RU2774000C1

RU2774000C1 - Telescopic deep-well rod pump

Info

Publication number: RU2774000C1
Application number: RU2021103369A
Authority: RU
Inventors: Рустем Феликсович Юсупов; Феликс Исмагилович Юсупов; Рашит Мухаметшакирович Абдулхаиров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Наука и Технология" (ООО "Наука и Технология")
Filing date: 2021-02-10
Publication date: 2022-06-14

Abstract

FIELD: petroleum industry.

SUBSTANCE: telescopic deep-well rod pump relates to the field of mechanised operation of a petroleum borehole and can be used to produce petroleum with a high content of mechanical impurities, sand, emulsion and viscous petroleum from the borehole. Telescopic deep-well rod piston pump includes a cylinder with a hollow plunger installed inside, lowered on a tubing string, an intake and injection valves. The pump is equipped with two rod-casing piston pairs - upper and lower, the upper piston pair is installed on the upper part of the hollow pump plunger, and the lower piston pair is installed in the lower part of the pump cylinder. The upper rod of the injection valve, provided with upper and lower windows, is secured to the rod string. Depending on the implementation variant, a "coupling-uncoupling" apparatus can be attached in the gap between the rod string and the upper rod, wherein the upper piston pair is installed on the movable pump cylinder, and the lower piston pair is installed on the upper part of the hollow stationary pump plunger. The upper rod is retained in the upper casing by means of the protrusions in the lower part thereof. The upper casing is connected with the reducing coupling of the upper valve, and the coupling is connected with the pump plunger. Depending on the implementation variant, the reducing coupling can be connected with the hollow stationary pump plunger as well. The hollow plunger is located in the pump cylinder and is retained by means of the protrusions in the pump cylinder, since the pump is made insertable. Depending on the implementation variant, the cylinder can be made without protrusions. The lower part of the pump cylinder is connected with the reducing coupling connected with the lower casing with windows. The lower rod of the intake valve is installed in the casing, retained therein by means of the protrusions. A spring is also located between the rod and the casing. The lower rod is connected with the locking shoe installed in the reducing coupling of the pump cylinder. Depending on the implementation variant, a hollow stationary pump plunger connected with the reducing coupling can be installed in the lower part. Said coupling is retained on the tubing string. The upper part on the pump plunger is connected with the lower casing. The lower rod of the intake valve with windows is installed in the casing, retained therein by means of the protrusions. A spring is also located between the rod and the casing.

EFFECT: pump has high operating reliability and productivity, allows for an increase in the turnaround period of the borehole; it also acts as an anti-turn coupling, excluding turning of the plunger during the operation of the rod pump; pump can be used with a long stroke of the plunger (up to 20 m or more) and while changing the operation mode of the pump.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области эксплуатации нефтяной скважины механизированным способом. Телескопический штанговый глубинный насос может использоваться для добычи нефти с большим содержанием механических примесей, песка, эмульсии и вязкой нефти из скважины.The invention relates to the field of exploitation of an oil well by a mechanized method. The telescopic sucker rod pump can be used to extract oil with a high content of mechanical impurities, sand, emulsion and viscous oil from the well.

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

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. Known pump contains a cylinder with a suction ball valve in the lower part. 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 drive on the surface through the rod string. The pump is equipped with a tank for lubricating oil and a lubrication system for the plunger-cylinder pair.

Недостатком данного насоса является сложность конструкции, нетехнологичность 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 устройств, песка, а также высоковязких нефтей, асфальстосмолопарафинистых отложений (АСПО) нарушается герметичность шаровых клапанов. Поскольку открытие и закрытие клапана осуществляется только за счет веса столба жидкости и веса самого клапана наличие механических примесей в перекачиваемой жидкости не обеспечивает герметичность в паре клапан-седло. Это приводит к снижению производительности насоса и необходимости ремонтных работ.The disadvantage of this pump is the complexity of the design, low-tech manufacturing. Lubrication of the friction surface of the 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 devices, sand, as well as high-viscosity oils, asphalt-resin-paraffin deposits (ARPD), the tightness of ball valves is violated. 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, the presence of mechanical impurities in the pumped liquid does not ensure tightness in the valve-seat pair. This leads to a decrease in pump performance and the need for repair work.

Известен также штанговый глубинный насос для откачки нефти из скважины (см. патент RU №2436996, МПК F04B 47/00, опубл. 20.12.2011 год, 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. 20.12.2011, Bull. No. 35, under the name "Double-acting rod well 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.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 strings with the cylinder, made in steps, forming, as it were, a poppet valve. The lower stage of the cylinder is made with a larger diameter than the upper stage. The valve in the form of a sleeve is mounted on the rod with the possibility of longitudinal movement upwards on it at excess pressure in the sub-plunger cavity.

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 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 и 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.This pump partially increases its performance, however, 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 discharge valves as a poppet does not always ensure complete tightness, which adversely affects its performance. This is explained by the fact that the produced well product contains mechanical impurities such as proppant, sand of various fractions, rubber particles from the sealing elements of the pump, which, being deposited together with viscous oil and ARPD on the contacting surfaces of the shut-off pair, the ball and seat during the operation of the pump, lead to a mismatch with their geometric shapes and, consequently, to an incomplete fit of the ball and plate on the seat, which leads to loss of tightness due to the resulting gap. The tightness of the valve of this design also decreases with the slightest wear and corrosion of the aggressive environment in the well. In addition, ball valves lose their tightness i.e. do not work in directional wells, where the curvature of the wellbore is more than 50 degrees in the zenith angle and in horizontal wells, in which the pump is in a 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 closing.

