RU69936U1

RU69936U1 - DEEP DEPTH PUMP WITH LATERAL OPENING IN THE CYLINDER, SILENCED BY HYDRAULIC DRAIN VALVE, SINGLE PLUNGER AND INCREASED STROKE LENGTH

Info

Publication number: RU69936U1
Application number: RU2007129366/22U
Authority: RU
Inventors: Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Миргазиян Закиевич Тазиев; Айрат Фикусович Закиров; Рустам Русланович Латфуллин; Сергей Михайлович Зубарев; Рамиль Мирсаетович Зайдуллин
Original assignee: Открытое акционерное общестов "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2008-01-10

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано в компоновке скважинных штанговых насосных установок (СШНУ), а именно при эксплуатации в составе скважинных штанговых насосных установок штанговых глубинных насосов трубной конструкции. качестве прототипа (патент №2144623 опубл. 20.01.2000 г.). Технической задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и эффективности эксплуатации глубинно-насосного оборудования, а также повышение эксплуатационных возможностей штанговых глубинных насосов путем расширения диапазона максимально возможной длины хода штангового глубинного насоса при максимальном использовании унифицированных деталей и узлов. Данная задача решается изменением конструкции известного штангового глубинного насоса трубной конструкции путем использования гидравлического сливного клапана, устанавливаемого на цилиндре штангового глубинного насоса в месте расположения бокового сливного отверстия таким образом, что разрывной элемент гидравлического сливного устройства располагается соосно боковому сливному отверстию, а также путем использования дополнительного удлинительного патрубка, являющегося связующим элементом между всасывающим клапаном и нижним удлинительным патрубком штангового насоса. Предлагаемое изменение конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре позволит предотвратить заклинивание пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса по причине попадания механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер» из затрубного пространства через боковое отверстие в цилиндре, предотвратит также утечки жидкости через боковое сливное отверстие в процессе эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине, что позволит таким образом повысить коэффициент подачи штангового глубинного насоса. Также это обеспечит The proposed utility model relates to the oil industry and can be used in the layout of borehole sucker rod pumping units (SSHNU), namely when operating in the composition of borehole sucker rod pump installations of sucker rod pumps of a pipe construction. as a prototype (patent No. 2144623 publ. 01/20/2000). The technical task of this utility model is to increase the reliability and operating efficiency of deep-well pumping equipment, as well as increase the operational capabilities of sucker-rod pumps by expanding the range of the maximum possible stroke length of a sucker-rod pump with the maximum use of standardized parts and assemblies. This problem is solved by changing the design of the known sucker-rod sucker-rod pump by using a hydraulic drain valve mounted on the cylinder of the sucker-rod sucker-rod pump at the location of the lateral drainage hole so that the bursting element of the hydraulic drainage device is aligned with the lateral drainage hole, as well as by using an additional extension the nozzle, which is the connecting element between the suction valve and the bottom inertial branch pipe of the rod pump. The proposed change in the design of the sucker rod pump with a lateral drain hole in the cylinder will prevent jamming of the cylinder-plunger pair of the sucker rod pump due to mechanical particles entering the gap of the cylinder-plunger pair from the annulus through the side hole in the cylinder and will also prevent fluid leakage through the lateral drain hole during operation of the sucker rod pump in the well, which will thereby increase the sucker rod feed rate of the pump. It will also provide

