SU1513211A1

SU1513211A1 - Valve arrangement for down-hole pump

Info

Publication number: SU1513211A1
Application number: SU884382413A
Authority: SU
Inventors: Михаил Исакович Болотин
Original assignee: Научно-Производственное Объединение "Жилкоммунтехника"
Priority date: 1988-02-23
Filing date: 1988-02-23
Publication date: 1989-10-07

Abstract

Изобретение относитс к гидромашиностроению и позвол ет повысить надежность гашени гидроударов путем раздельного регулировани переходных процессов при пуске-остановке скважинного насоса, а также расширить диапазон регулировани параметров работы последнего. Устройство содержит размещенный в нагнетательной магистрали 2 скважинного насоса (Н) 1 затвор 3 с установленным на штоке запорным органом (30) 5. Перемещение 30 5 осуществл етс гидроприводом 6 затвора 3, имеющим штоковую полость (ШП) 7 и бесштоковую полость (БП) 8, разделенные мембраной (М) 26. В состав устройства входит вантуз 13, в корпус 14 которого между выходным отверстием 15 и входным патрубком 16, сообщенным с выходом подъемной колонны (ПК) 17, установлена разделительна перегородка 21 с образованием регулировочной камеры (РК) 22, сообщенной с выходным отверстием 15 вантуза 13 при помощи обратного клапана (ОК) 23 и регулируемого дроссел (РД) 24. Последние два элемента предназначены дл раздельного регулировани расхода воздуха при опорожнении и заполнении ПК 17 соответственно при остановке и пуске Н 1. ШП 7 подключена посредством первой гидролинии 9 с ОК 11 и установленным параллельно ему РД 18 к РК 22, а БП 8 посредством второй гидролинии 10 с ОК 12 и РД 19 - к нагревательной магистрали 2. При пуске и остановке Н 1 продолжительность открыти или закрыти 30 5 определ етс настройкой РД 19 и РД 18 соответственно и может регулироватьс раздельно. На штоке перед 30 5 установлен с возможностью осевого перемещени относительно последнего подпружиненный обтекатель, который при остановке Н 1 выдвигаетс перед 30 5, уменьша расход и скорость обратного потока жидкости в скважину и обеспечива плавное закрытие 30 5. Дополнительный гидропривод 25, выход которого подключен к БШ 8 гидропривода 6 затвора 3, обеспечивает расширение диапазона регулировани , перемеща в заданное положение 30 5 и обтекатель в процессе работы Н 1. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The invention relates to hydraulic machine building and allows to increase the reliability of water hammer damping by separately controlling transients during start-stop of a well pump, as well as to expand the range of adjustment of the operating parameters of the latter. The device contains a shutter 3 located in the injection line 2 of the borehole pump (H) 1 with a locking member (30) 5 installed on the rod. Movement 30 5 is performed by a hydraulic actuator 6 of the shutter 3 having a rod cavity (BF) 7 and a rodless cavity (BP) 8 separated by a membrane (M) 26. The device includes a plunger 13, in the housing 14 of which between the outlet 15 and the inlet 16, communicated with the exit of the lifting column (PC) 17, a partition 21 is installed to form an adjusting chamber (RC) 22 reported from the weekend hole 15 of the plunger 13 using a check valve (OK) 23 and adjustable throttle (RD) 24. The last two elements are designed to separately control the flow of air when emptying and filling the PC 17 respectively when stopping and starting H 1. WB 7 is connected via the first hydraulic line 9 with OK 11 and RD 18 to RK 22 installed parallel to it, and BP 8 through the second hydraulic line 10 from OK 12 and RD 19 to the heating line 2. When starting and stopping H 1, the duration of opening or closing 30 5 is determined by setting RD 19 and RD 18 compliant continuously and can be controlled separately. On the rod, in front of 30 5, a spring-loaded fairing is axially displaced relative to the latter, which, when stopped, H 1 extends in front of 30 5, reducing the flow rate and flow rate of the fluid back into the well and providing smooth closure 30 5. Additional hydraulic drive 25, the output of which is connected to the BS 8 of the hydraulic actuator 6 of the shutter 3, provides for the expansion of the range of adjustment, moving to the predetermined position 30 5 and the fairing during operation H 1. 1 c.p. f-ly, 2 ill.