Известен также штанговый глубинный насос для откачки нефти из скважины (см. патент RU №2654559, (51)МПК F04B 47/00, опубл. 08.08.2017 год, под названием «Штанговый глубинный поршневой насос»).Also known is a sucker rod pump for pumping oil from a well (see patent RU No. 2654559, (51) IPC F04B 47/00, publ. 08/08/2017, under the name "Rod deep piston pump").

Известный штанговый насос близок по технической сущности и может быть принят в качестве прототипа.Known rod pump is close in technical essence and can be taken as a prototype.

Этот насос частично увеличивает его производительность, однако он не лишен недостатков. Насос имеет два клапанных узла в виде поршневой пары (поршень - цилиндр) -верхний, который образует нагнетательный клапан и нижний, который образует приемный клапан. На клапане нагнетательном и приемном, т.е. на стенке поршня и цилиндра выполнены окна на разных уровнях по высоте в продольном направлении с одинаковыми геометрическими размерами, которые должны совмещаться, когда клапан открывается. Вся проблема в том, что для совмещения этих окон, как для нагнетательного клапана, так и для приемного клапана требуется в конструкции клапана иметь направляющий механизм для точного совмещения окон в продольной оси. Применение направляющего механизма требует точности изготовления, т.к. любое отклонение в точности изготовления приведет к снижению пропускной способности или его отсутствию. Также это ведет к увеличению длины конструкции клапана. Применение направляющего механизма не может обеспечить функции противоотворотной муфты, т.к. не будет свободного вращения поршневой пары, т.е. поршня в цилиндре. При отсутствии направляющего механизма верхний нагнетательный и нижний приемный клапана работать не смогут, т.к. не будет совмещения окон в продольном направлении, соответственно, не будет подачи насоса. В конструкции насоса применяется постоянный кольцевой магнит, который устанавливается в нижней части полого плунжера для того, чтобы дополнительно придать усилие для открытия нижнего приемного клапана, когда плунжер находится в крайнем нижнем положении и начинает движение вверх и за счет магнита удерживает притяжением поршень нижнего клапана и открывает его, а далее после отрыва магнита от поршня открытие клапана должно осуществляться за счет разрежения, которое создается в полости полого плунжера и цилиндра насоса при движении полого плунжера вверх, когда верхний нагнетательный клапан закрыт. Применение кольцевого магнита не будет иметь практического применения, т.к. в скважинных условиях много окалины, которая будет всегда притягиваться на поверхность кольцевого магнита и тем самым значительно снизит притяжение магнита к нижнему поршню для дополнительного усилия на открытие нижнего приемного клапана. Еще нужно учесть, что насос не может работать в ударном режиме, когда плунжер доходит до крайнего нижнего положения в цилиндре насоса, т.к. всегда должно оставаться свободное пространство между нижней частью плунжера и нижней частью цилиндра насоса, где монтируется нижний приемный клапан. Если насос будет работать в ударном режиме, когда плунжер будет доходить до крайнего нижнего положения в цилиндре насоса, это приведет к моментальному разрушению постоянного кольцевого магнита, т.к. постоянный магнит является хрупким материалом. Соответственно, если плунжер не будет доходить до крайнего нижнего положения, то магнит не сможет выполнять свои функции по притяжению поршня нижнего приемного клапана и в применении кольцевого магнита нет необходимости. Также хочется отметить, что верхний нагнетательный клапан работает на открытие и закрытие за счет разницы силы трения между плунжером и цилиндром насоса и силы трения поршень - цилиндр самого клапана, а нижний приемный клапан имеет немного другой принцип работы. Открытие происходит по другому принципу, а именно за счет создания разрежения в полости полого плунжера и цилиндра насоса, где кольцевой магнит не применяется по указанным выше причинам, а закрытие происходит за счет пружины и веса столба жидкости. Такой принцип работы нижнего приемного клапана не будет иметь практического применения в отличие от верхнего нагнетательного клапана, т.к. его открытие по принципу работы осуществляется только за счет разрежения в полости плунжера и цилиндра, а этого усилия может быть недостаточно и необходимо дополнительное внешнее принудительное усилие для открытия клапана, но в конструкции этого изобретения дополнительных усилий на открытие нижнего клапана не предусмотрено. Стендовые испытания также показали, что при точном изготовлении в элементах пары трения поршневой пары поршень - цилиндр возникает большое трение и усилие в виде разрежения недостаточно для перемещения и требуется дополнительное принудительное усилие, а если не будет точности изготовления, то не будет герметичности пары трения поршневой пары поршень - цилиндр. Также в конструкции данного изобретения не предусмотрено сливных отверстий для исключения подъема насоса без сифона, поэтому необходимо над насосом дополнительно устанавливать мембранный клапан для слива жидкости перед подъемом, путем создания избыточного давления в колонне (НКТ) с применением агрегата высокого давления и автоцистерны для подачи жидкости. Отсутствие в конструкции сливного отверстия приводит к дополнительным