RU74672U1

RU74672U1 - OIL DIAPHRAGM PUMP UNIT

Info

Publication number: RU74672U1
Application number: RU2008107284/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Константинович Пономарев (RU); Анатолий Константинович Пономарев; Евгений Васильевич Рыжов (RU); Евгений Васильевич Рыжов; Веселин Христозов (BG); Веселин Христозов; Яков Петрович Гришко (RU); Яков Петрович Гришко
Original assignee: Анатолий Константинович Пономарев; Евгений Васильевич Рыжов; Яков Петрович Гришко
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2008-07-10

Abstract

1. Нефтяной диафрагменный насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас эластичную диафрагму с закрепленными концами, отличающийся тем, что цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками, перфорированным цилиндрическим каркасом, на концах которого посредством конических втулок закреплены концы диафрагмы, и переходниками, соединенными между собой трубкой, установленной внутри перфорированного цилиндрического каркаса, причем каждая коническая втулка снабжена, по крайней мере, одним тарельчатым клапаном, всасывающий клапан сообщен со стороны выхода из него через один из переходников с полостью диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью диафрагмы, гидродвигатель выполнен с подпитывающим клапаном, который соединен с емкостью для масла, и предохранительным клапаном, который соединен с поршневой полостью гидродвигателя через полый шток.2. Агрегат по п.1, отличающейся тем, что всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены золотникового типа.1. An oil diaphragm pump unit comprising a hydraulic motor with a piston cavity, a hollow stem and an oil tank and a diaphragm pump including a cylindrical body with suction and discharge valves and made in the form of a shell, placed in a cylindrical body and covering the perforated cylindrical frame with an elastic diaphragm with fixed elastic diaphragm ends, characterized in that the cylindrical body is provided with upper and lower covers, a perforated cylindrical frame, at the ends of which the ends of the diaphragm are fixed by means of a pair of conical bushings, and adapters interconnected by a tube mounted inside the perforated cylindrical frame, each conical sleeve having at least one poppet valve, the suction valve is communicated from the outlet side through one of the adapters with the diaphragm cavity and placed in the bottom cover and in the latter holes are made for the passage of formation fluid, and the discharge valve is located in the upper cover and communicated from the input side through it an adapter with a diaphragm cavity, the hydraulic motor is made with a feed valve, which is connected to the oil tank, and a safety valve, which is connected to the piston cavity of the hydraulic motor through the hollow rod. 2. The unit according to claim 1, characterized in that the suction and discharge valves are made of spool type.

Description

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, в частности к нефтяным диафрагменным насосным агрегатам для добычи нефти из малодебитных скважин.This utility model relates to the field of engineering, in particular to oil diaphragm pumping units for oil production from low-production wells.

Известна насосная установка для добычи различного рода жидкостей из глубоких скважин, содержащая гидроприводной диафрагменный насос, включающий рабочий цилиндр с одной или несколькими плоскими диафрагмами, закрепленными по периметру на ложементах с отверстиями для прохода рабочей жидкости, всасывающим и нагнетательным клапанами, причем привод насоса осуществляют от станка - качалки за счет веса колонны штанг, соединенной с плунжером, вытесняющим рабочую жидкость под диафрагму через отверстия в ложементе (см. патент RU №2090779, кл. F04B 47/02, 20.09.1997).A known pump installation for the production of various kinds of liquids from deep wells, containing a hydraulic actuated diaphragm pump, comprising a working cylinder with one or more flat diaphragms, fixed around the perimeter on the lodgements with openings for the passage of the working fluid, suction and discharge valves, and the pump is driven from the machine - rocking due to the weight of the rod string connected to the plunger displacing the working fluid under the diaphragm through the holes in the tool tray (see patent RU No. 2090779, class F04B 47/02, 2 09/09/1997).

Однако при работе насосной установки возможны повреждения диафрагм в отверстиях ложемента и местах закрепления. Кроме того, напорная характеристика насоса ограничена весом колонны штанг, а шариковые клапаны не позволяют его эксплуатацию в искривленных скважинах.However, when the pump unit is operating, damage to the diaphragms in the holes of the tool tray and fixing points is possible. In addition, the pressure characteristic of the pump is limited by the weight of the rod string, and ball valves do not allow its operation in deviated wells.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является насосный агрегат, содержащий гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с шариковыми всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас эластичную диафрагму с закрепленными концами (см. патент на полезную модель RU №52125, кл. F04B 47/08, 10.03.2006).The closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is a pump unit containing a hydraulic motor with a piston cavity, a hollow stem and an oil tank and a diaphragm pump, including a cylindrical body with ball suction and discharge valves and made in the form of a shell, located in a cylindrical body and covering the perforated cylindrical frame elastic diaphragm with fixed ends (see utility model patent RU No. 52125, CL F04B 47/08, 03/10/2006).

