Агамалов (RU); Гарислав Борисович Агамалов; Валерий Петрович Жулаев (RU); Валерий Петрович Жулаев
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-08-27

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: invention is related to procedure of oil production, in particular, to oil well pumps. Oil well pump comprises cylinder with suction valve installed in cylinder with the possibility of reciprocal motion and plunger with delivery valve. Wavy closed grooves are applied onto surface plunger perpendicular to its axis, as well as scars that are evenly distributed along plunger length with pitch of at least one and a half diametre of plunger. Scars have height that does not exceed value of gap to the side of pump provided by fit class.

EFFECT: increased resource of pump operation independently on used materials, improved wear resistance of pair of cylinder-plunger due to lubrication of coupled surfaces, and also reduction of leaks through gap between cylinder and plunger due to turbulisation of border layer at plunger wall.

3 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам.The invention relates to techniques for oil production, in particular to downhole sucker rod pumps.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий связанный с колонной насосных труб цилиндр и размещенный в цилиндре плунжер, на наружной поверхности которого с зазором относительно нее расположены самоустанавливающиеся втулки. С целью повышения объемного КПД путем уменьшения утечек в эксцентричном зазоре рабочей пары плунжер-цилиндр при эксплуатации наклонных скважин, наружная поверхность плунжера снабжена кольцевыми канавками для установки самоустанавливающихся втулок (SU 1211454, 15.02.86).A well sucker-rod pump is known comprising a cylinder connected to a column of pump pipes and a plunger located in the cylinder, on the outer surface of which self-aligning bushings are located with a gap relative to it. In order to increase the volumetric efficiency by reducing leaks in the eccentric clearance of the working pair of the plunger-cylinder during operation of deviated wells, the outer surface of the plunger is equipped with annular grooves for installing self-aligning bushings (SU 1211454, 02.15.86).

Данное изобретение может быть использовано только при эксплуатации наклонных скважин, что существенно ограничивает его применение. А также недостатком данного насоса является отсутствие возможности смазки пары "плунжер-цилиндр" для предотвращения "сухого" трения, интенсивного износа и заклинивания плунжера.This invention can only be used in the operation of deviated wells, which significantly limits its use. A disadvantage of this pump is the inability to lubricate the plunger-cylinder pair to prevent dry friction, intense wear and jamming of the plunger.

Наиболее близким к изобретению по техническому результату и решаемой задаче является глубинный штанговый насос для добычи нефти, содержащий цилиндр со всасывающим клапаном, установленный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном /Пат. РФ №2144623 С1, 20.01.2000/.Closest to the invention, the technical result and the problem to be solved is a deep sucker rod pump for oil production, comprising a cylinder with a suction valve installed in the cylinder with the possibility of reciprocating movement of the plunger with discharge valve / Pat. RF №2144623 C1, 01.20.2000 /.

В данном техническом решении в цилиндре выполнена внутренняя кольцевая канавка, сообщенная с затрубьем и расположенная на таком уровне, что в интервале рабочего хода канавка перекрывается плунжером, а в положении нижней мертвой точки оказывается над плунжером. Наличие кольцевой канавки способствует равномерному распределению по окружности, проходящей через плунжерную пару жидкости, и предотвращает местный размыв трущихся поверхностей. Однако пара скольжения цилиндр-плунжер, в частности в глубинном штанговом насосе, имеет некоторый зазор, который по мере работы насоса все возрастает, что способствует увеличению утечек через зазор и снижению объемного КПД. Интервал рабочего хода плунжера для станков-качалок имеет длину до 3,5 м, а для длинноходовых приводов до 10 м. Следовательно, данное устройство предполагает использование плунжера большой длины (не меньше вышеуказанных размеров), что способствует интенсивному износу насоса.In this technical solution, an inner annular groove is made in the cylinder, in communication with the annulus and located at such a level that, in the interval of the stroke, the groove is overlapped by the plunger, and in the bottom dead center position it is above the plunger. The presence of an annular groove promotes uniform distribution around the circumference passing through the plunger pair of fluid, and prevents local erosion of rubbing surfaces. However, the cylinder-plunger slip pair, in particular in the deep sucker rod pump, has a certain gap, which increases as the pump is operating, which increases leakage through the gap and reduces the volumetric efficiency. The interval of the stroke of the plunger for rocking machines has a length of up to 3.5 m, and for long-stroke drives up to 10 m.Therefore, this device involves the use of a plunger of large length (no less than the above sizes), which contributes to intensive wear of the pump.

