RU2696837C1

RU2696837C1 - Sucker-rod subsurface piston pump

Info

Publication number: RU2696837C1
Application number: RU2018120397A
Authority: RU
Inventors: Азат Шамилевич Шаяхметов; Рашит Мухаметшакирович Абдулхаиров; Ильшат Рифович Нуруллин; Шамиль Кашфуллинович Шаяхметов
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2019-08-06

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to sucker-rod subsurface piston pumps for oil extraction with high content of mechanical impurities. Pump includes cylinder with installed inside plunger, adapters – upper and lower, connecting cylinder with tubing string, suction and discharge valves, two piston-pairs – piston-cylinder – upper and lower. Upper piston pair is installed inside the plunger connected to its cylinder on the thread and are at different levels in height and length. Piston is equipped with cover with connecting element with rod. In the wall of the piston and the cylinder there are openings at different levels along the height in the longitudinal direction with identical geometrical dimensions, which are matched when the piston is in the lowest position, thus forming a pressure valve. Bottom piston pair is installed in the lower part of the cylinder of the pump with openings in the wall of the piston and its cylinder with formation of the suction valve at alignment, at the piston of this pair in the upper position, and the piston from below is plugged. Pistons of both piston pairs are connected to each other by means of a coupling. Openings are made above and under the coupling to communicate piston cavities with under-plunger cavity. Lower adapter is stepped. Plunger of the pump is made in the form of two bushes screwed to end sections of the cylinder of the upper piston pair. Lower cylinder of piston pair is equipped with centering element with perforated holes.

EFFECT: improving pump efficiency, operating reliability, increasing overhaul period, simplifying design and manufacturing technology.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяной скважины механизированным способом, в частности к штанговым глубинным поршневым насосам для добычи нефти с большим содержанием механических примесей, песка и вязких нефтей из скважины.The invention relates to the field of operation of an oil well in a mechanized way, in particular to rod deep piston pumps for oil production with a high content of mechanical impurities, sand and viscous oils from the well.

Известен штанговый глубинный насос для откачивания нефти из скважины (см. патент RU №2369775, МПК F04B 47/00, опубл. 10.10.2009 г. Бюл. №28, под названием «Скважинный штанговый насос»).Known sucker rod pump for pumping oil from the well (see patent RU No. 2369775, IPC F04B 47/00, publ. 10.10.2009, Bull. No. 28, under the name "Well sucker rod pump").

Известный насос содержит цилиндр с всасывающим шаровым клапаном в нижней части. Внутри цилиндра, установленного на колонне насосно-компрессорных труб, установлен полый плунжер с нагнетательным шаровым клапаном с возможностью возвратно-поступательного перемещения от привода на поверхности через колонну штанг. Насос снабжен баком для смазывающего масла и системой смазки пары плунжер-цилиндр.The known pump comprises a cylinder with a suction ball valve at the bottom. Inside the cylinder mounted on the tubing string, a hollow plunger with a discharge ball valve is installed with the possibility of reciprocating movement from the actuator to the surface through the rod string. The pump is equipped with a lubricating oil tank and a plunger-cylinder pair lubrication system.

Недостатком данного насоса является сложность конструкции, не технологичность его изготовления. Смазка трущейся поверхности пары плунжер-насос частично устраняет их износ и может увеличить межремонтный период. Однако при перекачивании сильно загрязненной нефти с содержанием механических примесей типа пропанта, резиновых элементов от герметизирующих элементов, песка, а также высоковязких нефтей, асфальстосмолопарафинистых отложений (АСПО) - на шариковых клапанах нарушает их герметичность и не обеспечивает 100% работу. Поскольку открытие и закрытие клапана осуществляется только за счет веса столба жидкости и веса самого клапана и при наличии в паре шарик-седло механических примесей, между ними образуется кольцевой зазор, не позволяющий плотно закрыться клапану, что является причиной утечки жидкости. Это приводит к снижению производительности насоса и требует ремонтных работ.The disadvantage of this pump is the design complexity, not the manufacturability of its manufacture. Lubricating the rubbing surface of a plunger-pump pair partially eliminates their wear and can increase the overhaul period. However, when pumping heavily contaminated oil containing mechanical impurities such as proppant, rubber elements from sealing elements, sand, as well as highly viscous oils, asphalt-resin-paraffin deposits (AFS) - on ball valves it breaks their tightness and does not provide 100% operation. Since the opening and closing of the valve is carried out only due to the weight of the liquid column and the weight of the valve itself and if there are mechanical impurities in the ball-seat pair, an annular gap is formed between them, which does not allow the valve to close tightly, which is the reason for the liquid leak. This leads to lower pump performance and requires repair work.