Однако в указанном скважинном насосном агрегате при эксплуатации концы диафрагмы часто выходят из строя в связи с защемлением в зазоре между диафрагмой и цилиндром рабочего насоса в процессе всасывания, а шариковые всасывающий и нагнетательный клапаны не позволяют эксплуатировать насос в скважинах с увеличенным углом наклона или в горизонтальных скважинах.However, in the specified downhole pump unit during operation, the ends of the diaphragm often fail due to pinching in the gap between the diaphragm and the cylinder of the working pump during the suction process, and ball suction and discharge valves do not allow the pump to be operated in wells with an increased angle of inclination or in horizontal wells .

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение возможности повреждения диафрагмы в результате ее защемления при работе нефтяного диафрагменного насосного агрегата, а также обеспечение возможности эксплуатации насоса в искривленных и горизонтальных скважинах.The objective of the present utility model is to eliminate the possibility of damage to the diaphragm as a result of pinching during operation of the oil diaphragm pump unit, as well as providing the possibility of operating the pump in deviated and horizontal wells.

Технический результат заключается в повышении ресурса работы нефтяного диафрагменного насосного агрегата и расширении его функциональных возможностей путем обеспечения возможности работы, как в вертикальных, так и в искривленных и горизонтальных скважинах.The technical result consists in increasing the service life of the oil diaphragm pump unit and expanding its functionality by providing the ability to work in both vertical and deviated and horizontal wells.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что нефтяной диафрагменный насосный агрегат содержит гидродвигатель с поршневой полостью, полым штоком и емкостью для масла и диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус с всасывающим и нагнетательным клапанами и выполненную в виде обечайки, размещенную в цилиндрическом корпусе и охватывающую перфорированный цилиндрический каркас эластичную диафрагму с закрепленными концами, при этом цилиндрический корпус снабжен верхней и нижней крышками, перфорированным цилиндрическим каркасом, на концах которого посредством конических втулок закреплены концы диафрагмы, и переходниками, соединенными между собой трубкой, установленной внутри перфорированного цилиндрического каркаса, причем каждая коническая втулка снабжена, по крайней мере, один тарельчатым клапаном, всасывающий клапан сообщен со стороны выхода из него через один из переходников с полостью диафрагмы и размещен в нижней крышке и в последней выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости, а нагнетательный клапан размещен в верхней крышке и сообщен со стороны входа в него через другой переходник с полостью диафрагмы, гидродвигатель выполнен с подпитывающим клапаном, который соединен с емкостью для масла, и предохранительным клапаном, который соединен с поршневой полостью гидродвигателя через полый шток.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the oil diaphragm pump unit contains a hydraulic motor with a piston cavity, a hollow stem and a container for oil and a diaphragm pump that includes a cylindrical body with suction and discharge valves and made in the form of a shell, located in a cylindrical the case and the elastic diaphragm with the fixed ends covering the perforated cylindrical frame, while the cylindrical body is equipped with upper and lower covers, perforated a cylindrical frame, at the ends of which the ends of the diaphragm are fixed by means of tapered bushings, and adapters interconnected by a tube mounted inside the perforated cylindrical frame, with each tapered sleeve having at least one poppet valve, the suction valve is communicated from the outlet side thereof through one of the adapters with a diaphragm cavity and is placed in the bottom cover and in the last there are holes for the passage of formation fluid, and the discharge valve is placed n in the top cover and communicates with the inlet side to it via other adapter aperture with the cavity, a hydraulic motor adapted fueling valve which is connected to the oil tank, and a safety valve which is connected to the hydraulic piston cavity through the hollow rod.

Предпочтительно всасывающий и нагнетательный клапаны выполнены золотникового типа.Preferably, the suction and discharge valves are spool type.

Снабжение конических втулок тарельчатыми клапанами, подпружиненными со стороны подвода рабочей жидкости, позволяет ограничить объем заполнения полости внутри диафрагмы при увеличении ее размера в осевом направлении путем их закрытия. Кроме того, с наружной поверхности диафрагмы замкнутый объем рабочей жидкости выравнивает усилие в местах закрепления ее концов, что увеличивает ее ресурс. Кроме того, снабжение насоса для восполнения утечки рабочей жидкости из полости штока подпитывающим клапаном, настроенным на давление 5÷10 атм, и предохранительным клапаном, размещенным на конце штока и настроенным на давление меньше на 15-20 атм, чем предохранительный клапан, позволяет стабилизировать работу гидродвигателя, а, следовательно, и нефтяного диафрагменного насосного агрегата.The supply of tapered bushings with poppet valves, spring-loaded on the side of the supply of working fluid, allows you to limit the volume of filling the cavity inside the diaphragm with an increase in its size in the axial direction by closing them. In addition, from the outer surface of the diaphragm, a closed volume of the working fluid evens out the force at the points of fastening of its ends, which increases its resource. In addition, supplying a pump to make up for the leakage of working fluid from the stem cavity with a recharge valve set at a pressure of 5 ÷ 10 atm and a safety valve located at the end of the rod and set at a pressure of 15-20 atm less than the pressure relief valve allows to stabilize the operation a hydraulic motor, and, consequently, an oil diaphragm pump unit.