Description

выдвигаетс перед 30 5, уменьша расход и скорость обратного потока жидкости в скважину и обеспечива плавное закрытие 30 5. Дополнительный гидропривод 25, выход которого подключен к БШ 8 гидропривода 6 затвора 3, обеспечивает расширение диапазона регулировани , переме- ила в заданное положение 30 5 и обтекатель в процессе работы Н 1. з. п. ф-лы, 2 ил.extends in front of 30 5, reducing the flow rate and flow rate of the fluid back into the well and providing smooth closure 30 5. An additional hydraulic actuator 25, the output of which is connected to the BS 8 of the hydraulic actuator 6 of the shutter 3, provides for an expansion of the control range, shifted to a predetermined position 30 5 and fairing during operation H 1. h. item f-ly, 2 ill.

Изобретение относитс к гидромашиностроению и может быть использовано в скважинных насосных установках.The invention relates to hydraulic engineering and can be used in downhole pumping units.

Целью изобретени вл етс повышение надежности гашени гидроударов путем раздельного регулировани продолжительности переходных процессов при пуске-остановке насоса, а также расширение диапазона регулировани .The aim of the invention is to increase the reliability of damping of water hammers by separately controlling the duration of transients during pump start-stop, as well as expanding the range of regulation.

На фиг. 1 представлена схема запор- но-регулируюшего устройства скважинного насоса; на фиг. 2 - затвор с гидроприводом .FIG. 1 shows a diagram of a stop-regulating device of a well pump; in fig. 2 - hydraulic shutter.

Запорно-регулирующее устройство скважинного насоса I содержит установлен- ные в нагнетательной магистрали 2 последнего затвор 3 с установленным на штоке 4 запорным органом 5, гидропривод 6 затвора 3 со штоковой 7 и бесштоковой 8 полост ми ,две г идролинии 9 и 10 с обратными клапанами 11 и 12, перва из которых подклю- чена к штоковой полости 7, а втора - к нагнетательной магистрали 2 и бесштоковой полости 8, и вантуз 13, включающий корпус 14 с выходным отверстием 15 и входны.м патрубком 16, сообшенным с выходом подъемной колонны 17 перед зат- вором 3.The shut-off and control device of the borehole pump I contains the last shutter 3 installed in the injection line 2 with the locking body 5 installed on the rod 4, the hydraulic actuator 6 of the shutter 3 with the rod 7 and without rod 8 cavities, two g and 9 9 lines with non-return valves 11 and 12, the first of which is connected to the rod end 7, and the second to the discharge line 2 and rodless cavity 8, and the plunger 13, which includes the body 14 with the outlet 15 and the inlet 16, which is connected to the outlet of the lifting column 17 in front of the shutter 3.

Устройство снабжено регулируемыми дроссел ми 18 и 19, подключенными параллельно обратным клапана.м 11 и 12 соответственно и подпружиненным обтекате- лем 20, установленным на штоке 4 неред запорны.м органом 5 с воз.можностью осевого перемещени относительно последнего, в корпусе 14 вантуза 13 между выходным отверстием 15 и входным патрубком 16 установлена разделительна перегородка 21 с образованием с корпусо.м 14 вантуза 13 регулировочной камеры 22, сообшенной с вы- ходны.м огверстием 15 при помощи обратного клапана 23 и регулируе.мого дроссел 24, раз.мешенных в перегородке 21, а перва гидролини 9 подключена к регу- лировочной камере 22.The device is equipped with adjustable throttles 18 and 19, connected in parallel to check valves. 11 and 12, respectively, and a spring-loaded fairing 20 mounted on the stem 4 are not blocked by the body 5 with axial movement relative to the latter, in the housing 14 of the plunger 13 between the outlet 15 and the inlet 16, a partition 21 is installed to form with the housing 14 of the vent valve 13 an adjusting chamber 22 communicating with the outlet 15 by means of a check valve 23 and adjusting my drossel 24, res. They are mounted in the partition 21, and the first hydroline 9 is connected to the control chamber 22.

Кроме того, с целью расширени диапазона регулировани устройство может быть снабжено дополнительным гидроприводо.м 25,In addition, in order to expand the range of regulation, the device can be equipped with an additional hydraulic actuator, 25

выход которого подключен к оесштоковои полости 8 гидропривода 6 затвора 3.the output of which is connected to oesshtokovoi cavity 8 of the hydraulic actuator 6 of the shutter 3.