Известен также штанговый глубинный насос для откачки нефти из скважины (см. патент RU №2436996, МПК F04B 47/00, опубл. 20.12 2011 г., Бюл. №35, под названием «Штанговый скважинный насос двойного действия»).Also known is a sucker rod pump for pumping oil from a well (see patent RU No. 2436996, IPC F04B 47/00, publ. 12/20/2011, Bull. No. 35, under the name "Double-acting sucker rod pump").

Он содержит цилиндр с установленным внутри полым плунжером, всасывающим и нагнетательным шаровыми клапанами, при этом третий нагнетательный клапан выполнен в виде втулки, для которой на уступе переводника, соединяющего колонны труб с цилиндром, выполненным ступенчатым, образуя как бы тарельчатый клапан. Нижняя ступень цилиндра выполнена с большим диаметром, чем верхняя ступень. Клапан в виде втулки установлен на штанге с возможностью продольного перемещения на ней вверх при избыточном давлении в подплунжерной полости. Этот насос частично увеличивает его производительность, однако и он не лишен недостатков. Так, выполнение всасывающего и нагнетательного клапанов в виде пары шар-седло и выполнение одного из нагнетательных клапанов тарельчатым не всегда обеспечивает полную герметичность, что отрицательно сказывается на его производительности. Объясняется это тем, что добываемая продукция скважины обычно содержит механические примеси типа пропант, песок различной фракции, резиновые частички от герметизирующих элементов насоса, которые осаждаясь вместе с вязкой нефтью и АСПО на контактирующихся поверхностях запорной пары шар-седло в процессе эксплуатации насоса приводят к несовпадению с их геометрическими формами и, следовательно, к неполной посадке шара и тарелки на седло, что приводит к потере герметичности из-за образовавшегося зазора. Герметичность клапана такой конструкции снижается также при малейшем износе и под действием коррозии агрессивной среды в скважине. Кроме того, шаровые клапаны теряют герметичность т.е. не работают и в наклонно-направленных скважинах, где кривизна ствола скважины составляет более 50 градусов по зенитному углу и в горизонтальных скважинах, в которых насос находится в положении 90 градусов по зенитному углу, при котором закрытие клапана осуществляется только за счет веса столба жидкости, а вес самого запорного элемента при этом в закрытии не участвует.It contains a cylinder with a hollow plunger installed inside, suction and discharge ball valves, while the third discharge valve is made in the form of a sleeve for which, on the ledge of the sub, connecting the pipe string with a stepped cylinder, forming a poppet valve. The lower stage of the cylinder is made with a larger diameter than the upper stage. A valve in the form of a sleeve is mounted on the rod with the possibility of longitudinal movement on it upward with excess pressure in the sub-plunger cavity. This pump partially increases its productivity, however, and it is not without drawbacks. Thus, the implementation of the suction and discharge valves in the form of a ball-seat pair and the execution of one of the poppet discharge valves do not always ensure complete tightness, which negatively affects its performance. This is explained by the fact that the produced well products usually contain mechanical impurities such as proppant, sand of various fractions, rubber particles from the sealing elements of the pump, which are deposited together with viscous oil and paraffin deposits on the contacting surfaces of the ball-saddle shut-off pair during pump operation and lead to mismatch with their geometric shapes and, consequently, to the incomplete seating of the ball and plate on the saddle, which leads to a loss of tightness due to the resulting gap. The tightness of the valve of this design is also reduced with the slightest wear and corrosion of the aggressive environment in the well. In addition, ball valves lose their tightness i.e. they also do not work in directional wells, where the wellbore curvature is more than 50 degrees in the zenith angle and in horizontal wells in which the pump is in the position of 90 degrees in the zenith angle, in which the valve is closed only due to the weight of the liquid column, and the weight of the locking element itself is not involved in the closure.