возможность проведения предварительного гидравлического испытания цилиндра штангового глубинного насоса в сборе в условии ремонтных баз ГНО перед отправкой штангового глубинного насоса на скважину, что позволит отбраковать узлы и детали цилиндра ШГН, не обеспечивающие необходимую герметичность ШГН, предотвратив тем самым попадание бракованного глубинно-насосного оборудования в скважины, и устранив необходимость в проведении повторных подземных ремонтов для замены бракованного глубинно-насосного оборудования. Вместе с тем штанговый глубинный насос предлагаемой конструкции обеспечивает значительно большую максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине по сравнению с прототипом. Это позволит оптимизировать режимы эксплуатации глубинно-насосного и наземного оборудования путем увеличения длины хода полированного штока станка-качалки и снижения при этом количества двойных ходов полированного штока за единицу времени, что снизит скорость износа колонны насосных штанг, пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса и наземного оборудования при неизменном дебите скважины. Это также позволит увеличить объемы добычи нефти путем увеличения длины хода полированного штока при неизменном количестве двойных ходов полированного штока станка-качалки за единицу времени, расширяя таким образом эксплуатационные возможности СШНУ, а также, используя гидравлический сливной клапан, предотвратить загрязнение окружающей среды при проведении подземного ремонта скважины.the possibility of a preliminary hydraulic test of the cylinder of the sucker rod pump assembly in the condition of the repair facilities of the oil well before sending the sucker rod pump to the well, which will allow to reject the components and parts of the ShGN cylinder that do not provide the necessary tightness of the ShGN, thereby preventing the entry of defective downhole pumping equipment into the wells , and eliminating the need for repeated underground repairs to replace defective downhole pumping equipment. However, the sucker rod pump of the proposed design provides a significantly greater maximum possible stroke length of the plunger of the sucker rod pump during operation in the well compared to the prototype. This will allow optimizing the operating modes of deep-well pumping and ground equipment by increasing the stroke length of the polished rod of the pumping unit and reducing the number of double strokes of the polished rod per unit time, which will reduce the wear rate of the pump rod string, cylinder-plunger pair of the sucker rod pump and ground equipment at a constant flow rate of the well. It will also allow to increase oil production by increasing the stroke length of the polished rod with the same number of double strokes of the polished rod of the pumping unit per unit time, thereby expanding the operational capabilities of the secondary control valve and, using a hydraulic drain valve, to prevent environmental pollution during underground repairs wells.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано в компоновке скважинных штанговых насосных установок (СШНУ), а именно при эксплуатации в составе скважинных штанговых насосных установок штанговых глубинных насосов трубной конструкции.The proposed utility model relates to the oil industry and can be used in the layout of borehole sucker rod pumping units (SSHNU), namely when operating in the composition of borehole sucker rod pump installations of sucker rod pumps of a pipe construction.

Известен штанговый глубинный насос трубной конструкции (ОАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы, Каталог, ред.2-2001, стр.35), состоящий из цилиндра длиной 3353 мм с боковым отверстием для слива жидкости при подъеме ГНО, присоединенных с обеих концов к цилиндру при помощи резьбовых соединений удлинительных патрубков длиной 610 (914) мм, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку при помощи резьбового соединения увеличенного всасывающего клапана неизвлекаемой конструкции, а также длинного плунжера сборной конструкции длиной 3120 мм с присоединенным к нижней части при помощи резьбового соединения узлом нагнетательного клапана.A well-known sucker rod pump of a pipe construction (OAO Izhneftemash, Deep sucker rod pumps, Catalog, rev.2-2001, p. 35), consisting of a cylinder length 3353 mm with a lateral hole for draining the liquid when lifting GNO connected from both ends to cylinder using threaded connections of extension pipes 610 (914) mm long, attached to the lower extension pipe by means of a threaded connection of an enlarged suction valve of non-removable structure, as well as a long plunger of a prefabricated structure 3120 mm long with isoedinennym to the lower part by means of a threaded connection assembly of the discharge valve.

Недостатком конструкции данного насоса является наличие бокового сливного отверстия в корпусе цилиндра, обуславливающее невозможность проведения предварительного гидравлического испытания данного штангового скважинного насоса перед отправкой на скважину, большую величину утечек через боковое сливное отверстие при его работе, а также вероятность заклинивания плунжера штангового насоса в цилиндре при его эксплуатации вследствие попадания посторонних механических примесей в зазор между плунжером и цилиндром, а также ограниченность максимально возможной длины хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине величиной в 3000 The design drawback of this pump is the presence of a side drain hole in the cylinder body, which makes it impossible to conduct a preliminary hydraulic test of this sucker rod pump before being sent to the well, a large amount of leakage through the side drain hole during its operation, as well as the likelihood of a sticking of the piston rod pump in the cylinder when it operation due to ingress of foreign mechanical impurities in the gap between the plunger and the cylinder, as well as limited the maximum possible stroke length of the plunger sucker rod pump in operation in the borehole size of 3000

мм, обусловленная необходимостью постоянного перекрытия бокового отверстия в цилиндре плунжером в процессе эксплуатации.mm, due to the need for constant overlapping of the side holes in the cylinder with a plunger during operation.

По технической сущности, конструктивным особенностям и функциональным признакам данный штанговый насос наиболее близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.In terms of technical nature, design features and functional features, this sucker rod pump is closest to the proposed one and can be adopted as a prototype.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение надежности и эффективности эксплуатации глубинно-насосного оборудования, а также повышение эксплуатационных возможностей штанговых глубинных насосов путем расширения диапазона максимально возможной длины хода штангового глубинного насоса при максимальном использовании унифицированных деталей и узлов.The technical task of this utility model is to increase the reliability and operating efficiency of deep-well pumping equipment, as well as increase the operational capabilities of sucker-rod pumps by expanding the range of the maximum possible stroke length of a sucker-rod pump with the maximum use of standardized parts and assemblies.

