RU39366U1

RU39366U1 - DIFFERENTIAL BAR PUMP

Info

Publication number: RU39366U1
Application number: RU2004109640/22U
Authority: RU
Inventors: Б.С. Захаров; В.Р. Драчук; Г.Н. Шариков
Original assignee: Захаров Борис Семенович
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2004-07-27

Abstract

Дифференциальный штанговый насос, содержащий связанный с колонной насосных труб корпус, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг дифференциальный плунжер, причем верхняя ступень плунжера большего диаметра имеет сквозной канал и снабжена нагнетательным клапаном, а нижняя ступень плунжера меньшего диаметра выполнена в виде монолитного штока, при этом кольцевое пространство, заключенное между стенками цилиндра корпуса и поверхностью нижней ступени плунжера, образует рабочую камеру насоса с всасывающим клапаном, отличающийся тем, что всасывающий клапан выполнен соосно с цилиндром в виде тарелки с отверстием, через которое герметично проходит монолитный шток.A differential sucker rod pump comprising a housing connected to a column of pump tubes, in which a differential plunger connected to a string of pump suckers is installed, the upper stage of the larger diameter plunger having a through channel and equipped with a discharge valve, and the lower stage of the smaller diameter plunger made in the form of a monolithic rod This annular space, enclosed between the walls of the cylinder body and the surface of the lower stage of the plunger, forms a working chamber of the pump with a suction valve, schiysya in that the suction valve is formed coaxially with the cylinder in the form of plates with a hole through which sealingly extends a monolithic rod.

Description

Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности -к дифференциальным штанговым насосам, и может быть использована для откачки из скважин высоковязких жидкостей.The utility model relates to oil production techniques, in particular to differential sucker rod pumps, and can be used to pump highly viscous fluids from wells.

Известна скважинная штанговая насосная установка для добычи высоковязкой нефти, содержащая наземный привод, подвешенный в полости скважины на колонне насосно-компрессорных труб штанговый насос со всасывающим и нагнетательным клапанами, в цилиндре которого размещен соединенный с колонной насосных штанг полый плунжер, связанный с направляющим шкивом и грузом, установленными под плунжером; межтрубное пространство скважины снабжено стабилизирующими башмаками, установленными по всей длине насосно-компрессорных труб, за пределами которых размещена колонна насосных штанг, выполненная гибкой и центрируемая относительно межтрубного пространства стабилизирующими башмаками, верхний конец которой закреплен на наземном приводе, а нижний на наружной поверхности насосно-компрессорных труб (см. патент RU 2059884, F 04 В 47/00, 10.05.1996).A well-known sucker-rod pumping unit for producing highly viscous oil, comprising a ground drive suspended in a well cavity on a tubing string with a suction and discharge valves, in the cylinder of which a hollow plunger connected to the guiding string of the sucker rods is connected, connected with a guide pulley and a load mounted under the plunger; the annular space of the well is equipped with stabilizing shoes installed along the entire length of the tubing, outside of which there is a string of pump rods made flexible and centered relative to the annular space with stabilizing shoes, the upper end of which is fixed to the ground drive, and the lower end on the outer surface of the tubing pipes (see patent RU 2059884, F 04 B 47/00, 05/10/1996).

Недостатками известного решения являются сравнительно невысокая эффективность и надежность работы скважинной насосной установки.The disadvantages of the known solutions are the relatively low efficiency and reliability of the downhole pumping unit.

Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является конструкция дифференциального штангового насоса, в котором используются два цилиндра разных диаметров, последовательно соединенных друг с другом. В цилиндрах размещен дифференциальный плунжер, который приводится в действие колонной штанг, связанной с приводом. Два цилиндра и дифференциальный плунжер образуют три камеры. Верхняя цилиндрическая камера гидравлически связана с напорной линией насоса. Другая цилиндрическая The closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is the design of a differential sucker rod pump, which uses two cylinders of different diameters, connected in series with each other. A differential plunger is placed in the cylinders, which is driven by a rod string associated with the drive. Two cylinders and a differential plunger form three chambers. The upper cylindrical chamber is hydraulically connected to the pressure line of the pump. Another cylindrical

камера и кольцевые камеры могут быть связаны или с приемной линией или образуют рабочую камеру насоса. За счет неполной разгрузки дифференциального плунжера от действия гидростатического давления в лифтовой колонне на колонну штанг при их ходе вниз создается дополнительная тяга вниз (см., книгу Б.С.Захарова «Поршневые и плунжерные насосы для добычи нефти», Москва, ОАО «ВНИИОЭНГ», 2002, с.35).the chamber and annular chambers can be connected either with the receiving line or form the working chamber of the pump. Due to the incomplete unloading of the differential plunger from the action of hydrostatic pressure in the elevator column onto the rod string during their downward movement, an additional downward thrust is created (see. B. Zakharov's book “Piston and plunger pumps for oil production”, Moscow, VNIIOENG OJSC , 2002, p. 35).

