RU5001U1 - Штанговый глубинный насос - Google Patents

Abstract

Штанговый глубинный насос, содержащий цилиндр и расположенный подвижно в нем полый плунжер с комплектами уплотнений из полимерных уплотнителей и металлических пружинных колец, отличающийся тем, что на наружной поверхности плунжера выполнено углубление, образующее со стенкой цилиндра и с комплектами уплотнений кольцевую камеру для смазочного материала, при этом каждый комплект уплотнений состоит по меньшей мере из двух разной твердости полимерных уплотнителей в виде манжет с уплотнительными губками, установленных на полках плунжера, ограничивающих углубление, причем более мягкие манжеты расположены ближе к кольцевой камере, а уплотнительные губки манжет направлены от торцов указанной камеры, и по меньшей мере из двух металлических пружинных колец, установленных с возможностью предохранения манжет от внешнего давления столба перекачиваемой жидкости.

Description

ШТАНГОВЫЙ ГЛУБИННЫЙ НАСОС

Изобретение относятся к области нефтедобычи, в частности к штанговым глубинным насосам и может быть использовано для откачки жидкости из скважин значительной криволинейности и с большим содержанием абразивных частиц.

Известен скважинный штанговый насос /см. а.с. СССР /1 I6I0073 от 30.П.90г. по КЛ.Р04В 47/02 /, содержащий цилиндр и расположенный подвижно в нем полый плунжер с уплотнительными кольцами, уста. новленными на его боковой поверхности.

Недостатком данного насоса является то, что абразивные частицы через щелевой зазор пары плунжер-цилиндр под давлением столба перекачиваемой жидкости внедряются в материал уплотнительных колец, чем создают дополнительную фрикцию, а это приводит к быстрому износу пары плунжер-цилиндр и тем самым к снижению долговечности насоса.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является скважинный штанговый насос, выбранный в качестве прототипа /см. патент РФ ;i 2030535 от 10.03.95г. по кл. F04B 47/00 /, содержащий цилиндр и расположенный подвижно в нём полый плунжер, имеющий на боковой поверхности полимерные уплотнители и металлические пружинные кольца, установленные в канавках на наружной поверхности уплотнителей.

Недостатком этого насоса является .-то, что черезтепшевой зазор пружинных колец мелкие абразивные частицы проникают в щелевой зазор пары плунжер-цилиндр, конструкция пружинных колец при этом не предусматривает выход абразивных частиц из щелевого зазора. Накапливание в этом зазоре абразивных частиц приводит к интенсивному износу пары плунжер-цилиндр, в результате увеличивается щелевой зазор, следовательно увеличиваются перетечки жидкости, что отрицательно сказывается на производительности и долговечности насоса.

МПК : Р04В 47/00 F04B 47/02

Задачей изобретения является увеличение производительности и ресурса работы насоса за счет уменьшения износа пары плунжерцилиндр, особенно при большом содержании абразивных примесей в откачиваемой жидкости и при значителБВ0й-.ррйвашинейносши скважин.

Поставленная .задача достигается тем, что в штанговом глубинном насосе, содержащем цилиндр и расположенный подвижно в нём полый . плунжер с комплектами уплотнений из полимерных уплотнителей и.,.неталлических пружинных колец, на наружной поверхности плунжера выполнена углубление, образ ющее со стенкой цилиндра и с комплектами уплотнений кольцевую камеру для смазочного материала, при этом каадый комплект уплотнений состоит по меньшей мере из двух разной твердости щалимерных уплотнителей в виде манжет с уплотнительными губками, установленных на полках плунжера, ограничивающих углубление, причем более мягкие манжеты расположены ближе к кольцевой камере, а уплотнительные губки манжет направлены от торцов указанной камеры, и по меньшей мере из двух металлических пружинных колец, установленных с возможностью предохранения манжет от внешнего давления столба перекачиваемой жидкости.

Наличие в предлагаемом насосе кольцевой камеры, образованной углублением на наружной поверхности плунжера, стенкой цилиндра и комплектами уплотнений, заполняемой при установке плунжера в цилиндр смазочным материалом, позволяет производить с помощью уплотнений устойчивое смазывание стенки цилиндра при возвратно-поступательном движении плунжера, благодаря чему снимается контактное трение уплотнительных комплектов о стенку цилиндра. При этом движение плунжера вниз за счет постоянной смазки стенки цилиндра происходит в режиме свободного падения, что позволяет исключить изгиб и искривление штанг и тем самым устранить лавильно-подъёмные работы вследствие потери штанги.

Набор комплектов уплотнений из двух разной твердости полимерных уплотнителей в виде манжет с уплотнительными губками и двух дублирующих друг друга металлических пружинных колец, а также их установка в определенной последовательности таким образом, что ближе к кольцевой камере установлены болев чувешвишельные к остаточному давлению мягкие манжеты, затем более твердые манжеты, при этом уплотнительные губки манжет направлены от торцов кольцевой камеры, а затем установлены металлические пружинные кольца, предохраняющие манжеты от внешнего давления столба перекачиваемой жидкости, позволяет обеспечить герметичность цилиндра, предотвратить проникновение абразивных частиц между плунжером и цилиндром и перетечки перекачиваеомой жидкости при движении плунжера, что способствует уменьшению износа пары плунжер-цилиндр , увеличению производительности и соответственно увеличению ресурса работы насоса.

Кроме того сравнительно малая длина плунжера / менее 500мм/ по сравнению с известными позволяет использовать его в скважинах со значительной криволинейностью.