Известен также штанговый глубинный поршневой насос для добычи нефти из скважины (см. патент RU №2654559 по заявке №2017128347, МПК F04B 47/00, опуб. Б.И. №15, 21. 05. 2018 г.), содержащий спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) цилиндр, соединенный с ними переходниками - верхним и нижним, полый плунжер, установленный внутри цилиндра, всасывающий и нагнетательный клапаны, а также две поршневые пары - поршень - цилиндр верхняя и нижняя, верхняя поршневая пара установлена внутри плунжера, соединенного с ее цилиндром на резьбе и находятся на разных уровнях по высоте и длине, а его поршень снабжен крышкой с соединительным элементом со штангой с которым взаимодействует цилиндр при движении поршня вверх, при этом в стенке поршня и его цилиндре выполнены окна на разных уровнях по высоте в продольном направлении с одинаковыми геометрическими размерами, совмещаемые, когда поршень находится в крайнем нижнем положении, образуя нагнетательный клапан, при этом нижняя поршневая пара установлена в нижней части цилиндра насоса с аналогично выполненными окнами в стенке поршня и его цилиндра, как и у верхней поршневой пары, образующей всасывающий клапан при совмещении, когда поршень этой пары находится в верхнем положении, а его поршень снизу заглушен, включающим спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) цилиндр с установленным внутри плунжером, всасывающий и нагнетательный клапаны.Also known is a sucker rod piston pump for oil production from a well (see patent RU No. 2654559 according to application No. 2017128347, IPC F04B 47/00, publ. B.I. No. 15, 21. 05. 2018), containing descent to a string of tubing (tubing), a cylinder connected to them by adapters - upper and lower, a hollow plunger installed inside the cylinder, suction and discharge valves, as well as two piston pairs - piston - cylinder upper and lower, upper piston pair installed inside the plunger connected to its cylinder on a thread and are at different levels height and length, and its piston is equipped with a cover with a connecting element with a rod with which the cylinder interacts when the piston moves upward, while the windows of the piston wall and its cylinder are made at different levels in height in the longitudinal direction with the same geometric dimensions, compatible, when the piston is in its lowest position, forming a pressure valve, while the lower piston pair is installed in the lower part of the pump cylinder with similarly made windows in the wall of the piston and its cylinder, as in erhney piston pair forming a suction valve when aligned when the piston of the pair is in the upper position and its bottom piston plugged comprising descent on a column of tubing (OWT) fitted within the cylinder with the plunger, the suction and discharge valves.

Известный штанговый насос близкий по технической сущности и может быть принят в качестве прототипа. Однако и он не лишен недостатков. Так, он сложный по конструкции и не технологичен в изготовлении, требует наличия в составе конструкции пружины и кольцевого магнита, существенно снижающие надежность работы насоса и долговечность, и как следствие, приводящие к уменьшению межремонтного периода эксплуатации. Кроме того, в нем не предусмотрена возможность регулирования подплунжерной полости (камеры) для увеличения производительности штангового насоса.Known sucker rod pump is close in technical essence and can be adopted as a prototype. However, he is not without flaws. So, it is complex in design and not technologically advanced to manufacture, it requires the presence of a spring and an annular magnet in the structure of the design, which significantly reduce the pump reliability and durability, and as a result, reduce the overhaul period of operation. In addition, it does not provide for the possibility of regulating the sub-plunger cavity (chamber) to increase the performance of the sucker rod pump.

Технической задачей настоящего изобретения является упрощение конструкции, технология изготовления, повышение надежности работы, увеличение производительности штангового насоса и межремонтного его периода эксплуатации.The technical task of the present invention is to simplify the design, manufacturing technology, increase reliability, increase the productivity of the sucker rod pump and its overhaul period of operation.