На фиг.1 представлен продольный разрез нефтяного диафрагменного насосного агрегата.Figure 1 shows a longitudinal section of an oil diaphragm pump unit.

На фиг.2 представлен увеличено фрагмент фиг.1 в месте закрепления диафрагмы на перфорированном цилиндрическом каркасе.Figure 2 presents an enlarged fragment of figure 1 at the place of fastening of the diaphragm on a perforated cylindrical frame.

Нефтяной диафрагменный насосный агрегат содержит диафрагменный насос, включающий цилиндрический корпус 1, в котором размещена выполненная в виде обечайки цилиндрическая эластичная диафрагма 2, концы которой закреплены на перфорированном цилиндрическом каркасе 3 коническими втулками 4, которые снабжены тарельчатыми клапанами 5, подпружиненными пружинами 6 посредством толкателя 7 и упорной втулки 8. На поверхности втулок 4 установлены уплотнительные кольца 9, а между эластичной диафрагмой 2 и перфорированным цилиндрическим каркасом 3 размещен эластичный цилиндрический демпфер 10.The oil diaphragm pump unit comprises a diaphragm pump including a cylindrical housing 1, in which a cylindrical elastic diaphragm 2 made in the form of a shell is placed, the ends of which are mounted on a perforated cylindrical frame 3 by conical bushings 4, which are equipped with poppet valves 5, spring-loaded springs 6 by means of a pusher 7 and thrust bush 8. O-rings 9 are installed on the surface of the bushings 4, and between the elastic diaphragm 2 and the perforated cylindrical frame 3 Shchen elastic cylindrical damper 10.

Внутри перфорированного цилиндрического каркаса 3 размещена трубка 11, соединяющая нижнюю 12 и верхнюю 13 полости между собой при помощи переходников 14 и 15 снабженных для этого отверстиями и уплотненных кольцами 16 и 17 и 18.Inside the perforated cylindrical frame 3 there is a tube 11 connecting the lower 12 and upper 13 cavities with each other using adapters 14 and 15 provided with holes and sealed with rings 16 and 17 and 18.

В нижней крышке 19 цилиндрического корпуса 1 размещен подпружиненный золотниковый всасывающий клапан 20, установленный в седле 21, при этом в нижней крышке 19 со стороны входа во всасывающий клапан 20 выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости.In the bottom cover 19 of the cylindrical body 1 there is a spring-loaded spool-type suction valve 20 installed in the seat 21, while holes in the bottom cover 19 are provided for the passage of formation fluid in the bottom cover 19 from the inlet side of the suction valve 20.

Подвод масла к диафрагме 2 из емкости для масла осуществляется через отверстия 22.The oil is supplied to the diaphragm 2 from the oil tank through the holes 22.

В верхней крышке 23 цилиндрического корпуса 1 размещен золотниковый нагнетательный клапан 24, установленный в седле 25 и подпружиненный пружиной 26. Верхняя крышка 27 гидродвигателя соединена заполненным маслом цилиндром 28 с нижней крышкой 19 цилиндрического корпуса 1. В крышке 27 гидродвигателя установлен подпитывающий клапан 29, а для ограничения объема масла в штоковой полости на конце полого штока 30 установлен предохранительный клапан 31, связанный через полый шток 30 с поршневой полостью 32 гидродвигателя.In the upper cover 23 of the cylindrical body 1 there is a slide valve 24 mounted in the seat 25 and spring-loaded with a spring 26. The upper cover 27 of the hydraulic motor is connected by an oil-filled cylinder 28 to the lower cover 19 of the cylindrical housing 1. A feed valve 29 is installed in the cover of the hydraulic motor 27, and for limiting the volume of oil in the rod cavity at the end of the hollow rod 30 has a safety valve 31 connected through the hollow rod 30 to the piston cavity 32 of the hydraulic motor.

Скважинный насосный агрегат спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (на чертеже не показаны).The downhole pump unit is lowered into the well on a tubing string (not shown).