затратам для подъема насоса без сифона.This pump partially increases its performance, but it is not without drawbacks. The pump has two valve units in the form of a piston pair (piston - cylinder) - the upper one, which forms the discharge valve and the lower one, which forms the receiving valve. On the discharge and intake valves, i.e. on the wall of the piston and the cylinder there are windows at different height levels in the longitudinal direction with the same geometric dimensions, which must be combined when the valve opens. The whole problem is that in order to combine these windows, both for the discharge valve and for the intake valve, it is required in the valve design to have a guiding mechanism for precise alignment of the windows in the longitudinal axis. The use of a guide mechanism requires manufacturing accuracy, because. any variation in manufacturing accuracy will result in reduced throughput or no throughput. It also leads to an increase in the length of the valve structure. The use of a guide mechanism cannot provide the functions of an anti-reverse clutch, because there will be no free rotation of the piston pair, i.e. piston in the cylinder. In the absence of a guiding mechanism, the upper discharge and lower intake valves will not be able to work, because. there will be no alignment of windows in the longitudinal direction, respectively, there will be no pump supply. The pump design uses a permanent ring magnet, which is installed in the lower part of the hollow plunger in order to additionally apply force to open the lower intake valve when the plunger is in its lowest position and starts moving upwards and, due to the magnet, holds the lower valve piston by attraction and opens it, and then after the magnet is detached from the piston, the opening of the valve should be carried out due to the rarefaction that is created in the cavity of the hollow plunger and the pump cylinder when the hollow plunger moves upwards when the upper discharge valve is closed. The use of a ring magnet will not be of practical use, since in downhole conditions, there is a lot of scale, which will always be attracted to the surface of the ring magnet and thereby significantly reduce the attraction of the magnet to the lower piston for additional effort to open the lower intake valve. You also need to take into account that the pump cannot operate in shock mode when the plunger reaches its lowest position in the pump cylinder, because. There must always be free space between the bottom of the plunger and the bottom of the pump cylinder where the bottom foot valve is mounted. If the pump will work in shock mode, when the plunger will reach the lowest position in the pump cylinder, this will lead to instant destruction of the permanent ring magnet, because. a permanent magnet is a brittle material. Accordingly, if the plunger does not reach its lowest position, then the magnet will not be able to perform its functions of attracting the piston of the lower intake valve and there is no need to use an annular magnet. I would also like to note that the upper discharge valve works to open and close due to the difference in the friction force between the plunger and the pump cylinder and the friction force between the piston and the cylinder of the valve itself, and the lower intake valve has a slightly different principle of operation. The opening occurs according to a different principle, namely, by creating a vacuum in the cavity of the hollow plunger and the pump cylinder, where the annular magnet is not used for the above reasons, and closing occurs due to the spring and the weight of the liquid column. Such a principle of operation of the lower intake valve will not be of practical use, unlike the upper discharge valve, because. its opening according to the principle of operation is carried out only due to the rarefaction in the cavity of the plunger and cylinder, and this force may not be enough and additional external forced force is required to open the valve, but the design of this invention does not provide for additional efforts to open the lower valve. Bench tests also showed that with precise manufacturing in the elements of the friction pair of the piston pair piston - cylinder, a lot of friction occurs and the force in the form of rarefaction is not enough to move and additional forced force is required, and if there is no manufacturing accuracy, then there will be no tightness of the friction pair of the piston pair piston - cylinder. Also, in the design of this invention, there are no drain holes to prevent lifting the pump without a siphon, therefore, it is necessary to additionally install a membrane valve above the pump to drain the liquid before lifting, by creating an overpressure in the column (tubing) using a high-pressure unit and a tank truck for supplying liquid. The absence of a drain hole in the design leads to additional costs for lifting the pump without a siphon.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение производительности штангового глубинного насоса и межремонтного периода эксплуатации.The technical objective of the present invention is to increase the productivity of the sucker rod pump and the overhaul period of operation.