Поставленная техническая задача решается описываемым штанговым глубинным поршневым насосом, включающим спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) цилиндр с установленным внутри плунжером, переходники - верхний и нижний, соединяющие цилиндр с НКТ, всасывающий и нагнетательный клапаны, две поршневые пары - поршень-цилиндр - верхняя и нижняя, верхняя поршневая пара установлена внутри плунжера, соединенного с ее цилиндром на резьбе и находятся на разных уровнях по высоте и длине, а его поршень снабжен крышкой с соединительным элементом со штангой с которым взаимодействует цилиндр при движении поршня вверх, при этом в стенке поршня и его цилиндре выполнены окна на разных уровнях по высоте в продольном направлении с одинаковыми геометрическими размерами, совмещаемые, когда поршень находится в крайнем нижнем положении, образуя нагнетательный клапан, при этом нижняя поршневая пара установлена в нижней части цилиндра насоса с аналогично выполненными окнами в стенке поршня и его цилиндра, как и у верхней поршневой пары, образующей всасывающий клапан при совмещении, когда поршень этой пары находится в верхнем положении, а его поршень снизу заглушенThe stated technical problem is solved by the described sucker rod piston pump, which includes a cylinder with a plunger installed inside the tubing string, adapters - the upper and lower connecting the cylinder with the tubing, suction and discharge valves, two piston pairs - piston-cylinder - the upper and lower, upper piston pair is installed inside the plunger connected to its cylinder on the thread and are at different levels in height and length, and its piston is equipped with a cover with a connecting element coping with the rod with which the cylinder interacts when the piston moves upward, while in the wall of the piston and its cylinder there are windows at different levels in height in the longitudinal direction with the same geometric dimensions, compatible when the piston is in its lowest position, forming a pressure valve, with this lower piston pair is installed in the lower part of the pump cylinder with similarly made windows in the wall of the piston and its cylinder, as in the upper piston pair, forming a suction valve when combined, to when the piston of this pair is in the upper position and its piston is muffled from below

Новым является то, что поршни обеих поршневых пар соединены между собой с помощью муфты с выполненным кольцевым выступом в ее средней части, взаимодействующем при работе с нижним торцом верхнего цилиндра при перемещении поршней с крайнего нижнего положения до крайнего верхнего положения, причем над и под упомянутой муфтой выполнены окна, сообщающие полости поршней с подплунжерной полостью, при этом нижний переходник выполнен ступенчатым с выполненной резьбой на большей ступени, с которой соединен цилиндр нижней поршневой пары ответной резьбой, выполненной на его верхнем конце, плунжер насоса выполнен в виде 2-х втулок, завинченных к концевым участкам цилиндра верхней поршневой пары, цилиндр нижней поршневой пары снабжен центрирующим элементом с перфорационными отверстиями для перепуска флюида, закрепляемым к его нижнему концу.What is new is that the pistons of both piston pairs are interconnected by means of a clutch with an annular protrusion in its middle part, which interacts when working with the lower end of the upper cylinder when moving the pistons from the lowermost position to the highest upper position, above and below said clutch windows are made that communicate piston cavities with a sub-plunger cavity, while the lower adapter is made stepwise with a thread made at a larger stage, to which the cylinder of the lower piston pair of the reciprocal is connected the thread made at its upper end, the pump plunger is made in the form of 2 bushings screwed to the end sections of the cylinder of the upper piston pair, the cylinder of the lower piston pair is equipped with a centering element with perforation holes for fluid bypass, fixed to its lower end.

Анализ известных технических решений в данной области техники, проведенных по патентному фонду института ТатНИПИнефть ретроспективностью 20 лет с целью определения технического уровня показал, что заявляемое техническое решение имеет признаки, которые отсутствуют в аналогах, а их использование в заявляемой совокупности существенных признаков, позволяет получить новый технический результат, заключающийся в обеспечении 100% открытия и закрытия всасывающего и нагнетательного клапанов, который связан с конструктивной особенностью клапанов поршневых пар, где открытие и закрытие происходит в двух параллельных плоскостях (см. представленные рисунки), путем перемещения одной плоскости по отношению к другой в непосредственном соприкосновении двух плоскостей, тем самым создается эффект «ножниц». Данный эффект «ножниц» при закрытии клапана, т.е. возвратно-поступательном движении плунжера позволяет срезать всевозможные механические примеси, которые попали между двумя плоскостями соприкосновения поршневого клапана вплоть до мелких металлических элементов, соизмеримых с размерами окна поршневой пары, и тем самым обеспечивает 100% закрытие клапана. При открытии клапана происходит очищение от механических примесей за счет движения извлекаемой жидкости (продукции) из скважины. При этом как следствие повышается производительность насоса, надежность его работы увеличивается межремонтного период, упрощается конструкция и технология изготовленияAn analysis of well-known technical solutions in this technical field conducted by the patent fund of the TatNIPIneft Institute with a retrospective of 20 years in order to determine the technical level showed that the claimed technical solution has features that are not in the analogues, and their use in the claimed combination of essential features allows to obtain a new technical the result is to ensure 100% opening and closing of the suction and discharge valves, which is associated with the design feature of the valve s piston pairs, where opening and closing occurs in two parallel planes (see. Figures shown) by moving the same plane relative to the other in direct contact of two planes, thereby creating the effect of "scissors". This effect of "scissors" when closing the valve, i.e. The reciprocating movement of the plunger allows you to cut off all kinds of mechanical impurities that fell between the two contact planes of the piston valve up to small metal elements commensurate with the size of the piston pair window, and thereby ensure 100% valve closure. When the valve is opened, mechanical impurities are cleaned due to the movement of the extracted fluid (product) from the well. In this case, as a result, the pump productivity increases, the reliability of its operation increases the overhaul period, the design and manufacturing technology are simplified