Однако известная конструкция дифференциального штангового насоса имеет ряд недостатков, а именно большие габариты (10 м вместо 5 м у обычных насосов), увеличенные утечки (до 3,5 раз по сравнению с утечками в обычных насосах), более сложная конструкция (два цилиндра, боковые клапаны и др.).However, the known design of a differential sucker rod pump has several drawbacks, namely, large dimensions (10 m instead of 5 m for conventional pumps), increased leakage (up to 3.5 times compared to leakage in conventional pumps), more complex design (two cylinders, side valves, etc.).

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности дифференциальных штанговых насосов.The task to which the present utility model is directed is to simplify the design, increase the reliability and efficiency of differential sucker rod pumps.

Указанная задача решается за счет того, что дифференциальный штанговый насос содержит связанный с колонной насосных труб корпус, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг дифференциальный плунжер, причем верхняя ступень плунжера большего диаметра имеет сквозной канал и снабжена нагнетательным клапаном, а нижняя ступень плунжера меньшего диаметра выполнена в виде монолитного штока, кольцевое пространство, заключенное между стенками цилиндра и поверхностью плунжеров, образует рабочую камеру насоса с всасывающим клапаном, а всасывающий клапан выполнен соосно с цилиндром в виде тарелки с отверстием, через которое герметично проходит монолитный шток.This problem is solved due to the fact that the differential sucker rod pump contains a housing connected to the column of pump tubes, in which a differential plunger connected to the string of pump rods is installed, the upper stage of the larger diameter plunger having a through channel and equipped with a discharge valve, and the lower stage of the smaller diameter plunger made in the form of a monolithic rod, the annular space enclosed between the cylinder walls and the surface of the plungers forms a working chamber of the pump with a suction valve m, and the suction valve is formed coaxially with the cylinder in the form of plates with a hole through which sealingly extends a monolithic rod.

В ходе проведенного исследования было установлено, что штанги в штанговых насосах при добыче высоковязкой нефти, при работе в наклонных скважинах, а также в скважинах с большим содержанием In the course of the study, it was found that the rods in sucker rod pumps for the production of highly viscous oil, when working in deviated wells, as well as in wells with a high content

парафина и смолистых веществ (осложненные условия работы) испытывают повышенные силы сопротивления как при ходе вверх, так и при ходе вниз.paraffin and resinous substances (complicated working conditions) experience increased resistance forces both during upward and downward movements.

При ходе вверх нагрузки на колонну штанг преодолеваются с помощью привода увеличенной мощности и установки штанг повышенной прочности. При ходе вниз движение колонны штанг и рабочего органа насоса, плунжера, осуществляется только за счет веса колонны штанг. Силы механического и гидродинамического трения препятствуют движению штанг вниз, колонна штанг движется медленнее, чем приводной механизм (станок-качалка), что приводит к ударам и обрыву штанг. На прочность штанг большое влияние оказывают также знакопеременные нагрузки, которые возникают в штангах при работе на вязких жидкостях. КПД штанговых насосов, работающих в осложненных условиях, значительно ниже КПД насосов, работающих в обычных условиях.During the upward movement, the loads on the rod string are overcome with the help of an increased power drive and the installation of increased strength rods. During the downward movement of the rod string and the working body of the pump, the plunger, is carried out only due to the weight of the rod string. The forces of mechanical and hydrodynamic friction impede the movement of the rods down, the rod string moves more slowly than the drive mechanism (rocking machine), which leads to shock and breakage of the rods. The strength of the rods is also greatly influenced by the alternating loads that occur in the rods when working on viscous fluids. The efficiency of sucker-rod pumps operating in difficult conditions is significantly lower than the efficiency of pumps operating in ordinary conditions.

Выполнение насоса с верхней ступенью плунжера большего диаметра со сквозным каналом и нагнетательным клапаном, нижней ступенью плунжера меньшего диаметра в виде монолитного штока и образование рабочей камеры насоса с всасывающим клапаном в кольцевом пространстве, заключенном между стенками цилиндра и поверхностью плунжеров с выполнением всасывающего клапана соосно с цилиндром в виде тарелки с отверстием, через которое герметично проходит монолитный шток, позволяет с одной стороны добиться увеличения нагрузки на дифференциальный плунжер при ходе вниз за счет гидростатического давления в колонне труб, а с другой стороны сократить осевые габариты дифференциального штангового насоса. Кроме того, в этой конструкции дифференциального штангового насоса использовано для уплотнения монолитного штока механическое уплотнение по патенту РФ №2037077, что практически полностью устраняет перетекание из зоны высокого давления в зону с более низким давлением. В этой конструкции дифференциального насоса дополнительно к перепаду давления на клапан воздействуют силы трения, которые обеспечивают его надежную работу. Удалось создать Performing a pump with an upper stage of a larger diameter plunger with a through channel and a discharge valve, a lower stage of a smaller diameter plunger in the form of a monolithic rod and forming a working chamber of the pump with a suction valve in the annular space enclosed between the walls of the cylinder and the surface of the plungers with the execution of the suction valve in alignment with the cylinder in the form of a plate with an opening through which the monolithic rod hermetically passes, it allows one to achieve an increase in the load on the differential plate unzier during the down stroke due to hydrostatic pressure in the pipe string, and on the other hand, reduce the axial dimensions of the differential sucker rod pump. In addition, in this design of the differential sucker rod pump, a mechanical seal according to the patent of the Russian Federation No. 2037077 is used to seal the monolithic rod, which almost completely eliminates overflow from the high pressure zone to the lower pressure zone. In this design of the differential pump, in addition to the differential pressure, the valve is subjected to friction forces that ensure its reliable operation. Managed to create

достаточно простую конструкцию насоса с минимальным количеством деталей.a fairly simple pump design with a minimum of parts.