Поставленная техническая задача решается тем, что описываемым телескопическим штанговым глубинным насосом, включающим спускаемый на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) цилиндр насоса, в нижней части которого установлен приемный клапан и с установленным внутри цилиндра полым плунжером, на который смонтирован нагнетательный клапан.The technical problem posed is solved by the fact that the described telescopic sucker rod pump includes a pump cylinder descended on the tubing string (tubing string), in the lower part of which a receiving valve is installed and with a hollow plunger installed inside the cylinder, on which the discharge valve is mounted.

В зависимости от типа исполнения приемный клапан может устанавливаться на плунжер насоса, а нагнетательный на цилиндр насоса.Depending on the type of execution, the foot valve can be installed on the pump plunger, and the discharge valve on the pump cylinder.

Новым является то, что насос снабжен двумя поршневыми парами шток и обойма - верхней и нижней, верхняя поршневая пара установлена на верхней части полого плунжера насоса, а нижняя поршневая пара в нижней части цилиндра насоса. К колонне штанг крепится верхний шток нагнетательного клапана, который имеет верхние и нижние окна. В зависимости от варианта исполнения в промежутке между колонной штанг и верхним штоком может крепиться сцепное устройство «Сцеп-расцеп». Также в поршневой паре шток и обойма выполнены окна или на штоке, или на обойме, в зависимости от клапана и варианта исполнения. Верхний шток удерживается в верхней обойме за счет выступов в нижней его части. Верхняя обойма соединяется с переходной муфтой верхнего клапана, а переходная муфта соединяется с плунжером насоса. В зависимости от варианта исполнения переходная муфта может соединяться и с полым плунжером насоса. Полый плунжер расположен в цилиндре насоса и удерживается за счет выступов в цилиндре насоса, т.к. насос вставного исполнения. В зависимости от варианта исполнения цилиндр бывает без выступов. Нижняя часть цилиндра насоса соединяется с переходной муфтой, которая соединена с нижней обоймой с окнами. В обойме расположен нижний шток приемного клапана, и он удерживается в обойме за счет выступов. Также между штоком и обоймой установлена пружина. Нижний шток соединяется с замковой опорой, которая установлена в переходную муфту цилиндра насоса. На переходную муфту цилиндра насоса установлен фильтр насоса. В зависимости от варианта исполнения в нижней части может быть полый стационарный плунжер насоса, который соединен с переходной муфтой. Эта муфта удерживается на колонне насосно-компрессорных труб. Плунжер насоса в верхней части соединен с нижней обоймой. В обойме расположен нижний шток приемного клапана с окнами, который удерживается в обойме за счет выступов. Также между штоком и обоймой установлена пружина.What is new is that the pump is equipped with two piston pairs - a rod and a holder - upper and lower, the upper piston pair is installed on the upper part of the hollow plunger of the pump, and the lower piston pair is installed in the lower part of the pump cylinder. The upper stem of the discharge valve is attached to the rod string, which has upper and lower windows. Depending on the version, a hitch coupler can be attached between the column of rods and the upper rod. Also, in the piston pair, the rod and the holder are provided with windows either on the rod or on the holder, depending on the valve and version. The upper rod is held in the upper cage due to the protrusions in its lower part. The upper cage is connected to the top valve adapter, and the adapter is connected to the pump plunger. Depending on the version, the adapter can also be connected to the hollow pump plunger. The hollow plunger is located in the pump cylinder and is held by the protrusions in the pump cylinder, because. plug-in pump. Depending on the version, the cylinder is available without projections. The lower part of the pump cylinder is connected to the adapter, which is connected to the lower casing with windows. The lower stem of the receiving valve is located in the holder, and it is held in the holder due to the protrusions. A spring is also installed between the rod and the cage. The lower rod is connected to the locking support, which is installed in the adapter sleeve of the pump cylinder. A pump filter is installed on the adapter of the pump cylinder. Depending on the version, there may be a hollow stationary pump plunger in the lower part, which is connected to the adapter. This sleeve is held on the tubing string. The pump plunger in the upper part is connected to the lower race. In the holder there is a lower stem of the receiving valve with windows, which is held in the holder due to the protrusions. A spring is also installed between the rod and the cage.

В зависимости от технического задания насос может применяться как в трубном, так и вставном исполнении.Depending on the specification, the pump can be used both in pipe and plug-in versions.

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 повышении производительности насоса, надежности его работы и, как следствие, увеличения межремонтного периода. Следовательно, можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и, по нашему мнению, критерию «изобретательский уровень».An analysis of known technical solutions in this field of technology, carried out on 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 absent in analogues, and their use, in the claimed set of essential features, allows you to get a new technical result, which consists in increasing the productivity of the pump, the reliability of its operation and, as a result, increasing the overhaul period. Therefore, it can be assumed that the claimed technical solution meets the conditions of patentability "novelty" and, in our opinion, the criterion "inventive step".

Представленные схематические чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг. 1 и фиг. 2 изображен предлагаемый телескопический штанговый глубинный насос (вариант исполнения №1), а на фиг. 3 и фиг. 4 изображен предлагаемый телескопический штанговый глубинный насос (вариант исполнения №2), спущенный на колонне штанг в скважину, в продольном разрезе, видны цилиндр насоса с полым плунжером, положение штока и обоймы приемного и нагнетательного клапана при ходе штанг вниз и вверх относительно плунжера и цилиндра, видны положение окон при ходе штанг вниз и вверх относительно плунжера и цилиндра, также видны положение пружины при закрытии и открытии приемного клапана.The presented schematic drawings explain the essence of the invention, where in Fig. 1 and FIG. 2 shows the proposed telescopic sucker rod pump (option No. 1), and Fig. 3 and FIG. 4 shows the proposed telescopic sucker rod pump (option No. 2), lowered on a string of rods into the well, in a longitudinal section, the pump cylinder with a hollow plunger, the position of the rod and clip of the inlet and discharge valve are visible when the rods move down and up relative to the plunger and cylinder , the position of the windows is visible when the rods move down and up relative to the plunger and cylinder, the position of the spring is also visible when closing and opening the receiving valve.

Насос работает следующим образом.The pump works as follows.

(Вариант исполнения №1). Представленные схематические чертежи поясняют суть изобретения, где на:(Execution option No. 1). The presented schematic drawings explain the essence of the invention, where:

Фиг. 1 изображен предлагаемый телескопический штанговый глубинный насос вставного исполнения, где в эксплуатационную колонну 1, спускается колонна насосно-компрессорных труб 2,5"НКТ 2, каждая труба НКТ соединяется между собой муфтой 3, в нижней части колонны 2,5"НКТ установлена переходная муфта 4, к переходной муфте соединен фильтр насоса 5, в центральной части переходной муфты 4 установлена замковая опора 6. Насос спускается на колонне штанг 7, которая соединена с верхним штоком 8 с выступами в котором имеется окна «А» и «Б», верхний шток 8 перемещается в верхней обойме 9 вниз и упирается выступами на обойму 9 при движении колонны штанг 7 вниз и при этом окна «А» и «Б» верхнего штока 8 открыты и полый плунжер насоса 10, который расположен в цилиндре насоса 11 с выступами и соединен с верхней обоймой 9 через переходную муфту верхнего нагнетательного клапана 12 также движется вниз и при этом создается нагнетание жидкости, т.е. добываемой продукции через верхний нагнетательный клапан. Стрелками схематично указано направление движения жидкости. Верхняя обойма 9 имеет возможность свободного вращения в любом направлении на верхнем штоке 8, что придает ей функцию противоотворотного устройства. При этом нижняя часть цилиндра насоса 11 соединена с переходной муфтой цилиндра насоса на приемный клапан 13, который в свою очередь соединен с нижней обоймой 14 с выступами и окнами, в обойме 14 расположен нижний шток 15, который был зафиксирован в замковую опору 6 после спуска насоса на колонне штанг 7. При движении полого плунжера 10 вниз, между полым плунжером 10 и цилиндром насоса 11 создается большое трение, что способствует движению цилиндра насоса 11 вниз до момента пока приемный клапан не закроется, т.е. пока окна нижней обоймы 14 не перекроются нижним штоком 15, когда нижний шток 15 упрется в верхнюю часть нижней обоймы 14. Также на закрытие приемного клапана принудительно влияет давление столба жидкости, которое имеется в колонне 2,5"НКТ при открытом нагнетательном клапане и также на закрытие приемного клапана влияет действие пружины 16, которая находится между нижней обоймой 14 и нижним штоком 15. В результате мы имеем работу нижнего приемного клапана на закрытие за счет незначительного перемещения цилиндра насоса 11 вниз, далее на:Fig. 1 shows the proposed telescopic sucker-rod pump of a plug-in design, where a string of tubing 2.5" tubing 2 is lowered into the production string 1, each tubing pipe is connected to each other by a coupling 3, an adapter sleeve is installed in the lower part of the 2.5" tubing string 4, a pump filter 5 is connected to the adapter sleeve, a lock support 6 is installed in the central part of the adapter sleeve 4. The pump is lowered on a column of rods 7, which is connected to the upper rod 8 with projections in which there are windows "A" and "B", the upper rod 8 moves down in the upper cage 9 and rests with the ledges on the cage 9 when the column of rods 7 moves down and the windows "A" and "B" of the upper rod 8 are open and the hollow plunger of the pump 10, which is located in the pump cylinder 11 with the ledges and is connected with the upper cage 9 through the adapter sleeve of the upper discharge valve 12 also moves down and this creates a liquid injection, i.e. produced products through the top delivery valve. The arrows schematically indicate the direction of fluid flow. The upper cage 9 is free to rotate in any direction on the upper rod 8, which gives it the function of an anti-rotation device. At the same time, the lower part of the pump cylinder 11 is connected to the adapter sleeve of the pump cylinder to the intake valve 13, which in turn is connected to the lower cage 14 with projections and windows, in the cage 14 there is a lower rod 15, which was fixed in the lock support 6 after the pump was lowered on the column of rods 7. When the hollow plunger 10 moves down, a lot of friction is created between the hollow plunger 10 and the pump cylinder 11, which contributes to the movement of the pump cylinder 11 down until the intake valve closes, i.e. until the windows of the lower casing 14 are blocked by the lower rod 15, when the lower rod 15 abuts against the upper part of the lower casing 14. Also, the closing of the intake valve is forcibly affected by the pressure of the liquid column, which is present in the 2.5 "tubing string with the discharge valve open and also on the closing of the intake valve affects the action of the spring 16, which is located between the lower cage 14 and the lower rod 15. As a result, we have the work of the lower intake valve to close due to a slight movement of the pump cylinder 11 down, then to:

Фиг. 2 колонна штанг 7 движется вверх, где верхний шток 8 закрепленный на колонне штанг 7 также перемещается вверх до момента, пока нижняя часть штока 8 не упрется своими выступами в верхнюю обойму 9, где окно «Б» верхнего штока будет закрыто, соответственно верхний нагнетательный клапан будет закрыт.Дальнейшее движение вверх колонны штанг 7 приведет к перемещению полого плунжера 10 вверх, который соединен с верхней обоймой 9, через переходную муфту верхнего нагнетательного клапана 12, при этом между плунжером 10 и цилиндром 11 возникает сильное трение, а в полости цилиндра 11 создается разрежение и все это приводит к движению цилиндра 11 вверх. К нижней части цилиндра 11 соединена переходная муфта с цилиндра насоса на приемные клапана 13, которая также перемещает нижнюю обойму 14 вверх до того, как нижняя обойма не упрется уступами в нижний шток 15 и происходит сжатие пружины 16, при этом окна нижней обоймы 14 открываются и в результате происходит прием добываемой жидкости в фильтр насоса 5, а далее в центральное отверстие нижнего штока 16 и пройдя через нижнюю обойму 14 открытых окон добываемая жидкость попадает в полость цилиндра 11. Стрелками схематично указано направление движения жидкости. Нижняя обойма 14 имеет возможность свободного вращения в любом направлении на нижнем штоке 15, что придает ее функцию противоотворотного устройства. Далее цикл повторяется. Для извлечения насоса производится подъем колонны штанг 7 вверх с усилием 3 тонны, где нижний шток 15 выходит из замковой опоры, а жидкость, находящая в колонне 2,5"НКТ 2 сливается через центральное отверстие в замковой опоре и дальнейший подъем колонны 2,5"НКТ 2 производится без сифона.Fig. 2, the column of rods 7 moves upward, where the upper rod 8 fixed on the column of rods 7 also moves upward until the lower part of the rod 8 rests with its protrusions on the upper cage 9, where the window "B" of the upper rod will be closed, respectively, the upper discharge valve will be closed. Further upward movement of the rod string 7 will move the hollow plunger 10 upwards, which is connected to the upper cage 9, through the adapter sleeve of the upper discharge valve 12, while between the plunger 10 and the cylinder 11 strong friction occurs, and in the cavity of the cylinder 11 is created rarefaction and all this leads to the movement of the cylinder 11 upwards. Connected to the lower part of the cylinder 11 is an adapter from the pump cylinder to the receiving valves 13, which also moves the lower cage 14 upwards until the lower cage rests against the lower rod 15 with ledges and the spring 16 is compressed, while the windows of the lower cage 14 open and as a result, the produced fluid is received into the pump filter 5, and then into the central hole of the lower rod 16 and, having passed through the lower cage 14 of the open windows, the produced fluid enters the cavity of the cylinder 11. The arrows schematically indicate the direction of fluid movement. The bottom yoke 14 is free to rotate in any direction on the bottom stem 15, giving it the function of an anti-reverse device. Then the cycle repeats. To extract the pump, the rod string 7 is lifted up with a force of 3 tons, where the lower rod 15 comes out of the lock support, and the liquid in the column 2.5 "tubing 2 is drained through the central hole in the lock support and the column is further lifted 2.5" Tubing 2 is produced without a siphon.