Представленные рисунки поясняют суть изобретения, где на фиг. 1 изображен поршневой насос, когда он спущен в скважину на колонне штанг, видны цилиндр насоса с плунжером, выполненным в виде 2-х втулок, положение поршней 2-х поршневых пар, соединительная муфта поршней, в частичном продольном разрезе.The presented drawings explain the essence of the invention, where in FIG. 1 shows a piston pump when it is lowered into a well on a rod string, a pump cylinder with a plunger made in the form of 2 bushings, the position of the pistons of 2 piston pairs, the piston coupling in a partial longitudinal section are visible.

На фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, когда верхний поршень с помощью колонны штанг поднялся наверх и начиная движение вниз прикоснулся торцом крышки на верхний конец цилиндра верхней поршневой пары, при котором верхние нагнетательные клапаны совместились, а нижние всасывающие клапаны отошли друг от друга и находятся на разных уровнях, в частичном продольном разрезе.In FIG. 2 is the same as in FIG. 1, when the upper piston with the help of a column of rods rose up and starting to move down, touched the end face of the cap to the upper end of the cylinder of the upper piston pair, in which the upper pressure valves are aligned and the lower suction valves are separated from each other and are at different levels, in partial longitudinal cutaway.

На фиг. 3 - то же, что на фиг. 2, когда верхний поршень при ходе штанги вверх занял крайнее верхнее положение, при этом окна верхней поршневой пары находятся на разном уровне, а всасывающие нижние окна нижней поршневой пары совместились, в частичном продольном разрезе.In FIG. 3 is the same as in FIG. 2, when the upper piston, during the upward stroke of the rod, has reached its highest position, while the windows of the upper piston pair are at different levels, and the suction lower windows of the lower piston pair are combined, in a partial longitudinal section.

Штанговый глубинный поршневой насос (см. фиг. 1-3), спускаемый на колонне НКТ, включает цилиндр 1, установленный между насосно-компрессорными трубами 2 и 3 и соединен с ними с помощью переходников 4 и 5 верхним и нижним соответственно. Нижний переходник 5 выполнен ступенчатым, на большей ступени 6 которого выполнена соединительная резьба 7. Внутри цилиндра 1 установлен плунжер, выполненный в виде 2-х втулок 8 и 9 с соединительными резьбами 10 и 11, устанавливаемых на конечных участках цилиндра насоса. Внутри плунжера установлена верхняя поршневая пара - поршень 12 и цилиндр 13, связанный с плунжером на резьбе 14 и 15, а внутри трубы 3 НКТ установлена нижняя поршневая пара - поршень 16 и цилиндр 17, на верхней части которого выполнена соединительная резьба 18 ответная к резьбе 7 большей ступени 6 нижнего переходника 5 и, следовательно, соединены они между собой на резьбе. В стенках поршня 16 и цилиндра 17 нижней поршневой пары на разных уровнях по высоте в продольном направлении с одинаковыми геометрическими размерами выполнены окна 19 и 20 соответственно, совмещаемые при работе, в частности, когда поршень 16 находится в верхнем положении (см. фиг. 3), образуя всасывающий клапан.The sucker rod piston pump (see Fig. 1-3), lowered on the tubing string, includes a cylinder 1 installed between the tubing 2 and 3 and connected to them using adapters 4 and 5, the upper and lower, respectively. The lower adapter 5 is made stepped, at the greater stage 6 of which the connecting thread is made 7. Inside the cylinder 1, a plunger is installed, made in the form of 2 bushings 8 and 9 with connecting threads 10 and 11 installed on the end sections of the pump cylinder. Inside the plunger, there is an upper piston pair - a piston 12 and a cylinder 13 connected to the plunger on threads 14 and 15, and inside a pipe 3 of the tubing there is a lower piston pair - a piston 16 and cylinder 17, on the upper part of which a connecting thread 18 is made that is mating a larger stage 6 of the lower adapter 5 and, therefore, they are interconnected on a thread. In the walls of the piston 16 and the cylinder 17 of the lower piston pair at different levels in height in the longitudinal direction with the same geometric dimensions, windows 19 and 20 are respectively made, compatible during operation, in particular when the piston 16 is in the upper position (see Fig. 3) forming a suction valve.