Данная задача решается изменением конструкции известного штангового глубинного насоса трубной конструкции путем использования гидравлического сливного клапана, устанавливаемого на цилиндре штангового глубинного насоса в месте расположения бокового сливного отверстия таким образом, что разрывной элемент гидравлического сливного устройства располагается соосно боковому сливному отверстию, а также путем использования дополнительного удлинительного патрубка, являющегося связующим элементом между всасывающим клапаном и нижним удлинительным патрубком штангового насоса.This problem is solved by changing the design of the known sucker-rod sucker-rod pump by using a hydraulic drain valve mounted on the cylinder of the sucker-rod sucker-rod pump at the location of the lateral drainage hole so that the bursting element of the hydraulic drainage device is aligned with the lateral drainage hole, as well as by using an additional extension the nozzle, which is the connecting element between the suction valve and the bottom inertial branch pipe of the rod pump.

На фиг.1 изображен цилиндр штангового глубинного насоса с боковым отверстием, заглушенным гидравлическим сливным клапаном, и увеличенной длиной хода в сборе в разрезе; на фиг.2 - одинарный плунжер в сборе в разрезе; на фиг.3 - фронтальный разрез цилиндра штангового глубинного насоса в месте расположения гидравлического сливного клапана; на фиг.4 - увеличенный вид гидравлического сливного клапана в сборе, установленного на цилиндре штангового глубинного насоса.Figure 1 shows the cylinder of a sucker rod pump with a lateral hole plugged by a hydraulic drain valve and an extended cutaway stroke length; figure 2 - single plunger assembly in section; figure 3 is a frontal section of the cylinder of the sucker rod pump at the location of the hydraulic drain valve; figure 4 is an enlarged view of the hydraulic drain valve assembly mounted on the cylinder of the sucker rod pump.

Таким образом конструкция предлагаемого штангового глубинного насоса состоит из цилиндра 1 (фиг.1) с боковым сливным отверстием длиной 3353 мм, присоединенных Thus, the design of the proposed sucker rod pump consists of a cylinder 1 (figure 1) with a side drain hole length 3353 mm, attached

к нему с обеих сторон при помощи резьбовых соединений удлинительных патрубков 3 (фиг.1) длиной 610 (914) мм, присоединенного при помощи резьбового соединения к нижнему удлинительному патрубку дополнительного удлинительного патрубка 16 (фиг.1) длиной 573 (269) мм, присоединенного к дополнительному удлинительному патрубку при помощи резьбового соединения узла всасывающего клапана 8 (фиг.1) с клапанной парой увеличенного размера неизвлекаемой конструкции, одинарного плунжера 5 (фиг.2), присоединенного к нему снизу при помощи резьбового соединения узла нагнетательного клапана 6 (фиг.2), а также установленного на цилиндре узла гидравлического сливного клапана 2 (фиг.1), состоящего из заднего полукольца 8 (фиг.3), переднего полукольца 9 (фиг.3), в котором имеется отверстие с переменным сечением, в части которого, имеющего больший размер, нарезана внутренняя резьба. В данном отверстии в месте перехода от большего сечения к меньшему производится установка разрывного элемента гидравлического клапана в виде мембраны 10 (фиг.3), толщина которой определяет критическое давление срабатывания гидравлического клапана, при превышении которого происходит разрыв мембраны, открывая таким образом отверстие, через которое производится слив жидкости из внутренней полости колонны НКТ про ее подъеме при проведении подземного ремонта скважины. Разрывной элемент фиксируется в отверстии при помощи гайки 12 (фиг.3), имеющей наружную резьбу, для предотвращения утечек через заглушенное отверстие при работе насоса в скважине под мембраной устанавливается уплотнительное резиновое кольцо 14 (фиг.3). По внутренней поверхности полуколец в месте расположения отверстия с переменным сечением по всей окружности выполнена несквозная прорезь 13 (фиг.4) с шириной, превышающей диаметр бокового отверстия в цилиндре насоса, для обеспечения сообщения отверстия внутренней полости цилиндра штангового глубинного насоса через боковое сливное отверстие 15 (фиг.4), в которой производится создание критического давления для разрушения разрывного элемента, с отверстием переменного сечения гидравлического сливного клапана, в котором устанавливается разрывной элемент, to it on both sides by means of threaded connections of extension pipes 3 (Fig. 1) 610 (914) mm long, connected by a threaded connection to the lower extension pipe of an additional extension pipe 16 (Fig. 1) 573 (269) mm long, attached to an additional extension pipe using a threaded connection of the suction valve assembly 8 (Fig. 1) with a valve pair of an enlarged size of a non-removable structure, a single plunger 5 (Fig. 2) attached to it from below by a threaded connection of the assembly pressure valve 6 (FIG. 2), as well as a hydraulic drain valve 2 assembly installed on the cylinder (FIG. 1), consisting of a rear half ring 8 (FIG. 3), a front half ring 9 (FIG. 3), in which there is an opening with variable section, in the part of which, having a larger size, an internal thread is cut. In this hole in the place of transition from the larger to the smaller section, the discontinuous element of the hydraulic valve is installed in the form of a membrane 10 (Fig. 3), the thickness of which determines the critical pressure of the hydraulic valve, above which the membrane ruptures, thus opening a hole through which liquid is drained from the inner cavity of the tubing string about its rise during underground well repair. The bursting element is fixed in the hole with a nut 12 (Fig. 3) having an external thread, to prevent leaks through the plugged hole when the pump is operating in the well, a rubber seal ring 14 is installed under the diaphragm (Fig. 3). On the inner surface of the semicircles at the location of the hole with a variable cross-section, a non-through slot 13 (Fig. 4) is made with a width exceeding the diameter of the side hole in the pump cylinder to provide a message to the hole of the cylinder cavity of the sucker rod pump through the lateral drain hole 15 ( 4), in which the critical pressure is created to destroy the discontinuous element, with an opening of variable cross section of the hydraulic drain valve, in which yvnoy element