Задачами, на решение которой направлено настоящее изобретение, являются снижение утечек через зазор между цилиндром и плунжером, а также снижение сил трения между ними.The objectives of which the present invention is directed are to reduce leakage through the gap between the cylinder and the plunger, as well as to reduce the friction forces between them.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является повышение надежности работы насоса, повышение износостойкости пары цилиндр-плунжер за счет осуществления смазки сопрягаемых поверхностей, повышение ресурса работы насоса независимо от используемых материалов, а также снижение утечек через зазор между цилиндром и плунжером за счет турбулизации пограничного слоя у стенки плунжера.The technical result achieved by using this invention is to increase the reliability of the pump, increase the wear resistance of the cylinder-plunger pair by lubricating the mating surfaces, increase the service life of the pump regardless of the materials used, and also reduce leakage through the gap between the cylinder and plunger due to turbulization boundary layer at the wall of the plunger.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что в скважинном штанговом насосе, содержащем цилиндр со всасывающим клапаном, установленный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, согласно изобретению на поверхность плунжера перпендикулярно его оси нанесены волнообразные замкнутые канавки и наплывы, распределенные равномерно по длине плунжера с шагом не менее чем полтора диаметра плунжера, причем наплывы имеют высоту не более величины зазора на сторону, предусмотренного классом посадки насоса.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that in the borehole sucker rod pump containing a cylinder with a suction valve installed in the cylinder with the possibility of reciprocating movement of the plunger with a discharge valve, according to the invention, wave-like closed grooves are applied to the surface of the plunger perpendicular to its axis and sagging, distributed evenly along the length of the plunger with a pitch of not less than one and a half diameters of the plunger, and the sagging have a height of not more than the clearance at Ron provided landing pump class.

На фиг.1 представлена схема скважинного штангового насоса, на фиг.2 представлены плунжер и цилиндр насоса, на фиг.3 - разрез плунжера по сечению А-А.Figure 1 presents a diagram of a downhole sucker rod pump, figure 2 shows the plunger and the pump cylinder, figure 3 is a section of the plunger along section AA.

Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 со всасывающим клапаном 2, установленный в цилиндре 1 с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4, на поверхности плунжера 3 перпендикулярно его оси нанесены волнообразные замкнутые канавки 5 и наплывы 6. Канавки 5 и наплывы 6 распределены равномерно по длине плунжера 3 с шагом не менее чем полтора диаметра плунжера 3. Наплывы 6 имеют высоту h не более величины зазора на сторону, предусмотренного классом посадки насоса.The downhole sucker rod pump contains a cylinder 1 with a suction valve 2, mounted in the cylinder 1 with the possibility of reciprocating movement of the plunger 3 with a discharge valve 4, on the surface of the plunger 3 perpendicular to its axis, wave-like closed grooves 5 and sagging 6 are applied. Grooves 5 and sagging 6 are distributed uniformly along the length of the plunger 3 with a pitch of at least one and a half diameters of the plunger 3. The sag 6 has a height h of no more than the clearance to the side provided by the pump fit class.

В процессе работы, при ходе плунжера 3 вверх всасывающий клапан 2 открывается, нагнетательный клапан 4 закрывается, полость цилиндра 1, образовавшаяся под плунжером 3, заполняется нефтью. При ходе плунжера 3 вниз всасывающий клапан 2 закрывается, нагнетательный клапан 4 открывается и содержащаяся под плунжером 3 нефть попадает в насосно-компрессорные трубы, соединенные с цилиндром 1 и т.д.In the process, when the plunger 3 moves up, the suction valve 2 opens, the discharge valve 4 closes, the cavity of the cylinder 1 formed under the plunger 3 is filled with oil. When the plunger 3 moves downward, the suction valve 2 closes, the discharge valve 4 opens and the oil contained under the plunger 3 enters the tubing connected to the cylinder 1, etc.

При работе насоса нанесенные на поверхность плунжера 3 волнообразные замкнутые канавки 5 и наплывы 6 способствуют при очень низких значениях Re (1…10) турбулизации пограничного слоя у стенки плунжера, что снижает величину утечек через зазор и особенно эффективно при откачке маловязких жидкостей. При работе пары "плунжер-цилиндр" в канавках 6 постоянно удерживается смазывающая жидкость, что приводит к снижению вероятности появления "сухого" трения и интенсивного износа, а также заклинивания плунжера.When the pump is operating, wave-like closed grooves 5 and sagging 6 deposited on the surface of the plunger 3 contribute to turbulence of the boundary layer near the plunger wall at very low Re (1 ... 10) values, which reduces leakage through the gap and is especially effective when pumping low-viscosity liquids. When the pair "plunger-cylinder" in the grooves 6 is constantly held lubricating fluid, which reduces the likelihood of occurrence of "dry" friction and intense wear, as well as jamming of the plunger.

Нанесенные на поверхность плунжера канавки и наплывы позволяют повысить его износостойкость, плавность хода, а также восстанавливать работоспособность изношенных плунжеров за счет наличия наплывов.The grooves and sag applied to the surface of the plunger can increase its wear resistance, smoothness, as well as restore the performance of worn plungers due to the presence of sag.

Claims

A borehole sucker rod pump containing a cylinder with a suction valve installed in the cylinder with the possibility of reciprocating movement of a plunger with a discharge valve, characterized in that on the surface of the plunger perpendicular to its axis there are wave-like closed grooves and sagging distributed uniformly along the length of the plunger with a pitch of at least than one and a half diameters of the plunger, and the influx has a height of no more than the gap to the side provided by the pump fit class.