Поршень 12 верхней поршневой пары, спускаемый на колонне штанг 21, снабжен крышкой 22 с соединительным элементом 23 для штанги, а нижний конец поршня 16 снабжен заглушкой 24. Аналогично окнам 19 и 20 нижней поршневой пары, в верхней поршневой паре выполнены окна 25 и 26 в стенках поршня 12 и цилиндр 13 соответственно, совмещаемые при работе, в частности, когда поршень 12 находится в крайнем нижнем положении, (см. фиг. 1), образуя нагнетательный клапан. Поршни 12 и 16 поршневых пар соединены между собой с помощью муфты 27 с выполненным кольцевым выступом 28, расположенным в стыке соединяемых поршней, с возможностью взаимодействия при работе с нижним торцом верхнего цилиндр 13, перемещая последнего вверх с крайней нижней точки до крайней верхней точки, что соответствует длине хода штанги 21. Под над муфтой 27 в стенке нижнего поршня 16 выполнено окно 29 и 29', сообщающее подплунжерную полость (камеру) 30, образованную стенками цилиндр 1 насоса, поршней 12, 16, плунжером 9 и с большей ступенью 6 нижнего переходника 5, с полостью поршней для впуска флюида в камеру 30 при перемещении поршней вверх и выпуска из нее, когда они будет перемещаться вниз до крайнего нижнего положения.The piston 12 of the upper piston pair, which is lowered onto the rod string 21, is provided with a cover 22 with a connecting element 23 for the rod, and the lower end of the piston 16 is provided with a plug 24. Like the windows 19 and 20 of the lower piston pair, the windows 25 and 26 are made in the upper piston pair the walls of the piston 12 and the cylinder 13, respectively, combined during operation, in particular when the piston 12 is in its lowest position (see Fig. 1), forming a pressure valve. The pistons 12 and 16 of the piston pairs are interconnected by means of a clutch 27 with an annular protrusion 28 located at the junction of the connected pistons, with the possibility of interaction when working with the lower end of the upper cylinder 13, moving the latter up from the extreme lower point to the extreme upper point, which corresponds to the stroke length of the rod 21. Under the clutch 27 in the wall of the lower piston 16, a window 29 and 29 'is made, which communicates the sub-plunger cavity (chamber) 30 formed by the walls of the cylinder 1 of the pump, pistons 12, 16, the plunger 9 and with a higher stage 6 lower transition 5, with a piston cavity for fluid inlet into the chamber 30 when the pistons move up and out, when they move down to their lowest position.

Отсюда вытекает, что упомянутые окно 29 и 29' обеспечивают поступление флюида в камеру 30 при перемещении поршней вверх и выпуск его из этой камеры, когда поршни перемешаются вниз, следовательно, место расположения муфты 27 необходимо выбирать исходя из этого условия. Для устойчивости цилиндр 17 нижней поршневой пары снабжен центрирующим элементом 31 с перфорационными отверстиями 32It follows that the said windows 29 and 29 'allow fluid to enter the chamber 30 when the pistons move up and out of this chamber when the pistons are mixed down, therefore, the location of the coupling 27 must be selected based on this condition. For stability, the cylinder 17 of the lower piston pair is equipped with a centering element 31 with perforations 32

Насос работает следующим образом.The pump operates as follows.

