RU2533280C1 - Sucker-rod pump with short plunger - Google Patents

Sucker-rod pump with short plunger Download PDF

Info

Publication number
RU2533280C1
RU2533280C1 RU2013155976/06A RU2013155976A RU2533280C1 RU 2533280 C1 RU2533280 C1 RU 2533280C1 RU 2013155976/06 A RU2013155976/06 A RU 2013155976/06A RU 2013155976 A RU2013155976 A RU 2013155976A RU 2533280 C1 RU2533280 C1 RU 2533280C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal rings
rings
piston
pair
short
Prior art date
Application number
RU2013155976/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Рыжов
Original Assignee
Евгений Васильевич Рыжов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Васильевич Рыжов filed Critical Евгений Васильевич Рыжов
Priority to RU2013155976/06A priority Critical patent/RU2533280C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2533280C1 publication Critical patent/RU2533280C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: sucker-rod pump with short plunger comprises a cylinder with suction valve and travelling valve and a short plunger equipped with a set of metal rings. In the set of metal rings with diameter D the rings are pressed to each other at butt ends and piled elastically to the sealed surfaces. At the short plunger case there are circular slots with placed elastic rings. At inner surface of the metal rings there are eccentric grooves at one side intended for elastic rings and to provide shift of the metal rings in radial direction to (0.1-0.3)D. In the set in each pair the metal rings in radial plane are unfolded towards each other in eccentric position per 180°. Each pair of the metal rings in radial plane is unfolded per 90° in regard to the each next pair. Length of the ring of metal rings is not less than two diameters of the plunger. The set of metal rings is pressed in longitudinal direction by a threaded bushing with a gap of (0.05-0.1)D in regard to the short plunger case.
EFFECT: invention allows improvement in the device reliability due to improved tightness of the short plunger sealing.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.The invention relates to techniques for oil production, in particular to borehole sucker rod pumps, and can be used in the oil industry.

Известен штанговый скважинный насос (Каталог "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти" ЦИНТИХимнефтемаш, М. 1988, с.22), содержащий рабочий цилиндр, внутри которого с минимальным зазором перемещается полый плунжер с нагнетательным клапаном, связанный с колонной насосных штанг, приемный конус цилиндра с плотно установленным в нем всасывающим клапаном, корпус которого выполнен с наружным конусом, устройство для его подъема, состоящее из ловителя, закрепленного на нижнем конце плунжера, взаимодействующего с хвостовиком всасывающего клапана (аналог).A well-known sucker-rod pump (Catalog "Well sucker-rod pumps for oil production" ZINTIKhimneftemash, M. 1988, p.22), containing a working cylinder, inside which a hollow plunger with a discharge valve is connected with a minimum clearance, connected to the column of pump rods, a cylinder receiving cone with a suction valve tightly installed in it, the housing of which is made with an outer cone, a device for lifting it, consisting of a catcher mounted on the lower end of the plunger interacting with the shank of the suction valve on the (analog).

Недостатками известного штангового скважинного насоса являются сложность конструкции и высокая трудоемкость изготовления деталей, так как требуется высокая точность и чистота обработки внутренней поверхности цилиндра и наружной поверхности плунжера, а также упрочнение этих поверхностей с целью повышения износостойкости. Для изготовления цилиндра требуются прецизионные трубы из легированных сталей, а также специальное дорогостоящее оборудование для обработки глубоких отверстий. Насос имеет пониженную надежность работы вследствие попадания в зазор между плунжером и цилиндром механических примесей, частиц песка, что приводит к быстрому износу уплотняемых поверхностей плунжера и цилиндра, а также к возможному заклиниванию плунжера.The disadvantages of the known sucker rod pump are the design complexity and high complexity of manufacturing parts, as it requires high precision and purity of the treatment of the inner surface of the cylinder and the outer surface of the plunger, as well as hardening of these surfaces in order to increase wear resistance. The manufacture of a cylinder requires precision alloy steel tubes, as well as special expensive equipment for processing deep holes. The pump has reduced reliability due to mechanical impurities, sand particles falling into the gap between the plunger and the cylinder, which leads to rapid wear of the sealing surfaces of the plunger and cylinder, as well as to possible jamming of the plunger.