на случай непредвиденного смещения гидравлического сливного клапана относительно бокового отверстия в корпусе цилиндра. Полукольца 8 и 9 (фиг.3) фиксируются на корпусе цилиндра при помощи винтов 11.in case of unexpected displacement of the hydraulic drain valve relative to the side opening in the cylinder body. The half rings 8 and 9 (Fig. 3) are fixed on the cylinder body with screws 11.

Новым является использование в конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре гидравлического сливного клапана, устанавливаемого на корпусе цилиндра по боковому отверстию, что позволяет предотвратить попадание посторонних механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер», предотвратить утечки через боковое отверстие при эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине; а также использование в конструкции штангового глубинного насоса дополнительного удлинительного патрубка длиной 573 (269) мм, что позволяет обеспечить максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при его эксплуатации в скважине 3686 мм, то есть величину расстояния, проходимого плунжером от крайнего нижнего до крайнего верхнего положения в процессе эксплуатации.New is the use in the design of a sucker rod pump with a lateral drain hole in the cylinder of a hydraulic drain valve mounted on the cylinder body along the side hole, which helps prevent foreign particles from entering the gap of the cylinder-plunger pair, and prevent leakage through the side hole during operation of the sucker rod deep well pump; as well as the use of an additional extension pipe with a length of 573 (269) mm in the design of the sucker rod pump, which ensures the maximum possible stroke length of the plunger sucker rod pump during its operation in the well 3686 mm, that is, the distance traveled by the plunger from the lowermost to the highest provisions during operation.

Работа данного штангового глубинного насоса заключается в следующем.The operation of this sucker rod pump is as follows.

После спуска штангового глубинного насоса в скважину производится подгонка. При подгонке плунжер опускается до касания нагнетательным клапаном о всасывающий клапан. После этого плунжер приподнимается на определенную высоту (200 мм), учитывающую растяжение штанг, затем устанавливается необходимая длина хода полированного штока станка-качалки, не превышающая максимальной длины хода штангового насоса, спущенного в скважину, после чего СШНУ запускается в работу. При необходимости слива жидкости из внутренней полости колонны НКТ при выполнении подъема ГНО из скважины плунжер штангового глубинного насоса извлекается из цилиндра или опускается до упора о узел всасывающего клапана, затем производится создание давления во внутренней полости цилиндра штангового глубинного насоса, превышающего критическую величину разрушения разрывного элемента, что приводит к его разрыву, открывая таким образом отверстие через которое производится слив жидкости при подъеме ГНО. При After lowering the sucker rod pump into the well, fitting is performed. When fitting, the plunger is lowered until the pressure valve touches the suction valve. After that, the plunger is lifted to a certain height (200 mm), taking into account the extension of the rods, then the required stroke length of the polished rod of the pumping unit is set, not exceeding the maximum stroke length of the rod pump lowered into the well, after which the SSHN is put into operation. If it is necessary to drain the fluid from the inner cavity of the tubing string when lifting the oil well from the well, the plunger of the sucker rod pump is removed from the cylinder or lowered against the suction valve assembly, then pressure is created in the inner cavity of the cylinder of the sucker rod pump exceeding the critical value of fracture of the bursting element, which leads to its rupture, thus opening a hole through which the liquid is drained when the GNO is raised. At

возникновении в необходимости повторного использования данного гидравлического сливного клапана фиксирующая гайка 12 (фиг.3) вывинчивается, разрушенный разрывной мембранный элемент меняется на новый, после чего фиксирующая гайка устанавливается на место.if it is necessary to reuse this hydraulic drain valve, the fixing nut 12 (Fig. 3) is unscrewed, the destroyed bursting membrane element is replaced with a new one, after which the fixing nut is replaced.