В составе колонны НКТ в скважину опускают сначала цилиндр 1 насоса (см. фиг. 1-3) с цилиндром 17 нижней поршневой пары в сборе в зону продуктивного пласта под динамический уровень флюида (скважина и продуктивный пласт на фиг. не изображены), Затем на колонне штанг 21, связанный с наземным приводом (привод на фиг. не изображен) в скважину опускают верхнюю поршневую пару с плунжером 8 и 9 в сборе с нижним поршнем 16 нижней поршневой пары до крайнего нижнего положения штанги (см. фиг. 1), при котором окна 19 и 20 находятся на разных уровнях, а окна 25 и 26 совмещены. После регулировки длины хода штанги насос готов к подаче продукции скважины на поверхность и далее по трубам направляются в пункт нефтесбора.As part of the tubing string, the pump cylinder 1 is first lowered into the well (see Fig. 1-3) with the cylinder 17 of the lower piston pair assembled in the zone of the reservoir under the dynamic fluid level (the well and the reservoir are not shown in Fig.), Then the rod string 21, connected to the ground drive (the drive in Fig. not shown), the upper piston pair with the plunger 8 and 9 is assembled with the lower piston 16 of the lower piston pair to the lowermost position of the rod (see Fig. 1), when which windows 19 and 20 are at different levels, and windows 25 and 26 are combined us. After adjusting the stroke length of the rod, the pump is ready to feed the well products to the surface and then go through the pipes to the oil gathering point.

Затем привод колонны штанг включают в работу, при котором штанга 21 с поршнями 12 и 16 начинают перемещаться вверх (см. фиг. 3), при этом кольцевой выступ 28 муфты 27 в свою очередь упрется о торец цилиндра 13, связанный на резьбе с плунжером 9 и 8, и начинает их перемещать вверх, под которыми создается вакуум, под действием чего через окно 29 нижнего поршня 16 идет заполнение подплунжерной полости 30 флюидом.Then, the rod string drive is turned on in which the rod 21 with pistons 12 and 16 begin to move upward (see Fig. 3), while the annular protrusion 28 of the coupling 27 in turn abuts against the end face of the cylinder 13 connected to the thread with the plunger 9 and 8, and begins to move them upwards, under which a vacuum is created, under the action of which through the window 29 of the lower piston 16 the subplunger cavity 30 is filled with fluid.

По мере перемещения вверх штанги 21 с поршнями 12 и 16 окна 19 и 20 нижней поршневой пары постепенно начинают совмещаться и под действием вакуума, созданного под плунжером 9 и цилиндром 13 верхней поршневой пары, идет всасывание продукции пласта и одновременно нагнетание ее через частично смещенные окна 25 и 26 верхней поршневой пары, а также подача ее плунжером по НКТ на поверхность. При достижении штанги 21 с поршнем 12 верхней точки, окна 19 и 20 нижней поршневой пары совмещаются полностью (см. фиг. 3), а окна 25 и 26 верхней поршневой пары при этом находятся на разных уровнях, нагнетание продукции скважины плунжером прекратилось, следовательно, и образование вакуума под ним прекращается. Тем временем штанга 18 с поршнем 7 начинают перемещаться вниз (см. фиг. 2), и, достигая до торца его цилиндра 13 торцом крышки 22 начинает перемещать цилиндр и связанный с ним плунжер вниз, при котором окна 25 и 26 верхней поршневой пары совмещаются (см. фиг. 1 и 2), начинается нагнетание жидкости через них в трубное пространство НКТ и подача, а также освобождение подплунжерной полости 30 от флюида через окно 29', находящееся над муфтой 27. При подходе штанги с поршнем к нижнему положению окна 25 и 26 полностью совмещаются (см. фиг. 2 и 1), а окна 19 и 20 находятся на разных уровнях, муфта 27 своим кольцевым выступом 28 максимально приблизился к. кольцевому выступу 6 нижнего переходника 5. Далее цикл повторяется. Как видим, в предлагаемом насосе предусмотрено двухсторонняя подача флюида и опрессовка ШГН, что не присуще известным насосам.As the rods 21 move upward with the pistons 12 and 16, the windows 19 and 20 of the lower piston pair gradually begin to combine and under the influence of the vacuum created under the plunger 9 and cylinder 13 of the upper piston pair, the formation products are sucked in and at the same time pumped through partially displaced windows 25 and 26 of the upper piston pair, as well as feeding it with a plunger along the tubing to the surface. When the rod 21 reaches the upper point of the piston 12, the windows 19 and 20 of the lower piston pair are fully combined (see Fig. 3), while the windows 25 and 26 of the upper piston pair are at different levels, the injection of the well production by the plunger has stopped, therefore and the formation of a vacuum underneath stops. Meanwhile, the rod 18 with the piston 7 begin to move downward (see Fig. 2), and reaching the end of its cylinder 13 with the end face of the cover 22, it begins to move the cylinder and the associated plunger downwards, in which the windows 25 and 26 of the upper piston pair are aligned ( see Fig. 1 and 2), the injection of fluid through them into the tubing tubing space and supply begins, as well as the release of the sub-plunger cavity 30 from the fluid through the window 29 'located above the sleeve 27. When the rod with the piston approaches the lower position of the window 25 and 26 are fully aligned (see FIGS. 2 and 1), and windows 19 and 20 are on different levels, the coupling 27 with its annular protrusion 28 is as close as possible to the annular protrusion 6 of the lower adapter 5. Next, the cycle repeats. As you can see, the proposed pump provides for two-way fluid supply and pressure testing of SHGN, which is not inherent in the known pumps.