Предлагаемый насос поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан общий вид. насоса; на Фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.1.

Штанговый глубинный насос состоит из цилиндра I и составного плунжера, имеющего полую стяжку 2, к верхней части которой присоединен переводник 3, а к нижней - нагнетательный клапан. Нагнетательный клапан включает в себя корпус 4, в котором установлены клетка 5, седло б и шарик 7, фиксируемые в корпусе 4 прижимом-гайкой 8. В переводнике 3 выполнены окна для выхода перекачиваемой жидкости из полости плунжера. На наружной поврхности стяжки 2 выполнено углубление, ограниченное сверху и снизу полками 9. Углубление на стяжке 2 со стенкой цилиндра Тис комплектами уплотнений образует кольцевую камеру 10, заполняемую при установке плунжера в цилиндр I смазочным материалом. Комплект уплотнений состоит из двух разной твердости полимерных уплотнителей в виде манжет II с уплотнительными губками 12 и двух дублирующих друг друга металлических пружинных колец 13. Манжеты II установлены на полках 9 плунжера, при этом их уплотнительные губки 12 направлены от торцов кольцевой камеры 10. Для увеличения чувствительности губок 12 к остаточному давлению столба перекачиваемой жидкости манжеты П , расположенные ближе к камере 10 выполнены из более мягкого материала, чем следующие. Для защиты от радиальных нагрузок на губки 12 манжет П предусмотрены фторопластовые кольца 14, установленные на полках 9 перед манжетами П. Манжеты II фиксируются гайками 15. контактная поверхность уплотнительных губок 12 наклонена к стенке цилиндра I под углом в пределах 6-7. Под выходными окнами переводника 3, а также на гайках 15 и прижиме 8 выполнены канавки, в которые установлены металлические пружинные колца 13, предназначенные для защиты манжет от воздействия внешнего давления столба перекачиваемой жидкости. Кроме того кольца 13 обладают скребковым эффектом. На наружной поверхности пружинных колец 13 со стороны , обращенной к кольУвой камере 10, выполнены заходные фаски под углом 15.

Манжеты II выполнены из композиционного полимерного материала. Седло 8 нагнетательного клапана, а также седло всасывающего клапана / на фиг. не показан/ выполнены из того же материала, что и более твердые манжеты Il. Это позволяет устанавливать без предварительной притирки пары седло-шарик.

На переводнике 3 выполнена резьба для крепления плунжера к колонне штанг / на фиг. не показаны/.

Объём смазочной камеры 10 рассчитан на создание оптимальных условий работы насоса в течение всего срока службы.

Длина плунжера предлагаемого насоса в сборе составляет менее 500 мм.

Работа штангового глубинного насоса заключается в следующем.

При движении плунжера как вверх так- и вниз первоочередную и основную нагрузку несут металлические кольца 13, а полимерные манжеты П воспринимают остаточную нагрузку, особенно незначительна нагрузка на мягкие манжеты П, расположенные ближе к камере 10.

При неподвижном плунжере уплотнительные губки 12 манжет II плотно прилегают к стенке цилиндра I.

При прямом ходе губок 12 под воздействием давления столба жидкости губки 12 плотно прижимаются своей контактной поверхностью к стенке цилиндра I , обеспечивая надежную герметичность камеры 10.

При обратном ходе губок 12 под воздействием смазочного материала, поступающего из камеры 10, снимается контактное трение уплотнительного комплекта. Контактное трение металлических колец 13 дополнительно снимается за счет заходных фасок на их наружной поверхности. Равномерное распределение смазки по стенке цилиндра I производится губками 12.

Абразивные частицы, попадающие на стенку цилиндра I из перекачиваемой, жидкости , задерживаются комплектами уплотнений, в начале металлическими пружинными кольцами .13, затем манжетами П. Манжеты П работают с сохранением клапанного эффекта. Они пропускают смазочный материал из камеры 10, который способствует выносу мельчайших абразивных частиц за пределы колец 13. Заходные фаски колец 13 также способствуют выносу абразивных частиц во внешнюю среду.

Благодаря тому, что плунжер предлагаемого насоса значительно короче стандартных, использование его в стандартных цилиндрах позволит увеличить рабочий ход плунжера с одновременным уменьшением количества ходов, тем самым снизить энергозатраты, либо уменьшить длину цилиндра, при этом экономия на размерах цилиндра позволит окупить расходы на изготовление плунжера.

Кроме того уменьшение кодияесшваярдов плунжера позволит уменьшить износ всей системы, включая плунжер, цилиндр, штанги и насосно- компрессорные трубы /ННТ/, тем самым сагществшнно сократить простои скважин.

Claims (1)

1. Штанговый глубинный насос, содержащий цилиндр и расположенный подвижно в нем полый плунжер с комплектами уплотнений из полимерных уплотнителей и металлических пружинных колец, отличающийся тем, что на наружной поверхности плунжера выполнено углубление, образующее со стенкой цилиндра и с комплектами уплотнений кольцевую камеру для смазочного материала, при этом каждый комплект уплотнений состоит по меньшей мере из двух разной твердости полимерных уплотнителей в виде манжет с уплотнительными губками, установленных на полках плунжера, ограничивающих углубление, причем более мягкие манжеты расположены ближе к кольцевой камере, а уплотнительные губки манжет направлены от торцов указанной камеры, и по меньшей мере из двух металлических пружинных колец, установленных с возможностью предохранения манжет от внешнего давления столба перекачиваемой жидкости.