Предлагаемое изменение конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре позволит предотвратить заклинивание пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса по причине попадания механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер» из затрубного пространства через боковое отверстие в цилиндре, предотвратит также утечки жидкости через боковое сливное отверстие в процессе эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине, что позволит таким образом повысить коэффициент подачи штангового глубинного насоса. Также это обеспечит возможность проведения предварительного гидравлического испытания цилиндра штангового глубинного насоса в сборе в условии ремонтных баз ГНО перед отправкой штангового глубинного насоса на скважину, что позволит отбраковать узлы и детали цилиндра ШГН, не обеспечивающие необходимую герметичность ШГН, предотвратив тем самым попадание бракованного глубинно-насосного оборудования в скважины, и устранив необходимость в проведении повторных подземных ремонтов для замены бракованного глубинно-насосного оборудования. Вместе с тем штанговый глубинный насос предлагаемой конструкции обеспечивает значительно большую максимально возможную длину хода плунжера штангового глубинного насоса при эксплуатации в скважине по сравнению с прототипом. Это позволит оптимизировать режимы эксплуатации глубинно-насосного и наземного оборудования путем увеличения длины хода полированного штока станка-качалки и снижения при этом количества двойных ходов полированного штока за единицу времени, что снизит скорость износа колонны насосных штанг, пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса и наземного оборудования при неизменном дебите скважины. Это также позволит увеличить объемы добычи нефти путем увеличения длины хода полированного The proposed change in the design of the sucker rod pump with a lateral drain hole in the cylinder will prevent jamming of the cylinder-plunger pair of the sucker rod pump due to mechanical particles entering the gap of the cylinder-plunger pair from the annulus through the side hole in the cylinder and will also prevent liquid leakage through the lateral drain hole during operation of the sucker rod pump in the well, which will thereby increase the sucker rod feed rate of the pump. It will also provide the opportunity for preliminary hydraulic testing of the cylinder of the sucker rod pump assembly in the condition of repair facilities of the oil well before sending the sucker rod pump to the well, which will allow to reject the components and parts of the ShGN cylinder that do not provide the necessary tightness of the ShGN, thereby preventing the rejected submersible pump equipment into the wells, and eliminating the need for repeated underground repairs to replace defective downhole pumping equipment. However, the sucker rod pump of the proposed design provides a significantly greater maximum possible stroke length of the plunger of the sucker rod pump during operation in the well compared to the prototype. This will optimize the operating modes of the deep-well pumping and ground equipment by increasing the stroke length of the polished rod of the pumping unit and reducing the number of double strokes of the polished rod per unit time, which will reduce the wear rate of the pump rod string, cylinder-plunger pair of the sucker rod pump and ground equipment at a constant flow rate of the well. It will also increase oil production by increasing the stroke length of polished

штока при неизменном количестве двойных ходов полированного штока станка-качалки за единицу времени, расширяя таким образом эксплуатационные возможности СШНУ, а также, используя гидравлический сливной клапан, предотвратить загрязнение окружающей среды при проведении подземного ремонта скважины.rod with an unchanged number of double strokes of the polished rod of the pumping unit per unit time, thus expanding the operational capabilities of the secondary hydraulic control system and, using a hydraulic drain valve, to prevent environmental pollution during underground well repairs.

Claims

A sucker-rod sucker-rod pump, consisting of a cylinder with a side opening, extension pipes connected to it, attached to a lower extension pipe of a suction valve with an enlarged valve pair of a non-removable structure, a single plunger with a discharge valve assembly attached to it, characterized in that the suction valve the extractable structure is attached to the lower extension pipe by means of an additional extension pipe length, and the cylinder d of the sucker rod pump at the location of the hole is equipped with a device that seals the hole and consists of two half rings connected by screws, with a hole of variable cross section made in one of the half rings, located coaxially to the side hole in the cylinder body, having an internal thread in the part having a larger cross section, and muffled by a bursting element in the form of a membrane, fixed in the hole with a nut having an external thread and, if it becomes necessary to drain the liquid from the tubing string, which is destroyed by High pressure build-up in the cylinder cavity of the sucker rod pump.