Наиболее близким к изобретению является трубный скважинный штанговый насос с коротким поршнем (патент RU №2342561, опубл. 27.11.2008, кл. F04B 47/00), содержащий неподвижный цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами. В цилиндре установлен короткий поршень с металлическими кольцами при помощи переходного цилиндра, предохраняющего рабочую поверхность поршня и стальных колец от повреждения при спуске поршня в цилиндр насоса в колонне насосно-компрессорных труб. Переходный цилиндр установлен между колонной насосно-компрессорных труб и цилиндром насоса (прототип).Closest to the invention is a tubular sucker rod pump with a short piston (patent RU No. 2342561, publ. 11/27/2008, CL F04B 47/00), containing a stationary cylinder with suction and discharge valves. A short piston with metal rings is installed in the cylinder with the help of a transition cylinder that protects the working surface of the piston and steel rings from damage when the piston is lowered into the pump cylinder in the tubing string. A transition cylinder is installed between the tubing string and the pump cylinder (prototype).

Недостатком устройства является недостаточная надежность, обусловленная низкой герметичностью уплотнительных колец короткого поршня вследствие низкой износостойкости уплотнительных колец, что снижает ресурс насоса.The disadvantage of this device is the lack of reliability due to the low tightness of the sealing rings of the short piston due to the low wear resistance of the sealing rings, which reduces the resource of the pump.

Задачей изобретения является устранение отмеченного недостатка.The objective of the invention is to remedy this drawback.

Технический результат, за счет которого решается поставленная задача, заключается в повышении герметичности уплотнения короткого поршня.The technical result, due to which the task is solved, is to increase the tightness of the seal of the short piston.

Указанная задача решается и технический результат достигается за счет того, что в скважинном штанговом насосе с коротким поршнем, содержащем цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, в котором установлен короткий поршень, снабженный набором металлических колец, в наборе металлических колец диаметром D последние прижаты друг к другу по торцам и упруго поджаты к уплотняемым поверхностям, причем на корпусе короткого поршня выполнены кольцевые канавки, в которых размещены эластичные кольца, а на внутренней поверхности металлических колец выполнены эксцентричные пазы с одной стороны, предназначенные для эластичных колец, обеспечивающие смещение металлических колец в радиальном направлении на (0,1÷0,3)D, причем в наборе в каждой паре металлические кольца в радиальной плоскости развернуты относительно друг друга по эксцентриситету на 180° и каждая пара металлических колец в радиальной плоскости развернута на 90° относительно каждой последующей пары, а длина набора металлических колец составляет не менее двух диаметров поршня, набор металлических колец поджат в продольном направлении резьбовой втулкой с зазором (0,05-0,1)D относительно корпуса поршня. Общая длина набора колец может быть разделена пополам и части размещены по обоим концам поршня на расстоянии не менее трех диаметров поршня между собой. На трущиеся поверхности металлических колец нанесено наноалмазное хромовое покрытие.This problem is solved and the technical result is achieved due to the fact that in the borehole sucker rod pump with a short piston containing a cylinder with suction and discharge valves, in which a short piston equipped with a set of metal rings is installed, the latter are pressed against each other in a set of metal rings of diameter D at the ends and elastically drawn to the sealing surfaces, moreover, annular grooves are made on the housing of the short piston, in which elastic rings are placed, and on the inner surface, metal x rings, eccentric grooves are made on one side, designed for elastic rings, providing a displacement of the metal rings in the radial direction by (0.1 ÷ 0.3) D, and in the set in each pair, the metal rings in the radial plane are turned relative to each other in an eccentricity 180 ° and each pair of metal rings in the radial plane is rotated 90 ° relative to each subsequent pair, and the length of the set of metal rings is at least two diameters of the piston, the set of metal rings is pressed in longitudinal nom direction of the threaded sleeve with a clearance (0,05-0,1) D relative to the piston housing. The total length of the set of rings can be divided in half and the parts are placed at both ends of the piston at a distance of at least three piston diameters from each other. A nanodiamond chrome coating is applied to the rubbing surfaces of metal rings.

Благодаря постоянному контакту внутренних поверхностей пазов металлических колец с эластичными кольцами все металлические кольца упруго прижаты к поверхности цилиндра за счет радиального смещения при установке поршня в цилиндр, что создает нулевой зазор между уплотняемыми поверхностями. Повышение количества эластичных колец позволяет использовать их упругие свойства для повышения герметичности уплотнения поршня и компенсации износа в процессе работы металлических колец и цилиндра.Due to the constant contact of the inner surfaces of the grooves of the metal rings with the elastic rings, all the metal rings are elastically pressed to the surface of the cylinder due to radial displacement when the piston is installed in the cylinder, which creates a zero gap between the sealing surfaces. An increase in the number of elastic rings allows their elastic properties to be used to increase the tightness of the piston seal and compensate for wear during the operation of metal rings and the cylinder.

