SU1137240A1

SU1137240A1 - Borehole plunger diaphragm pump

Info

Publication number: SU1137240A1
Application number: SU802986599A
Authority: SU
Inventors: Яков Фомич Коршун
Original assignee: Korshun Yakov F
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1980-09-29
Publication date: 1985-01-30

Abstract

СКВАЖИННЫЙ ПЛУНЖЕРНО-ДИАФРАГМОВЫЙ НАСОС, содержащий заполненный жидкостью гидрозащиты цилиндр с помещенным в него плунжером со штоком , св занным с приводным элементом , уплотнительное устройство штокаj к омпенсаторную камеру с разделительной диафрагмой, всасывающе-нагнетательную камеру со всасывающим и нагнетательным клапанами и разделительной диафрагмой, отличающийс тем, что, с целью повышени н дежности и долговечности насоса, всасывашце-нагнетательна камера присоединена к нижнему концу цилиидра, а компенсаторна камера размещена между плунжером и уплотнительным устройством штока, пропущенного через компенсаторную камеру.The downhole plunger-diaphragm pump comprising a fluid-filled hydroprotection cylinder placed in it a plunger with a rod associated with the actuating member, the sealing device shtokaj to ompensatornuyu chamber with a separating diaphragm, the suction plenum chamber to the suction and discharge valves and diaphragm seal, wherein that, in order to increase the reliability and durability of the pump, the suction-discharge chamber is attached to the lower end of the ciliidre, and the compensating chambers is arranged between the plunger and the sealing arrangement the rod passed through the compensating chamber.