(Вариант исполнения №2). Представленные схематические чертежи поясняют суть изобретения, где на:(Execution option No. 2). The presented schematic drawings explain the essence of the invention, where:

Фиг. 3 изображен предлагаемый телескопический штанговый глубинный насос трубного исполнения, где в эксплуатационную колонну 1, спускается колонна насосно-компрессорных труб 2,5"НКТ 2, каждая труба НКТ соединяется между собой муфтой 3, в нижней части колонны 2,5"НКТ установлена переходная муфта 4, к переходной муфте соединен фильтр насоса 5, в центральной части переходной муфты 4 установлена стационарный полый плунжер 10, с боковым сливным отверстием 17 на фиг. 1 и 2 такого отверстия нет, конструктивно это не требуется и плунжер является подвижный, к верхней части полого стационарного плунжера соединена нижняя обойма 14, в которой перемещается нижний шток 15 с окнами и выступами, а между нижней обоймой 14 и нижним шток 15 установлена пружина 16. На полый стационарный плунжер насоса 10 сверху вставляется цилиндр насоса 11, верхняя часть цилиндра насоса 11 соединена с переходной муфтой верхнего нагнетательного клапана 12, которая в свою очередь соединена с верхней обоймой 9, в ней перемещается верхний шток с уступом 8 и окнами «А» и «Б», где верхняя его часть соединена с нижней частью, сцеп-расцепа 19 на фиг. 1 и 2 сцеп-расцеп не применяется. Вся эта конструкция насоса спускается на колонне 2,5"НКТ 2, далее на колонне штанг 7 в колонну 2,5"НКТ 2 спускается верхняя часть сцеп-расцепа 19, которая соединена с колонной штанг 7 и когда она движется вниз и доходит до нижней части сцеп-расцепа 18, то происходит их захват. Далее продолжается движение колонны штанг 7 вниз при которой верхний шток 8 перемещается в верхней обойме 9 вниз и упирается выступами на обойму 9, а окна «А» и «Б» верхнего штока 8 открыты и цилиндр насоса 11, который вставлен в полый стационарный плунжер насоса 10 также движется вниз, т.к. он соединен с верхней обоймой 9 через переходную муфту верхнего нагнетательного клапана 12 и при этом создается нагнетание жидкости, т.е. добываемой продукции через верхний нагнетательный клапан. Стрелками схематично указано направление движения жидкости. Верхняя обойма 9 имеет возможность свободного вращения в любом направлении на верхнем штоке 8, что придает ей функцию противоотворотного устройства. При этом к верхней части стационарного полого плунжера насоса 10 соединена нижняя обойма 14 в которой перемещается нижний шток с окнами и уступом 15 и при движении цилиндра насоса 11 вниз между элементами конструкции нижнего штока 15 и цилиндром насоса 11 создается трение, что способствует движению нижнего штока 15 вниз до момента пока приемный клапан не закроется, т.е. пока окна нижнего штока 15 не перекроются нижней обоймой 14, когда нижний шток 15 упрется элементами конструкции в нижнюю обойму 14. Также на закрытие приемного клапана принудительно влияет давление столба жидкости, которое имеется в колонне 2,5"НКТ при открытом нагнетательном клапане и также на закрытие приемного клапана влияет действие пружины 16, которая находится между нижней обоймой 8 и нижним штоком 9. В результате мы имеем работу нижнего приемного клапана на закрытие за счет перемещения цилиндра насоса 11 вниз, далее на:Fig. 3 shows the proposed telescopic sucker rod pump of pipe design, where a string of tubing 2.5 "tubing 2 is lowered into the production string 1, each tubing pipe is connected to each other by a coupling 3, an adapter coupling is installed in the lower part of the 2.5" tubing string 4, a pump filter 5 is connected to the adapter, a stationary hollow plunger 10 is installed in the central part of the adapter 4, with a side drain hole 17 in FIG. 1 and 2 there is no such hole, structurally it is not required and the plunger is movable, the lower clip 14 is connected to the upper part of the hollow stationary plunger, in which the lower rod 15 moves with windows and protrusions, and a spring 16 is installed between the lower clip 14 and the lower rod 15 On the hollow stationary plunger of the pump 10, the pump cylinder 11 is inserted from above, the upper part of the pump cylinder 11 is connected to the adapter sleeve of the upper discharge valve 12, which in turn is connected to the upper clip 9, the upper rod moves in it with a ledge 8 and windows "A" and "B", where its upper part is connected to the lower part of the hitch 19 in FIG. 1 and 2 uncoupling is not applicable. This entire pump design is lowered on the column 2.5 "tubing 2, then on the column of rods 7 into the column 2.5" tubing 2 the upper part of the coupler 19 is lowered, which is connected to the column of rods 7 and when it moves down and reaches the bottom parts of the coupling 18, then they are captured. Further, the movement of the column of rods 7 continues down, in which the upper rod 8 moves down in the upper cage 9 and rests with the protrusions on the cage 9, and the windows "A" and "B" of the upper rod 8 are open and the pump cylinder 11, which is inserted into the hollow stationary pump plunger 10 is also moving down as it is connected to the upper cage 9 through the adapter of the upper discharge valve 12 and in this case liquid injection is created, i.e. produced products through the top discharge valve. The arrows schematically indicate the direction of fluid flow. The upper cage 9 is free to rotate in any direction on the upper rod 8, which gives it the function of an anti-rotation device. At the same time, a lower cage 14 is connected to the upper part of the stationary hollow plunger of the pump 10, in which the lower rod with windows and a ledge 15 moves, and when the pump cylinder 11 moves down, friction is created between the structural elements of the lower rod 15 and the pump cylinder 11, which contributes to the movement of the lower rod 15 down until the intake valve closes, i.e. until the windows of the lower rod 15 are blocked by the lower sleeve 14, when the lower rod 15 rests against the structural elements in the lower sleeve 14. Also, the closing of the receiving valve is forcibly affected by the pressure of the liquid column, which is present in the 2.5 "tubing string with the discharge valve open and also on the closing of the intake valve affects the action of the spring 16, which is located between the lower clip 8 and the lower rod 9. As a result, we have the work of the lower intake valve to close by moving the pump cylinder 11 down, then to:

Фиг. 4 колонна штанг 7 движется вверх, где колонна штанг 7 соединенная с верхним штоком 8, через верхнюю и нижнюю часть сцеп-расцепа 19 и 18 и при движении колонны штанг 7 вверх происходит движение верхнего штока 8 вверх до момента пока нижняя часть штока 8 не упрется своими выступами в верхнюю обойму 9, где окно «Б» верхнего штока будет перекрыто верхней обоймой 9, соответственно верхний нагнетательный клапан будет закрыт.Дальнейшее движение вверх колонны штанг 7 приведет к перемещению цилиндра насоса 11 вверх, который соединен с верхней обоймой 9, через переходную муфту верхнего нагнетательного клапана 12, при этом между полым стационарным плунжером 10 и цилиндром 11 создается разрежение, а в самом полом стационарном плунжере 10 имеется избыточное давление, которое имеется на забое скважины и за счет разницы этих давлений нижний шток 15 с уступом и окнами перемещается вверх до того, как нижний шток 15 не упрется уступами в нижнюю обойму 14 и при этом происходит сжатие пружины 16, при этом окна нижнего штока 15 открываются и в результате происходит прием добываемой жидкости в фильтр насоса 5, а далее через полый стационарный плунжер 10 и нижний шток 15 открытых окон добываемая жидкость попадает в полость цилиндра 11. Стрелками схематично указано направление движения жидкости. Также на открытие приемного клапана влияет трение, которое возникает между элементами нижнего штока 15 и цилиндра насоса 11, что заставляет нижний шток 9 принудительно двигаться вверх при движении цилиндра насоса 11 вверх. Нижний шток с уступом и окнами 9 имеет возможность свободного вращения в любом направлении на нижней обойме 14, что придает ей функцию противоотворотного устройства. Далее цикл повторяется. Для извлечения насоса производится подъем колонны штанг 7 вверх, где цилиндр насоса 11 выходит из полого стационарного плунжера 10 и извлекается на поверхность. Далее происходит подъем колонны 2,5 "НКТ 2 без сифона, т.к. в верхней части полого стационарного плунжера под приемным клапаном предусмотрено сливное отверстие 17 через которое вся добываемая жидкость с колонны 2,5 "НКТ 2 перетекает в эксплуатационную колонну 1.Fig. 4, the column of rods 7 moves upward, where the column of rods 7 is connected to the upper rod 8, through the upper and lower parts of the coupler 19 and 18, and when the column of rods 7 moves upward, the upper rod 8 moves upward until the lower part of the rod 8 rests with its protrusions into the upper cage 9, where the window "B" of the upper rod will be blocked by the upper cage 9, respectively, the upper discharge valve will be closed. coupling of the upper discharge valve 12, while a vacuum is created between the hollow stationary plunger 10 and the cylinder 11, and in the hollow stationary plunger 10 itself there is an excess pressure that exists at the bottom of the well and due to the difference in these pressures, the lower rod 15 with a ledge and windows moves up before the lower rod 15 rests with the ledges against the lower cage 14 and at the same time the spring 16 is compressed, while the windows of the lower rod 15 open and, as a result, the produced liquid is received into the filter of the pump 5, and then through the hollow stationary plunger 10 and the lower rod 15 of the open windows, the produced liquid enters the cavity of the cylinder 11. The arrows schematically indicate the direction of fluid movement. Also, the opening of the intake valve is affected by the friction that occurs between the elements of the lower rod 15 and the pump cylinder 11, which causes the lower rod 9 to move upwards when the pump cylinder 11 moves upward. The lower rod with a ledge and windows 9 has the ability to freely rotate in any direction on the lower clip 14, which gives it the function of an anti-rotation device. Then the cycle repeats. To extract the pump, the rod string 7 is lifted up, where the pump cylinder 11 exits the hollow stationary plunger 10 and is removed to the surface. Next, the column 2.5" tubing 2 rises without a siphon, because in the upper part of the hollow stationary plunger under the inlet valve there is a drain hole 17 through which all the produced liquid from the column 2.5" tubing 2 flows into the production string 1.