Гидропривод 6 затвора 3 (фиг. 2) может быть выполнен с эластичной мембраной 26, соединенной со штоком 4 и нагруThe hydraulic actuator 6 of the shutter 3 (Fig. 2) can be performed with an elastic membrane 26 connected to the stem 4 and loading

5 0 5 5 0 5

0 5 0 5

5five

женной пружиной 27. В штоковой полости 7 может быть расположен демпфер затвора 3, включаюш.ий стакан 28 с дроссельны.м отверстием 29, закрепленный на штоке 4 и взаи.модействуюш.ий с поршнем 30, закрепленным в корпусе гидропривода 6.spring 27. In the rod end 7, a damper 3 of the bolt 3 can be placed, including a cup 28 with a throttle bore 29 fixed on the rod 4 and an interlocking pod with the piston 30 fixed in the housing of the hydraulic actuator 6.

Устройство также дополнительно может включать трубопроводы 31 и 32 с вентил ми 33 и 34, вентили 35 и 36 на гидролини х 9 и 10, пружины 37 обтекателей 20 и 38 - обратного клапана 23.The device may also additionally include pipelines 31 and 32 with valves 33 and 34, valves 35 and 36 on hydraulic lines 9 and 10, springs 37 of the fairings 20 and 38 - non-return valve 23.

Дополнительный гидропривод 25 (фиг. 2) может включать размешенные в бесштоковой полости 8 ци:1индр 39, nopnienb 40, взаи.мо- действующий со HITOKOM 4 затвора 3, причем полость 41 в поршне 40 трубопроводом 42 сообщена с полостью 43 силового цилиндра 44, в которой размешен силовой поршень 45, перемепдаемый посредством винта 46, соединенного с силовым цилиндром 44 резьбовым соединением.Additional hydraulic actuator 25 (Fig. 2) may include 8 qi placed in a rodless cavity: 1indr 39, nopnienb 40, interacting with HITOKOM 4 valves 3, with cavity 41 in piston 40 being connected by pipeline 42 to cavity 43 of power cylinder 44, in which the power piston 45 is interlaced, alternated by means of a screw 46 connected to the power cylinder 44 by a threaded connection.

Запорный орган 5 может быть снабжен указателе.м 47 положени . При неработаю- шем насосе 1 запорный орган 5 затвора 3 перекрывает проходное сечение нагнетательной магистрали 2, а обтекатель 20 под действием пружины 37 - в крайнем правом положении. В этом случае усилие прижати запорного органа 5 обусловлено давлением жидкости в магистрали 2 непосредственно на упо.м нутый орган 5 и мембрану 26 со стороны бесштоковой полости 8, сообшенной с этой магистралью через вторую гидролинию 10, и действием пружины 27. Из niTO- ковой полости 7 жидкость через первую гидролинию 9 и регулировочную камеру 22 может сливатьс в подъемную колонну 17, а из последней - в скважину, создава в колонне 17 разрежение. Вентили 35 и 36 и обратный клапан 12 при это.м открыты, а вентили 34 и 33 и обратный клапан 11 закрыты. Вантуз 13 открыт, и воздух заполн ет ко;1онну 17, поступа через отверстие обратного клапана 23, которое выполнено большого диаметра дл сокрашени вре.ме- ни заполнени колонны, а также частично и через отверстие регулируемого дроссел 24 камеры 22. Обратный к. шпан 23 регулировочной камеры 22 при этом открыт под действием перепада давлени .The locking body 5 can be provided with a pointer. 47 position. When the pump 1 is not working, the locking member 5 of the shutter 3 closes the flow area of the discharge line 2, and the fairing 20 under the action of the spring 37 - in the extreme right position. In this case, the pressure of the locking organ 5 is due to the pressure of the fluid in the line 2 directly onto the mentioned organ 5 and the membrane 26 from the side of the cavityless 8, connected to this line through the second hydroline 10, and the action of the spring 27. From the niTO cavity 7, fluid can flow through the first hydroline 9 and the adjusting chamber 22 into the lifting column 17, and from the latter into the well, creating a vacuum in the column 17. The valves 35 and 36 and the check valve 12 are open at this m., And the valves 34 and 33 and the check valve 11 are closed. The plunger 13 is open, and the air fills ko; 1non 17 through the opening of the check valve 23, which is made of large diameter to shorten the time of filling the column, and also partially through the opening of the adjustable throttle 24 of the chamber 22. Reverse. 23 of the adjusting chamber 22 is thus open under the action of a pressure differential.

При пуске насоса 1 жидкость из скважины поступает в подъемную колонну 17 и вытесн ет наход щийс там воздух через отверстие регулировочного дроссел 24, который позвол ет регулировать врем запол нени KOvioHHbi 17, обеспечива таким образом процесс запуска насоса 1, исключающий возникновение гидравлического удара, а также оптимальную величину скорости притока жидкости в скважину без опасности выноса частиц песка (пескование). .Обратный клапан 23 при этом закрыт.When the pump 1 is started up, the liquid from the well enters the lifting column 17 and displaces the air there through the opening of the adjusting throttle 24, which allows you to adjust the filling time of KOvioHHbi 17, thus ensuring the starting process of the pump 1 excluding the occurrence of water hammer, as well as the optimal rate of flow of fluid into the well without the risk of removal of sand particles (sanding). . The check valve 23 is closed.