Description

111 Изобретение относитс к нефтедобы вающей отрасли и может быть использовано при откачке нефти и других пластовых жидкостей из скважин. Известен скважинный плунжерно-диа фрагмовый насос, преимущественно дл беструбной эксплуатации, содержа щий ступенчатый цилиндр, заполненный жидкостью гидрозащиты и вьтолненный подвижным, установленный в цилиндре неподвижный дифференциальный плунжер к которому снизу присоединена BcaciJвающе-нагнетательна камера ср всасывакнцим и нагнетательным клапанами и разделительной цилиндрической диафрагмой , компенсаторную камеру, установленную в верхней части подвижно го цилиндра и имеющую разделительную цилиндрическую диафрагму Щ. Однако известный плунжерно-диафрагмовый насос характеризуетс тем, что через зазор нижней плунжерной пары под полным перепадом давлени , создаваемого насосом, в замкнутые полости насоса, заполненные жидкость . гидрозаидиты, интенсивно проникает откачиваема плдстова жидкость, подверга ускоренному износу нижнк о плунжерную пару и вытесн жидкость гидрозащиты, в результате чего плунжернью пары работают в коррозионноабразйвной среде, что приводит к сокращению срока службы насоса. Наиболее близким к предложенному вл етс скважинный плунжерно-диафрагмовый насос, содержащий заполненный жидкостью гидрозащиты цилиндр с помещенным в него плунжером со штоком, св занным с приводным элемен том, уплотнительное устройство штока компенсаторную камеру с разделительной диафрагмой, всасывающе-нагнетательную камеру со всасывающим и нагнетательным клапанами и разделитель ной диафрагмой С Однако в данном насосе уплотнител ное устройство находитс под полным перепадом давлени , создаваемым насосом , что приводит к ускоренному износу уплотнительного устройства и проникновению откачиваемой жидкости в жидкость гидрозащиты. Это сокращает срок службы насоса и уменьшает его надежность. Цель изобретени - повынение надеж- 55 нести и срока службы насоса. Поставленна цель достигаетс тем, что в скважинном плуижерно-диафрагмог вом насосе, содержащем заполненный жидкостью гидрозащиты цилиндр с помещенным в него плунжером со штоком, св занным с приводным элементом, уплотнительное устройство штока, компенсаторную камеру с разделительной диафрагмой, всасывающе-нагнетательную камеру со всасывающим и нагнетательным клапанами и разделительной диафрагмой, всасывающе-нагнетательна камера присоединена к нижнему концу цилиндра, а компенсаторна камера размещена между плунжером и уплотнительным устройством штока, пропущенного через компенсаторную камеру. При таком исполнении скважинного плунжерно-диафрагмового насоса на уплотнительное устройство штока, отдел ющего внутренние замкнутые полости насоса, заполненные жидкостью гидрозащиты, от окружающей среды, заполненной откачиваемой жидкостью, действует незначительный перепад давлени , равный перепаду давлени , требующемус дл деформации диафрагNbi компенсаторной камеры при ее расправлении и складывании. Незначительный перепад давлени на уплотнительном устройстве штока позвол ет в качестве его использовать уплотнит ельные устройства типа силь- фонов, гофр, что полностью исключает попадание откачиваемой жидкости в жидкость гидрозащиты и наоборот. На чертеже изображен предложенн скважинный плунжерно-диафрагмовый насос, общий вид. Скважинный плунжерно-диафрагмовый насос содержит цилиндр 1, заполненный жидкостью гидрозащиты помещенш в него плунжер 2 со штоком 3, св занным с приводным элементом (не показан ),- уплонительное; устройство 4 штока. К нижнему концу цилиндра 1 присоединена всасывающе-нагнетательна камера 5 со всасывающим 6 и нагнетательным 7 клапанами. Всасывакнце-нагнетательна камера 5 размещена в наружном патрубке 8 и снабжена внутренним перфорированным патрубком-ограничителем 9 и цилиндрической разделительной диафрагмой 10, расположенной концентрически между патрубками 8 и 9. Разделительна диафрагма 0 отдел ет периферийную полость 1I с жидкостью гидрозащиты от центральной полости с откачйваемой жидкостью. Периферийна полость 11 сообщена с полостью 12 под плунжером 2.111 The invention relates to the oil producing industry and can be used in the pumping of oil and other formation fluids from wells. Known downhole Plunger-dia fragmovy pump, preferably for Tubingless operation, containing conductive stepped cylinder filled with a liquid seal section and vtolnenny movable mounted in a cylinder fixed differential piston to which the bottom is attached BcaciJvayusche-pump chamber cf. vsasyvakntsim and discharge valves and dividing the cylindrical diaphragm compensatory a camera mounted in the upper part of the movable cylinder and having a separating cylindrical diaphragm Shch. However Plunger-known diaphragm pump is characterized in that through a gap the lower plunger assembly under full pressure differential created by the pump, the pump in the closed cavity filled with liquid. hydrodosay, intensively penetrates the pumped-out pldstova fluid, accelerating the lowering of the plunger pair and displacing the hydroprotection fluid, resulting in plunger couples working in a corrosion-resistant environment, which reduces the service life of the pump. Closest to the proposed is a borehole plunger-diaphragm pump containing a cylinder filled with hydraulic protection fluid with a plunger inserted into the stem connected to the drive element, a sealing device of the rod compensatory chamber with a separating diaphragm, a suction-discharge chamber with a suction and discharge valve and separating diaphragm C However, in this pump, the sealing device is under full pressure drop created by the pump, which leads to acceleration nnomu wear of the sealing device and the penetration of the pumped liquid in the liquid seal section. This shortens the life of the pump and reduces its reliability. The purpose of the invention is to increase the reliability and service life of the pump. The goal is achieved by the fact that in a borehole plunger-diaphragm pump containing a cylinder filled with hydroprotection fluid with a plunger placed in it with a rod connected to the drive element, a stem sealing device, a compensatory diaphragm chamber, a suction-discharge chamber with suction and a discharge valve and an isolating diaphragm; a suction-discharge chamber is attached to the lower end of the cylinder, and a compensatory chamber is placed between the plunger and the seal Yelnia device rod passed through the compensating chamber. With such a design of a downhole plunger-diaphragm pump, a sealing device that separates the internal closed pump cavities filled with hydroprotection fluid from the environment filled with pumped liquid acts on the sealing device of the pump, equal to the pressure drop required to deform the diaphragm Nbi of the compensatory chamber when it expands. and folding. A slight pressure drop on the stem sealing device makes it possible to use as a sealing device such as bellows, corrugation, which completely eliminates the ingress of the pumped liquid into the hydraulic protection fluid and vice versa. The drawing shows the proposed downhole plunger-diaphragm pump, a general view. The borehole plunger-diaphragm pump contains a cylinder 1 filled with a hydroprotection fluid. The plunger 2 placed in it with a stem 3 connected to a drive element (not shown) is an actuator; device 4 rod. To the lower end of the cylinder 1, a suction-discharge chamber 5 with intake 6 and discharge valve 7 is connected. The suction pumping chamber 5 is located in the external nozzle 8 and is equipped with an internal perforated restrictor nozzle 9 and a cylindrical separating diaphragm 10 located concentrically between the nozzles 8 and 9. The separating diaphragm 0 separates the peripheral cavity 1I with hydroprotection fluid from the central cavity with pumped liquid. The peripheral cavity 11 communicates with the cavity 12 under the plunger 2.

