Штанговый насос для малодебитных скважин

Полезная модель к скважинным штанговым насосам для эксплуатации нефтяных скважин. Штанговый насос содержит установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг, причем шток уплотнен относительно насосной камеры, которая образована расположенной в цилиндрическом корпусе соосно последнему с образованием кольцевого канала трубой, всасывающий клапан расположен под цилиндрическим корпусом, нагнетательный клапан расположен над всасывающим клапаном на выходе насосной камеры в нижней ее части, всасывающий клапан со стороны выхода и нагнетательный клапан со стороны входа сообщены с насосной камерой, со стороны выхода нагнетательный клапан сообщен с кольцевым каналом, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб выше цилиндрического корпуса, при этом насос снабжен опорной трубой, соединенной с нижней частью трубы, образующей насосную камеру, седло нагнетательного клапана закреплено на нижней части опорной трубы поперек кольцевого канала, а над седлом с возможностью осевого перемещения установлен затвор нагнетательного клапана, причем седло нагнетательного клапана выполнено в виде цилиндрического плоского кольца с выполненными в нем отверстиями, затвор нагнетательного клапана выполнен в виде кольца и снабжен направляющей трубой, охватывающей опорную трубу, а в месте перехода затвора нагнетательного клапана в направляющую трубу выполнены сквозные отверстия. В результате достигается возможность при уменьшении радиального габарита штангового насоса.

Полезная модель относится к скважинным штанговым насосам для эксплуатации нефтяных скважин.

Известен штанговый насос, содержащий установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг и выполненный монолитным, причем шток уплотнен относительно насосной камеры (см. патент US 4243361, кл. F04D 21/04, опубл. 06.01.1981).

Недостатком известного устройства является низкая надежность насоса, что связано с тем, что всасывающий клапан закреплен на нижнем конце монолитного штока, что приводит к большим динамическим нагрузкам на шток в процессе нагнетания откачиваемой среды из насосной камеры через нагнетательный клапан в колонну насосных труб.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является штанговый насос, содержащий установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг, причем шток уплотнен относительно насосной камеры, которая образована расположенной в цилиндрическом корпусе соосно последнему с образованием кольцевого канала трубой, всасывающий клапан расположен под цилиндрическим корпусом, нагнетательный клапан расположен над всасывающим клапаном на выходе насосной камеры в нижней ее части, всасывающий клапан со стороны выхода и нагнетательный клапан со стороны входа сообщены с насосной камерой, со стороны выхода нагнетательный клапан сообщен с кольцевым каналом, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб выше цилиндрического корпуса (см. патент на полезную модель RU 138051, кл F04B 47/00, опубл. 27.02.2014).

Недостатком данного штангового насоса является сравнительно большой радиальный габарит, что усложняет его использование в скважинах малого диаметра и боковых стволах.

Задача полезной модели заключается в устранении указанных выше недостатков.

Технический результат заключается в том, что достигается возможность использования штангового насоса в скважинах малого диаметра путем уменьшения радиального габарита штангового насоса.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что штанговый насос содержит установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг, причем шток уплотнен относительно насосной камеры, которая образована расположенной в цилиндрическом корпусе соосно последнему с образованием кольцевого канала трубой, всасывающий клапан расположен под цилиндрическим корпусом, нагнетательный клапан расположен над всасывающим клапаном на выходе насосной камеры в нижней ее части, всасывающий клапан со стороны выхода и нагнетательный клапан со стороны входа сообщены с насосной камерой, со стороны выхода нагнетательный клапан сообщен с кольцевым каналом, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб выше цилиндрического корпуса, при этом насос снабжен опорной трубой, соединенной с нижней частью трубы, образующей насосную камеру, седло нагнетательного клапана закреплено на нижней части опорной трубы поперек кольцевого канала, а над седлом с возможностью осевого перемещения установлен затвор нагнетательного клапана, причем седло нагнетательного клапана выполнено в виде цилиндрического плоского кольца с выполненными в нем отверстиями, затвор нагнетательного клапана выполнен в виде кольца и снабжен направляющей трубой, охватывающей опорную трубу, а в месте перехода затвора нагнетательного клапана в направляющую трубу выполнены сквозные отверстия.

Седло нагнетательного клапана, предпочтительно закреплено на нижней части опорной трубы посредством резьбового соединения.

Над затвором нагнетательного клапана может быть установлено коаксиально направляющей трубе упорное кольцо, а затвор нагнетательного клапана подпружинен относительно последнего.

Над затвором нагнетательного клапана может быть установлен коаксиально опорной трубы дополнительный груз в виде трубы.