При полном вытеснении воздуха через вантуз 13 из колонны 17 давление в ней плавно достигает величины большей, чем давление в нагнетательной магистрали 2, и жидкость через открывшийс обратный клапан 11 частично через регулируемый дроссель 18, поступит в штоковую полость 7.When the air is completely displaced through the plunger 13 from the column 17, the pressure in it smoothly reaches a value greater than the pressure in the discharge line 2, and the liquid through the opened non-return valve 11, partially through the adjustable throttle 18, enters the rod cavity 7.

На обтекатель 20 и запорный орган 5 в этом случае действует перепад давлени , переметающий обтекатель 20 в крайнее левое положение и открывающий запдрный орган 5 одновременно с перемещением мем- браны 26 в сторону бесщтоковой полости 8. Обратный клапан 12 в этом случае закры- в-аетс , и жидкость из бесщтоковой полости 8 поступает в нагнетательную магистраль 2 только через регулируемый дрос- сель 19. Следовательно, устанавлива величину гидравлического сопротивлени последнего в заданном диапазоне, можно регулировать врем опорожнени бесщтоковой полости 8 и врем открыти запорного органа 5 так, чтобы исключить гидравличес- кий удар при пуске насоса 1 и выноса песчаных частиц из скважины.The fairing 20 and the locking body 5 in this case are affected by pressure differential, which sweeps the fairing 20 to the extreme left position and opens the locking body 5 simultaneously with the displacement of the membrane 26 towards the brushless cavity 8. The check valve 12 in this case is closed , and the liquid from the brushless cavity 8 enters the injection line 2 only through an adjustable throttle valve 19. Therefore, setting the hydraulic resistance of the latter in a predetermined range, it is possible to adjust the emptying time of the brushless and the opening time of the closure member 5 so as to exclude a hydraulic shock at the start of the pump 1 and the removal of sand particles from the well.

При остановке насоса 1 обтекатель 20 под действием обратного потока жидкости перемещаетс в крайнее левое положение, что приведет к уменьщению проходного се- чени нагнетательной магистрали 2, и, следовательно , скорости обратного потока. Одновременно запорный орган 5 закрываетс под действием пружины 27, а также сил, создаваемых обратным потоком жидкости When the pump 1 is stopped, the fairing 20 under the action of the reverse flow of fluid moves to the extreme left position, which will lead to a decrease in the flow area of the discharge line 2, and, consequently, the speed of the return flow. At the same time, the locking member 5 closes under the action of the spring 27, as well as the forces created by the reverse flow of fluid

оUоU

И действующих как на сам запорный орган 5, так и на обтекатель 20. Наличие последнего позвол ет плавно уменьщать скорость обратного потока- и, как следствие, снизить веро тность и интенсивность гидроудара при остановке насоса 1.Both acting on the locking organ 5 itself and on the fairing 20. The presence of the latter allows smoothly reducing the speed of the reverse flow - and, as a result, reducing the likelihood and intensity of the water hammer when the pump 1 stops.

Обтекатель 20 позвол ет начать перемещение запорного органа 5 на закрытие практически с момента возникновени обратного потока, причем в этом момент на орган 5 действует лищь сила упругости пружины 27. Давление в щтоковой полости 7 под действием на мембрану 26 этого усили , передаваемого через шток 4, возрастает. Вода из полости 7 поступает в подъемную колонну 17 по гидролинии 9 через регулируемый дроссель 18, вентиль 35, регулировочную камеру 22, обратный клапан 11 при этом закрыт. В .бесштоковую полость 8 жидкость поступает из нагнетательной магистрали 2 по второй гидролинии 10 черезThe cowl 20 allows the closure member 5 to start moving to close almost from the moment the reverse flow occurs, at which point the elastic force of the spring 27 acts on the organ 5. The pressure in the schtokovoy cavity 7 under the action of the force 26 on the membrane 26, is increasing. Water from the cavity 7 enters the lifting column 17 through a hydroline 9 through an adjustable throttle 18, a valve 35, an adjusting chamber 22, and the check valve 11 is closed. In the rodless cavity 8, the fluid flows from the injection line 2 through the second hydroline 10 through

вентиль 36, обратный клапан 12 и частично через регулируемый дроссель 19. Следовательно , устанавлива необходимое гидравлическое сопротивление дроссел 18, можно обеспечить необход1 мое врем оги/- рожнени щтоковой полости 7 и, таким образом, врем закрыти запорного органа 5, исключа возникновение гидравлического удара в нагнетательной магистрали 2.valve 36, check valve 12 and partially through adjustable throttle 19. Therefore, by installing the necessary hydraulic resistance of the throttles 18, it is possible to provide the necessary time to fire the shtkochnoe cavity 7 and, thus, to close the valve body 5, excluding the occurrence of hydraulic shock in discharge line 2.