На фиг. 3 и 4 нет позиции 6 и 13, т.к. конструктивно эти элементы не применяется в технологическом процессе работы насоса.In FIG. 3 and 4 there is no position 6 and 13, because Structurally, these elements are not used in the technological process of the pump.

Работа клапана поршневой пары, при которой обеспечивается 100% открытие и закрытие, связана с конструктивной особенностью клапана поршневой пары, где открытие и закрытие происходит в двух параллельных плоскостях (см. представленные схематические 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. В стандартных клапанах шарик и тарелка садятся на седло, и при наличии механических примесей герметичность нарушается, даже при условии принудительного закрытия, т.к. герметичность обеспечивается только при полной посадке шарика и тарелки на седло, а при наличии механических примесей остается кольцевой зазор, который не позволяет закрыться клапану даже принудительным закрытием.The operation of the piston pair valve, which ensures 100% opening and closing, is associated with the design feature of the piston pair valve, where opening and closing occurs in two parallel planes (see the schematic drawings presented), by moving one plane relative to the other in direct contact two planes, thereby creating the effect of "scissors". This "scissors" effect when the valve is closed, i.e. The reciprocating motion of the plunger allows cutting off all kinds of mechanical impurities that have fallen between the two planes of contact of the piston valve up to small metal elements commensurate with the dimensions of the piston pair window, and thus ensures 100% valve closure. When the valve is opened, mechanical impurities are removed due to the movement of the extracted fluid (product) from the well. In standard valves, the ball and disc sit on the seat, and in the presence of mechanical impurities, the tightness is broken, even under the condition of forced closing, because. tightness is ensured only when the ball and disc are fully seated on the seat, and in the presence of mechanical impurities, an annular gap remains, which does not allow the valve to close even by forced closing.

Технико-экономическое преимущество предложения складывается из следующего.The technical and economic advantage of the proposal consists of the following.

Благодаря надежной работе насоса увеличивается межремонтный период скважины, что приведет к экономии времени и материальных затрат, а также к снижению трудовых ресурсов. Кроме того, одним из конструктивных достоинств клапана поршневой пары является то, что он выполняет функцию противоотворотной муфты, что исключает возможность отворота плунжера во время работы ШГН. Реализация функции противоотворотной муфты возможна благодаря тому, что окна находятся только на одном из элементов плоскостей в непосредственном соприкосновении двух плоскостей по отношению к друг другу, где второй элемент не имеет окон, что не требует совпадения окон и придает конструкции свободное произвольное вращение. Также изменены геометрические размеры окон, составляющих клапан, что при работе позволяет увеличивать пропускную способность продукции скважины, следовательно, увеличить производительность насоса. Данный насос можно использовать с большой длиной хода плунжера до 20 метров и более и смене режима работы насоса.Thanks to the reliable operation of the pump, the overhaul period of the well is extended, which will save time and material costs, as well as reduce labor resources. In addition, one of the design advantages of the piston pair valve is that it performs the function of an anti-rotation clutch, which eliminates the possibility of the plunger turning away during SRP operation. The implementation of the function of the anti-reverse clutch is possible due to the fact that the windows are only on one of the elements of the planes in direct contact of the two planes with respect to each other, where the second element has no windows, which does not require the windows to coincide and gives the structure free arbitrary rotation. Also, the geometric dimensions of the windows that make up the valve have been changed, which, during operation, allows increasing the throughput of the well production, and therefore increasing the pump productivity. This pump can be used with a long plunger stroke up to 20 meters or more and a change in pump operation mode.

Claims

Telescopic rod deep-well pump, consisting of a pump cylinder, in the lower part of which a receiving valve is installed, and with a hollow plunger installed inside the cylinder, in the upper part of which a discharge valve is installed, characterized in that the pump is equipped with two piston pairs - a rod and a holder - a lower piston pair , which forms a receiving valve, and the upper piston pair, which forms a discharge valve with the possibility of moving the rod in the cage up and down to the limiter and free arbitrary rotation of the rod in the cage, and the openings in the piston pair, the rod and the cage, are made on the cage in the intake valve and on the stem in the discharge valve, while there is no guiding mechanism for aligning the window in the inlet valve holder and aligning the window on the inlet valve stem, and a spring is installed in the inlet valve between the stem and the holder.