Установка металлических колец относительно буртов между кольцевыми канавками поршня с зазором, равным не менее удвоенного эксцентриситета, обеспечивает подвижность металлических колец в радиальном направлении и позволяет эластичному кольцу удерживаться в пазу в продольном направлении, что повышает герметичность уплотнения.The installation of metal rings relative to the shoulders between the annular grooves of the piston with a gap equal to at least twice the eccentricity ensures the mobility of the metal rings in the radial direction and allows the elastic ring to be held in the groove in the longitudinal direction, which increases the tightness of the seal.

Разделение набора колец пополам и размещение их по обоим концам поршня на расстоянии не менее трех диаметров поршня между собой позволяет устранить перекос поршня и повысить герметичность насоса.Dividing the set of rings in half and placing them at both ends of the piston at a distance of at least three piston diameters between each other eliminates the distortion of the piston and increases the tightness of the pump.

Перечень чертежейList of drawings

На Фиг.1 представлена схема скважинного штангового насоса с коротким поршнем.Figure 1 presents a diagram of a well pump with a short piston.

На Фиг.2 представлен поперечный разрез общего вида насоса.Figure 2 presents a cross section of a General view of the pump.

На Фиг.3 представлено место А на Фиг.2.Figure 3 presents a place a in figure 2.

Описание устройстваDevice description

Скважинный штанговый насос с коротким поршнем содержит цилиндр 1 (см. Фиг.1) с всасывающим 2 и нагнетательным 3 клапанами, в котором установлен короткий поршень 4 с набором металлических колец 5.The well pump with a short piston contains a cylinder 1 (see Figure 1) with a suction 2 and discharge 3 valves, in which a short piston 4 with a set of metal rings 5 is installed.

В наборе металлических колец 5 диаметром D они прижаты друг к другу по торцам и упруго поджаты к уплотняемым поверхностям. На корпусе короткого поршня 4 выполнены кольцевые канавки 6 (см. Фиг.2, Фиг.3), в которых размещены эластичные круглые кольца 7 толщиной d. На внутренней поверхности металлических колец 5 выполнены эксцентричные пазы 8 диаметром D1 с одной стороны, предназначенные для эластичных колец 7, обеспечивающие смещение металлических колец 5 в радиальном направлении на (0,1-0,3)D, что составляет для существующих конструкций примерно 0,3÷0,5 мм. В наборе в каждой паре металлические кольца 5 в радиальной плоскости развернуты относительно друг друга по эксцентриситету на 180° и каждая пара металлических колец 5 в радиальной плоскости развернута на 90° относительно каждой последующей пары. Длина набора металлических колец 5 составляет не менее двух диаметров короткого поршня 4. Набор металлических колец 5 поджат в продольном направлении резьбовой втулкой 9 с зазором (0,05-0,1)D, что составляет для существующих конструкций примерно 0,25÷0,3 мм, относительно корпуса короткого поршня 4.In a set of metal rings 5 of diameter D, they are pressed against each other at the ends and elastically pressed to the sealing surfaces. On the body of the short piston 4, annular grooves 6 are made (see FIG. 2, FIG. 3), in which elastic round rings 7 of thickness d are placed. On the inner surface of the metal rings 5, eccentric grooves 8 with a diameter of D 1 are made on one side, designed for elastic rings 7, providing a displacement of the metal rings 5 in the radial direction by (0.1-0.3) D, which is approximately 0 for existing structures , 3 ÷ 0.5 mm. In the set, in each pair, the metal rings 5 in the radial plane are rotated 180 ° relative to each other in an eccentricity, and each pair of metal rings 5 in the radial plane is rotated 90 ° relative to each subsequent pair. The length of the set of metal rings 5 is at least two diameters of the short piston 4. The set of metal rings 5 is pressed in the longitudinal direction by the threaded sleeve 9 with a clearance of (0.05-0.1) D, which is approximately 0.25 ÷ 0 for existing structures, 3 mm, relative to the housing of the short piston 4.

На трущихся поверхностях уплотнительных колец 5 с целью повышения износостойкости нанесено наноалмазное хромовое покрытие.On the rubbing surfaces of the sealing rings 5, in order to increase the wear resistance, a nanodiamond chrome coating is applied.