В результате решена поставленная в полезной модели задача - упрощение конструкции, повышение надежности и эффективности дифференциальных штанговых насосов.As a result, the task posed in the utility model was solved — simplifying the design, increasing the reliability and efficiency of differential sucker rod pumps.

На чертеже представлен продольный разрез дифференциального штангового насоса.The drawing shows a longitudinal section of a differential sucker rod pump.

Дифференциальный штанговый насос содержит связанный с колонной насосных труб 1 корпус 2, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг 3 дифференциальный плунжер 4. Верхняя ступень 5 плунжера 4 большего диаметра имеет сквозной канал 6 и снабжена нагнетательным клапаном 7. Нижняя ступень 8 плунжера 4 меньшего диаметра выполнена в виде монолитного штока 9. Кольцевое пространство 10, заключенное между стенками цилиндра 11 корпуса 2 и поверхностью нижней ступени 8 плунжера 4, образует рабочую камеру насоса со всасывающим клапаном 12. Всасывающий клапан 12 выполнен соосно с цилиндром 11 в виде тарелки 13 с отверстием 14, через которое герметично проходит монолитный шток 9.The differential sucker rod pump contains a housing 2 connected to the column of pump pipes 1, in which a differential plunger 4 connected to the string of pump rods 3 is installed. The upper stage 5 of the larger plunger 4 has a through channel 6 and is equipped with a discharge valve 7. The lower stage 8 of the smaller plunger 4 made in the form of a monolithic rod 9. An annular space 10, enclosed between the walls of the cylinder 11 of the housing 2 and the surface of the lower stage 8 of the plunger 4, forms a working chamber of the pump with a suction valve 12. Suction ayuschy valve 12 is formed coaxially with the cylinder 11 as the tray 13 with a hole 14 through which extends hermetically a monolithic rod 9.

Дифференциальный штанговый насос работает следующим образом.Differential sucker rod pump operates as follows.

При движении колонны насосных штанг 3 вверх вместе с монолитным штоком 9 вверх поднимается всасывающий клапан 12 и в кольцевое пространство из скважины поступает откачиваемая жидкая среда. Далее при движении колонны насосных штанг 3 вниз всасывающий клапан перекрывается тарелкой 13. Одновременно за счет движения вниз верхней ступени 5 плунжера 4 уменьшается кольцевое пространство 10 и под действием давления жидкой среды последняя через нагнетательный клапан 7 поступает в сквозной канал 6 и далее из него в колонну насосных труб 1, а из колонны насосных труб 1 откачиваемая жидкая среда поступает на поверхность. Далее следует движение колонны насосных штанг 3 вверх. При этом открывается всасывающий клапан 12 для новой порции When the column of pump rods 3 moves upward, together with the monolithic rod 9, the suction valve 12 rises and the pumped liquid enters the annular space from the well. Further, when the column of pump rods 3 moves down, the suction valve is blocked by the plate 13. Simultaneously, by moving down the upper stage 5 of the plunger 4, the annular space 10 decreases and, under the influence of the pressure of the liquid medium, the latter enters the through channel 6 through the discharge valve 7 and then into the column from it pump pipes 1, and from the column of pump pipes 1, the pumped liquid enters the surface. Then follows the movement of the column of sucker rods 3 up. This opens the suction valve 12 for a new portion

откачиваемой жидкой среды, а нагнетательный клапан 4 перекрывает сквозной канал 6, не давая поступать в кольцевое пространство 10 жидкой среде из колонны насосных труб 1. Таким образом повторяется описанный выше цикл работы дифференциального штангового насоса.pumped liquid medium, and the discharge valve 4 closes the through channel 6, preventing the liquid medium from entering the annular space 10 from the column of pump pipes 1. Thus, the above-described operation cycle of the differential sucker rod pump is repeated.

Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется откачка из скважины различных жидких сред, в том числе высоковязкой нефти.This utility model can be used in the oil and other industries where it is necessary to pump various fluids from the well, including highly viscous oil.

Claims

A differential sucker rod pump comprising a housing connected to a column of pump tubes, in which a differential plunger connected to a string of pump suckers is installed, the upper stage of the larger diameter plunger having a through channel and equipped with a discharge valve, and the lower stage of the smaller diameter plunger made in the form of a monolithic rod This annular space, enclosed between the walls of the cylinder body and the surface of the lower stage of the plunger, forms a working chamber of the pump with a suction valve, schiysya in that the suction valve is formed coaxially with the cylinder in the form of plates with a hole through which sealingly extends a monolithic rod.