Такое выполнение позвол ет раздельно регулировать продолжительность переходных процессов при пуске-остановке насоса 1.This embodiment allows you to separately adjust the duration of the transients during the start-stop of the pump 1.

На последней части закрывающего хода щтока 4 скорость движени последнего может быть дополнительно уменьшена посредством демпфера, когда поршень 30, вход в полость стакана 28, вытесн ет жидкость через дроссельное отверстие 29.On the last part of the closing stroke of the brush 4, the speed of the latter can be further reduced by means of a damper, when the piston 30, entering the cavity of the cup 28, displaces the fluid through the throttle hole 29.

При необходимости перекрыти потока при работающем насосе 1 вентили 35 и 36 закрывают, а вентили 33 и 34 открывают . Запорный орган 5 в этом случае закрываетс под действием усили , создаваемого пружиной 27, а также перепадом давлени на мембране 26 между точками подсоединени трубопроводов 31 и 32 к нагнетательной магистрали 2,If necessary, shut off the flow when the pump 1 is running, the valves 35 and 36 are closed, and the valves 33 and 34 are opened. In this case, the locking member 5 is closed by the force generated by the spring 27, as well as by the pressure drop across the diaphragm 26 between the points of connection of the pipelines 31 and 32 to the discharge line 2,

Дл регулировани параметров потока при работающем насосе 1 используетс дополнительный гидропривод 25 затвора 3. Дл этого вращают винт 46, который, двига сь по резьбе на силовом цилиндре 44, перемещает силовой поршень 45. Последний выдавливает рабочую среду из полости 43 цилиндра 44 по трубопроводу 42 в полость 41 цилиндра 39, давление которой, действу на поршень 40, перемещает его вправо. Усилие от поршн 40 передаетс на шток 4, который также перемещаетс вправо совместно с запорным органом 5, измен ющим проходное сечение устройства и регулирующим таким образом параметры потока жидкости.To regulate the flow parameters while the pump 1 is running, an additional hydraulic actuator 25 of the shutter 3 is used. To do this, rotate the screw 46, which, moving along the threads on the power cylinder 44, moves the power piston 45. The latter pushes the working medium out of the cavity 43 of the cylinder 44 through pipeline 42 into the cavity 41 of the cylinder 39, the pressure of which, acting on the piston 40, moves it to the right. The force from the piston 40 is transmitted to the rod 4, which also moves to the right together with the locking member 5, which changes the flow cross section of the device and thus regulates the parameters of fluid flow.

При остановке винта 46 занорньи орган 5 остановитс в определенном положении, так как его перемещение влево, на открытие , ограничено порщнем 40. При остановке насоса 1 затвор 3 закрываетс под действием описанных усилий, а при после- дуюпхем пуске насоса 1 затвор 3 переместитс в то же положение.When stopping the screw 46, the organ 5 stops in a certain position, since its movement to the left for opening is limited to 40. When the pump 1 stops, the shutter 3 closes under the action of the described forces, and when the pump 1 starts up, the shutter 3 moves to same position.

Claims

1. A shut-off and control device of a borehole pump, containing a shutter installed in the discharge line of the latter with a shut-off organ installed on the rod, a hydraulic actuator with a pinhole and a no-rod cavity, two hydraulic lines with check valves, the first of which is connected to the rod cavity, and the second is to the discharge line and the brushless cavity, and a plunger, including a housing with an outlet hole

.Z

(l) bet. 1 G. G. tjoro. Mass

Pc; UiKT (j |) II. . P1chTs) was eaten by I. Versch-Proofreader V. Kaoauiiii

Zgzhaz 59GO / 3G Circulation 521. Subscription

VNIIPI State Committee on Inventions and Discoveries at the State Committee for Science and Technology of the USSR

113035, Moscow. W, - 35. Raushsk nab., 4/5 Produced by the Ndatee.lsky plant "Patent, Uzhgorod, st. Gagarin, 101