Общая длина набора металлических колец 5 разделена пополам и части размещены по обоим концам поршня 4 на расстоянии не менее трех диаметров D поршня между собой.The total length of the set of metal rings 5 is divided in half and the parts are placed at both ends of the piston 4 at a distance of at least three piston diameters D from each other.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

После установки короткого поршня 4 в цилиндр 1 скважинного штангового насоса металлические кольца 5 прижимаются к поверхности цилиндра 1 за счет деформации эластичных колец 7. В местах прижатия металлических колец 5 зазор равен нулю, а с противоположной стороны - щелевой зазор равен допуску посадки скольжения. Так как все пары металлических колец 5 плотно поджаты друг к другу, как описано выше, в наборе в каждой паре металлические кольца 5 в радиальной плоскости развернуты относительно друг друга по эксцентриситету на 180° и каждая пара металлических колец 5 в радиальной плоскости развернута на 90° относительно каждой последующей пары. В месте установки набора металлических колец 5 образуется сложная лабиринтная щель, которая имеет большое гидравлическое сопротивление для текучей среды при переходе ее из полости высокого давления, в которой она находится, в сторону полости низкого давления. В результате достигается герметизация места установки корпуса короткого поршня 4 относительно цилиндра 1.After installing a short piston 4 in the cylinder 1 of the sucker rod pump, the metal rings 5 are pressed to the surface of the cylinder 1 due to the deformation of the elastic rings 7. In the places where the metal rings 5 are pressed, the gap is zero, and on the opposite side, the gap gap is equal to the slip fit tolerance. Since all pairs of metal rings 5 are tightly pressed against each other, as described above, in the set in each pair, the metal rings 5 in the radial plane are 180 ° eccentric to each other and each pair of metal rings 5 in the radial plane is rotated 90 ° relative to each subsequent pair. At the installation site of the set of metal rings 5, a complex labyrinth gap is formed, which has a large hydraulic resistance for the fluid when it passes from the high-pressure cavity in which it is located towards the low-pressure cavity. The result is sealing of the installation location of the housing of the short piston 4 relative to the cylinder 1.

Изготовление устройства не требует специальной оснастки, а применение унифицированных эластичных колец круглого сечения упрощает его сборку и снижает стоимость при увеличении ресурса и ремонтопригодности.The manufacture of the device does not require special equipment, and the use of unified elastic O-rings simplifies its assembly and reduces cost while increasing the resource and maintainability.

Данное конструктивное решение обеспечивает высокую герметичность уплотнения поршня за счет поддержания нулевого зазора между уплотняемыми поверхностями в процессе длительной эксплуатации насоса, сопровождающейся износом трущихся пар, что влечет за собой увеличение ресурса и надежности устройства в целом.This design solution provides high tightness of the piston seal by maintaining zero clearance between the sealing surfaces during the long-term operation of the pump, accompanied by wear of the rubbing pairs, which entails an increase in the resource and reliability of the device as a whole.

Изобретение позволяет повысить надежность устройства за счет повышения герметичности уплотнения короткого поршня.The invention improves the reliability of the device by increasing the tightness of the seal of the short piston.

Claims (3)

1. Скважинный штанговый насос с коротким поршнем, содержащий цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, в котором установлен короткий поршень, снабженный набором металлических колец, отличающийся тем, что в наборе металлических колец диаметром D последние прижаты друг к другу по торцам и упруго поджаты к уплотняемым поверхностям, причем на корпусе короткого поршня выполнены кольцевые канавки, в которых размещены эластичные кольца, а на внутренней поверхности металлических колец выполнены эксцентричные пазы с одной стороны, предназначенные для эластичных колец, обеспечивающие смещение металлических колец в радиальном направлении на (0,1÷0,3)D, причем в наборе в каждой паре металлические кольца в радиальной плоскости развернуты относительно друг друга по эксцентриситету на 180° и каждая пара металлических колец в радиальной плоскости развернута на 90° относительно каждой последующей пары, а длина набора металлических колец составляет не менее двух диаметров поршня, набор металлических колец поджат в продольном направлении резьбовой втулкой с зазором (0,05÷0,1)D относительно корпуса короткого поршня.1. A sucker rod pump with a short piston, comprising a cylinder with suction and discharge valves, in which a short piston is installed, equipped with a set of metal rings, characterized in that in the set of metal rings of diameter D the latter are pressed against each other and elastically pressed against the sealed ones surfaces, moreover, annular grooves are made on the housing of the short piston, in which elastic rings are placed, and eccentric grooves are made on the inner surface of the metal rings on one side, designated for elastic rings, providing displacement of the metal rings in the radial direction by (0.1 ÷ 0.3) D, and in the set in each pair, the metal rings in the radial plane are rotated relative to each other by 180 ° eccentricity and each pair of metal rings in of the radial plane is rotated 90 ° relative to each subsequent pair, and the length of the set of metal rings is at least two piston diameters, the set of metal rings is pressed in the longitudinal direction by a threaded sleeve with a clearance of (0.05 ÷ 0.1) D relates The body of the short piston. 2. Насос по п.1, отличающийся тем, что общая длина набора колец разделена пополам и части размещены по обеим концам поршня на расстоянии не менее трех диаметров поршня между собой.2. The pump according to claim 1, characterized in that the total length of the set of rings is divided in half and the parts are placed at both ends of the piston at a distance of at least three diameters of the piston between them. 3. Насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что на трущиеся поверхности металлических колец нанесено наноалмазное хромовое покрытие. 3. The pump according to claim 1 or 2, characterized in that a nanodiamond chrome coating is applied to the friction surfaces of the metal rings.
RU2013155976/06A 2013-12-17 2013-12-17 Sucker-rod pump with short plunger RU2533280C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013155976/06A RU2533280C1 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Sucker-rod pump with short plunger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013155976/06A RU2533280C1 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Sucker-rod pump with short plunger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2533280C1 true RU2533280C1 (en) 2014-11-20