Предлагаемый насос с клапанами поршневой пары для ШГН имеют ряд преимуществ перед клапанами аналогичного назначения в известных объектах.The proposed pump with piston pair valves for SHGN have a number of advantages over valves of a similar purpose in known facilities.

Он прост по конструктивному исполнению и технологичен в изготовлении, не требует наличия пружины и кольцевого магнита, что приведет к повышению его надежности и долговечности работы, может надежно работать в любых скважинах и при любом наклоне ее ствола, например, с зенитным углом превышающем более 50 град, и горизонтально направленном стволе при зенитных углах 90 град.It is simple in design and manufacturable, does not require a spring and an annular magnet, which will increase its reliability and durability, can work reliably in any wells and with any inclination of its trunk, for example, with an anti-aircraft angle exceeding more than 50 degrees , and horizontally directed trunk at zenith angles of 90 degrees.

Благодаря надежной работы и долговечности насоса увеличивается межремонтный период скважины, что приведет к экономии времени и материальных затрат, а также к снижению трудовых ресурсов. Кроме того, одним из достоинств клапана поршневой пары является то, что он выполняет функцию противоотворотной муфты, что исключает возможность отворота плунжера во время работы ШГН, при этом изменение геометрических размеров окон, составляющих клапан, также плунжера позволяет увеличивать при работе пропускную способность продукции скважины, следовательно, увеличить производительность насоса. Данный насос можно использовать с большой длиной хода штанги от 5 м и до 20 м и более.Due to the reliable operation and durability of the pump, the overhaul period of the well increases, which will lead to time and material savings, as well as to a reduction in labor resources. In addition, one of the advantages of a piston pair valve is that it performs the function of a counter-collar coupling, which eliminates the possibility of a plunger flap during operation of the SHGN, while changing the geometrical dimensions of the windows that make up the valve, also allows the plunger to increase the throughput of production wells therefore, increase pump performance. This pump can be used with a long stroke of the rod from 5 m to 20 m or more.

Claims

Deep-well piston piston pump, which includes a cylinder lowered onto a tubing string with a plunger installed inside, adapters - upper and lower, connecting the cylinder to the tubing, suction and discharge valves, two piston pairs - piston-cylinder - upper and lower, the upper piston pair is installed inside the plunger connected to its cylinder on the thread and are at different levels in height and length, and its piston is equipped with a cap with a connecting element with a rod with which the cylinder interacts with moving the piston upward, while in the wall of the piston and its cylinder windows are made at different levels in height in the longitudinal direction with the same geometric dimensions, compatible when the piston is in its lowest position, forming a pressure valve, while the lower piston pair is installed in the lower part a pump cylinder with similarly made windows in the wall of the piston and its cylinder, as in the upper piston pair, which forms the suction valve when aligned, when the piston of this pair is in the upper position, and e the piston is muffled from below, characterized in that the pistons of both piston pairs are connected to each other by means of a coupling with an annular protrusion in its middle part, which interacts when working with the lower end of the upper cylinder when moving the pistons from the extreme lower position to the extreme upper position, and above and under said clutch there are made windows communicating piston cavities with a sub-plunger cavity, the lower adapter being made stepwise with a thread made at a larger stage, to which the lower cylinder is connected of the piston pair with a reciprocal thread made at its upper end, the pump plunger is made in the form of 2 bushings screwed to the end sections of the cylinder of the upper piston pair, the cylinder of the lower piston pair is equipped with a centering element with perforation holes for fluid bypass, fixed to its lower end .