Нефтяной диафрагменный насосный агрегат работает следующим образом.Oil diaphragm pump unit operates as follows.

Перед погружением нефтяного диафрагменного насосного агрегата в скважину гидропривод и полость цилиндрического корпуса 1 снаружи диафрагмы 2 заполняются маслом при выдвинутом полом штоке 30 гидродвигателя (на фиг.1 показано штрих-пунктирными линиями).Before immersing the oil diaphragm pump unit in the well, the hydraulic actuator and the cavity of the cylindrical body 1 outside the diaphragm 2 are filled with oil with the hollow stem of the hydraulic motor extended 30 (shown in dashed lines in Fig. 1).

В процессе работы нефтяного диафрагменного насосного агрегата пластовая жидкость поступает через отверстия в нижней крышке 19 цилиндрического корпуса 1 во всасывающий клапан 20 и далее через последний внутрь диафрагмы 2 при обратном ходе штока 30 (перемещение полого штока 30 вниз) гидродвигателя. После заполнения диафрагмы 2 пластовой жидкостью ее поверхность вступает в контакт с тарельчатыми клапанами 6, закрывая их. При выдвижении штока 30 (движение полого штока 30 вверх) гидродвигателя в полость цилиндра 28, заполненную маслом, клапаны 6 открываются за счет давления, вызванного уменьшением объема этой полости, и масло по отверстиям 22 в направляющих тарельчатых клапанах заполняет полость цилиндрического корпуса 1 снаружи диафрагмы 2, вытесняя пластовую жидкость из диафрагмы 2 через нагнетательный клапан 24 в колонну насосно-компрессорных труб, на которых подвешен скважинный насосный агрегат.During the operation of the oil diaphragm pump unit, the formation fluid enters through the holes in the bottom cover 19 of the cylindrical body 1 into the suction valve 20 and then through the latter into the diaphragm 2 during the reverse stroke of the rod 30 (moving the hollow rod 30 down) of the hydraulic motor. After filling the diaphragm 2 with reservoir fluid, its surface comes into contact with poppet valves 6, closing them. When the stem 30 is extended (the hollow stem 30 moves upward) of the hydraulic motor into the cavity of the cylinder 28 filled with oil, the valves 6 open due to the pressure caused by the decrease in the volume of this cavity, and the oil fills the cavity of the cylindrical body 1 outside the diaphragm 2 through the holes 22 in the guide poppet valves , displacing the reservoir fluid from the diaphragm 2 through the discharge valve 24 into the tubing string, on which the borehole pump unit is suspended.

В случае утечки масла из этой полости в гидродвигатель через уплотнение штока 30 открывается подпитывающий клапан 29, соединенный с емкостью для масла (на чертеже не показана) гидродвигателя. Через предохранительный клапан 31, установленный в полом штоке 30, в случае увеличения давления производят слив масла в поршневую полость 32 гидродвигателя.In the event of oil leakage from this cavity into the hydraulic motor through the stem seal 30, the feed valve 29 opens, connected to the oil reservoir (not shown) of the hydraulic motor. Through the safety valve 31 installed in the hollow stem 30, in case of pressure increase, oil is drained into the piston cavity 32 of the hydraulic motor.

Настоящий нефтяной диафрагменный насосный агрегат может быть использован в нефтедобывающей промышленности и преимущественно там, где производят добычу жидких сред из вертикальных, искривленных и горизонтальных скважин.A true oil diaphragm pump unit can be used in the oil industry and mainly where liquid media are produced from vertical, curved and horizontal wells.

Claims

1. An oil diaphragm pump unit comprising a hydraulic motor with a piston cavity, a hollow stem and an oil tank and a diaphragm pump including a cylindrical body with suction and discharge valves and made in the form of a shell, placed in a cylindrical body and covering the perforated cylindrical frame with an elastic diaphragm with fixed elastic diaphragm ends, characterized in that the cylindrical body is provided with upper and lower covers, a perforated cylindrical frame, at the ends of which the ends of the diaphragm are fixed by means of a pair of conical bushings, and adapters interconnected by a tube mounted inside the perforated cylindrical frame, each conical sleeve having at least one poppet valve, the suction valve is communicated from the outlet side through one of the adapters with the diaphragm cavity and placed in the bottom cover and in the latter holes are made for the passage of formation fluid, and the discharge valve is located in the upper cover and communicated from the input side through it an adapter with a diaphragm cavity, the hydraulic motor is made with a feed valve, which is connected to the oil tank, and a safety valve, which is connected to the piston cavity of the hydraulic motor through the hollow rod.

2. The unit according to claim 1, characterized in that the suction and discharge valves are made of spool type.