Family

ID=53382651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013155976/06A RU2533280C1 (en) 2013-12-17 2013-12-17 Sucker-rod pump with short plunger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2533280C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104632594A (en) * 2015-01-08 2015-05-20 新乡市乔山机械设备有限公司 Plunger oil well pump
RU2735124C1 (en) * 2020-03-13 2020-10-28 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Plunger of sucker-rod pump

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2477238A1 (en) * 1980-03-03 1981-09-04 Polynergie Inc IMPROVEMENTS ON PISTON TYPE PUMPS
SU945364A1 (en) * 1980-05-28 1982-07-23 Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования Device for retaining deep-well equipment in pump pipe string
RU5001U1 (en) * 1996-06-28 1997-09-16 Сергей Борисович Борисов DEEP DEPTH PUMP
RU2169290C1 (en) * 2000-03-29 2001-06-20 Захаров Борис Семенович Oil-well sucker-rod pump
RU2342561C2 (en) * 2006-11-27 2008-12-27 Валентин Иванович Юдин Tubing sucker-rod pump with shortened barrel and plunger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2477238A1 (en) * 1980-03-03 1981-09-04 Polynergie Inc IMPROVEMENTS ON PISTON TYPE PUMPS
SU945364A1 (en) * 1980-05-28 1982-07-23 Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования Device for retaining deep-well equipment in pump pipe string
RU5001U1 (en) * 1996-06-28 1997-09-16 Сергей Борисович Борисов DEEP DEPTH PUMP
RU2169290C1 (en) * 2000-03-29 2001-06-20 Захаров Борис Семенович Oil-well sucker-rod pump
RU2342561C2 (en) * 2006-11-27 2008-12-27 Валентин Иванович Юдин Tubing sucker-rod pump with shortened barrel and plunger

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104632594A (en) * 2015-01-08 2015-05-20 新乡市乔山机械设备有限公司 Plunger oil well pump
CN104632594B (en) * 2015-01-08 2017-04-12 新乡市乔山机械设备有限公司 Plunger oil well pump
RU2735124C1 (en) * 2020-03-13 2020-10-28 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" Plunger of sucker-rod pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2508270C (en) Wear rings for downhole pump
RU2533280C1 (en) Sucker-rod pump with short plunger
RU153634U1 (en) RETURN VALVE VALVE
WO2016126242A1 (en) Metal-to-metal sealing arrangement for telescoping casing joint
RU2567919C1 (en) Sucker rod pumping unit
US10030652B1 (en) Pump jack with downhole pump
RU91118U1 (en) HOLLOW PUMP BAR
RU158391U1 (en) MECHANICAL SEAL
RU2398091C2 (en) Hollow bucket rod
RU2460902C1 (en) Downhole rod pump
RU119802U1 (en) STRAIGHT CENTER-TURN
RU164107U1 (en) SEALER
RU157507U1 (en) Borehole PUMP PUMP
RU161301U1 (en) HYDRAULIC DRIVE BRAKE PUMP PUMP
RU2582142C1 (en) Packer sealing assembly
RU2342561C2 (en) Tubing sucker-rod pump with shortened barrel and plunger
RU147653U1 (en) DEEP BAR PUMP
RU2812544C1 (en) Spool valve
RU194627U1 (en) BUTTERFLY DEPTH PUMP OF FIXED DESIGN
CN102312657A (en) High-temperature-resistant and wear-resistant hollow rod centering guide
RU191456U1 (en) Mechanical seal for the plunger of a borehole sucker rod pump
RU158538U1 (en) DEVICE FOR PROTECTING A WELL BOUNDARY PUMP PUMP FROM SLUDGE
CN112081732B (en) Under-pump weighting connector, oil pump and oil extraction method
RU2655277C1 (en) Rod centralizer
RU2202708C2 (en) Oil-well sucker-rod pump

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161218