Между плунжером 2 и уплотнительным устройством 4 размещена компенсаторна камера 13, имеюща наружный патрубок 14 с радиальными отверсти ми 15, сообщенными с окружающим пространством .Between the plunger 2 and the sealing device 4 there is a compensating chamber 13 having an external nozzle 14 with radial holes 15 communicating with the surrounding space.

Компенсаторна камера 13 снабжена внутренним перфорированным патрубком-ограничителем 16 и цилиндрической разделительной диафрагмой 17, расположенной концентрически между патрубками 14 и 16. Разделительна диафрагма 17 отдел ет внутреннюю полость , заполненную жидкостью гидрозащиты , от периферийной полости 18, сообщенной с окружающим пространством .The compensating chamber 13 is provided with an internal perforated restrictor nozzle 16 and a cylindrical separation diaphragm 17 located concentrically between the nozzles 14 and 16. The separation diaphragm 17 separates the internal cavity filled with hydroprotection fluid from the peripheral cavity 18 communicated with the surrounding space.

Шток 3 пропущен через компенсаторную камеру 13 вдоль ее оси. Внутренн полость компенсаторной камеры 13 сообщена с полостью 19 над плунжером 2.The rod 3 is passed through the compensating chamber 13 along its axis. The internal cavity of the compensatory chamber 13 is in communication with the cavity 19 above the plunger 2.

В .продольном канале 20плунжера 2 установлен подпружиненный перепускной клапан 21, перепускающий при определенном перепаде давлени жидкост гидрозащиты из периферийной полости 11 в полость 19 над плунжером 2. Дл исключени роста перепада давлени выше допустимого компенсаторна камера 13 снабжена предохранительными клапанами 22 и 23. Наружный патрубок 8 имеет на торце посадочный конус 24 дл посадки в. седло Ьпоры при вставном варианте насоса.In the longitudinal channel 20 of plunger 2, a spring-loaded bypass valve 21 is installed which bypasses the hydroprotection fluid from the peripheral cavity 11 into the cavity 19 above the plunger 2 at a certain pressure drop. In order to prevent the pressure drop to rise above the allowable one, the compensatory chamber 13 is equipped with safety valves 22 and 23. External connection 8 has on the end of the landing cone 24 for landing in. saddle bp with plug-in pump.

Вместо конуса 24 может быть соединительна резьба или иной вид сочленени . Instead of a cone 24, there may be a connecting thread or another type of joint.

Насос работает следующим образом.The pump works as follows.

Плунжер 2 при ходе вверх всасывает жидкость гидрозащиты из периферийной части полости II, в результате чего диафрагма 10 -расправл етс (показана штрихами и в центральную полость через всасывающий клапан 6 происходит всасывание откачиваемой жидкости. При ходе плунжера 2 вииз, The plunger 2 sucks the hydroprotection fluid upward from the peripheral part of cavity II, as a result of which the diaphragm 10 is expanded (indicated by strokes and the pumped fluid is sucked into the central cavity through the suction valve 6).

из уменьшающейс в объеме полости 12 жидкость гидрозащиты выдавливаетс обратно в полость 11, отчего диафрагма 10 сужаетс (показана штрихами), и откачиваема жидкость из централь-: ной полости через нагнетательный клапан 7 вытесн етс в кольцевое пространство между насосом и подъемными трубами или, при.отсутствии последних, обсадной колонной оказатл Затем цикл повтор етс . При этом изменение объема полости 19 над плунжером компенсируетс измен ющимс объемом внутренней полости камеры 13 за счет расправлени Тпри всасьшании (показано штрихами и сужени пр такте нагнетани (показано штрихами) диафрагмы 17 компенсаторной камеры 13. Жидкость гидрозащиты, проникающа BQ врем такта всасывани через зазор плунжер-цилиндр из полости 19 в полость 12, возвращаетс обратно в полость 19 через перепускной клапан 2I. Затем цикл повтор етс .from the hydroprotection fluid decreasing in the cavity 12, is squeezed back into the cavity 11, which causes the diaphragm 10 to narrow (shown by dashes), and the pumped-out fluid from the central cavity through the discharge valve 7 is forced out into the annular space between the pump and the risers or at. In the absence of the latter, the casing is turned on. Then the cycle is repeated. The change in the volume of the cavity 19 above the plunger is compensated for by the varying volume of the internal cavity of the chamber 13 by expanding T suction (indicated by strokes and narrowing the discharge direction (shown by strokes) of the diaphragm 17 of the compensatory chamber 13. Hydraulic protection fluid penetrating BQ suction stroke time through the plunger clearance -Cylinder from cavity 19 to cavity 12, returns back to cavity 19 via relief valve 2 I. Then the cycle is repeated.

Расположение компенсаторной камеры 13 между плунжером 2 и уплотнительным устройством 4 облегчает услови работы последнего, повыша его срок службы и надежность, а при использовании в качестве уплотнительных устройств сильфонов, гофров и т.п. исключаетс попадание жидкости гидрозащиты в откачиваемую жидкость, что важно при добыче пластовых жид-, костей, требующих высокой чистоты, например минеральных вод.The location of the compensatory chamber 13 between the plunger 2 and the sealing device 4 facilitates the latter’s working conditions, increasing its service life and reliability, and when used as sealing devices, bellows, corrugations, etc. Hydraulic protection fluid is prevented from entering the pumped liquid, which is important when extracting formation fluid that requires high purity, for example, mineral water.

Наличие всасывающего отверсти снизу насоса позвол ет примен ть хвостовик из труб на его приеме с целью борьбы с пробкообразоваиием в скважине ниже насоса и защиты стенок скважины от воздействи на них пластовой жидкости, а расположение всасывающего и нагнетательного клапанов соответственно на входе и выходе из центральной полости всасывающе-нагнетательной камеры позвол ет максимально увеличить их проходное сечение, что важно при добыче высоков зких нефтей..The presence of a suction inlet at the bottom of the pump allows the tube end to be used at its intake in order to combat plug formation in the well below the pump and protect the borehole walls from exposure to formation fluid, and the location of the suction and discharge valves, respectively, at the inlet and outlet from the central cavity - a pressure chamber allows to maximize their flow area, which is important when extracting highly viscous oils.

Claims

Borehole plunger-diaphragm pump, containing a cylinder filled with hydraulic protection fluid with a plunger placed in it with a rod connected to the lower end of the cylinder, and a compensating chamber is placed between the plunger and the rod sealing device passed through the expansion chamber.