В ходе проведенного исследования удалось создать конструкцию штангового насоса, в которой всасывающий и нагнетательный клапаны установлены соосно насосной камере, причем нагнетательный клапан охватывает насосную камеру, а всасывающий клапан расположен под насосной камерой, что в сочетании с тем, что насосная камера образована трубой, в которой перемешается шток, в частности монолитный шток выполняющий функцию плунжера штангового насоса, и тем, что штанговый насос снабжен опорной трубой, соединенной с нижней частью трубы, образующей насосную камеру, седло нагнетательного клапана закреплено на нижней части опорной трубы поперек кольцевого канала, а над седлом с возможностью осевого перемещения установлен затвор нагнетательного клапана, причем седло нагнетательного клапана выполнено в виде цилиндрического плоского кольца с выполненными в нем отверстиями, затвор нагнетательного клапана выполнен в виде кольца и снабжен направляющей трубой, охватывающей опорную трубу, а в месте перехода затвора нагнетательного клапана в направляющую трубу выполнены сквозные отверстия позволило резко сократить радиальный габарит при обеспечении необходимого проходного сечения для нагнетания откачиваемой среды в колонну труб, что позволило создать конструкцию штангового насоса, который может быть использован в малодебитных скважинах малого диаметра.

На чертеже представлен продольный разрез штангового насоса с извлеченным из него штоком.

Штанговый насос содержит установленный на колонне насосных труб 1 цилиндрический корпус 2 с нагнетательным клапаном 3, всасывающим клапаном 4, насосной камерой 5 и штоком (не показан на чертеже), соединенным с колонной насосных штанг (не показана на чертеже) и установленным в насосной камере 5 с возможностью осевого перемещения относительно нее, причем шток уплотнен относительно насосной камеры 5 механическим уплотнением.

Насосная камера 5 образована расположенной в цилиндрическом корпусе 2 соосно последнему с образованием кольцевого канала 6 трубой 7.

Всасывающий клапан 4 расположен под цилиндрическим корпусом 2, а нагнетательный клапан 3 расположен над всасывающим клапаном 4 на выходе насосной камеры 5 в нижней ее части.

Всасывающий клапан 4 со стороны выхода и нагнетательный клапан 3 со стороны входа сообщены с насосной камерой 5. Со стороны выхода нагнетательный клапан 3 сообщен с кольцевым каналом 6, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб 1 выше цилиндрического корпуса 2.

Штанговый насос снабжен опорной трубой 8, соединенной с нижней частью трубы 7, образующей насосную камеру 5.

Седло 9 нагнетательного клапана 3 закреплено на нижней части опорной трубы 8 поперек кольцевого канала 6, а над седлом 9 с возможностью осевого перемещения установлен затвор 10 нагнетательного клапана 3.

Седло 9 нагнетательного клапана 3 выполнено в виде цилиндрического плоского кольца с выполненными в нем отверстиями 11.

Затвор 10 нагнетательного клапана 3 выполнен в виде кольца и снабжен направляющей трубой 12, охватывающей опорную трубу 8, а в месте перехода затвора 10 нагнетательного клапана 3 в направляющую трубу 12 выполнены сквозные отверстия 13.

Седло 9 нагнетательного клапана 3, предпочтительно закреплено на нижней части опорной трубы 8 посредством резьбового соединения.

Над затвором 10 нагнетательного клапана 3 может быть установлено коаксиально направляющей трубе 12 упорное кольцо 14, а затвор 10 нагнетательного клапана 3 подпружинен относительно последнего.

Над затвором 10 нагнетательного клапана 3 может быть установлен коаксиально опорной трубы 8 дополнительный груз в виде трубы (не показаны на чертеже).

В цилиндрическом корпусе 2 насосной установки под нагнетательным клапаном 4 может быть установлено комбинированное сливное устройство 15, состоящее из полого штуцера 16, один конец которого гидравлически соединен с затрубным пространством скважины, а другой конец закрыт калиброванной разрывной мембраной 17.

Работа штангового насоса осуществляется следующим образом.

При ходе штока вверх жидкость из скважины через всасывающий клапан 4 поступает в насосную камеру 5 насоса. При ходе штока вниз откачиваемая среда из насосной камеры 5 штоком выдавливается через нагнетательный клапан 3 в кольцевой канал 6 и из последнего далее в колонну насосных труб 1.

Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется откачка из скважины различных жидких сред, в том числе с различными механическими примесями.

1. Штанговый насос, содержащий установленный на колонне насосных труб цилиндрический корпус с нагнетательным клапаном, всасывающим клапаном, насосной камерой и штоком, соединенным с колонной насосных штанг, причем шток уплотнен относительно насосной камеры, которая образована расположенной в цилиндрическом корпусе соосно последнему с образованием кольцевого канала трубой, всасывающий клапан расположен под цилиндрическим корпусом, нагнетательный клапан расположен над всасывающим клапаном на выходе насосной камеры в нижней ее части, всасывающий клапан со стороны выхода и нагнетательный клапан со стороны входа сообщены с насосной камерой, со стороны выхода нагнетательный клапан сообщен с кольцевым каналом, который, в свою очередь, сообщен с колонной насосных труб выше цилиндрического корпуса, отличающийся тем, что снабжен опорной трубой, соединенной с нижней частью трубы, образующей насосную камеру, седло нагнетательного клапана закреплено на нижней части опорной трубы поперек кольцевого канала, а над седлом с возможностью осевого перемещения установлен затвор нагнетательного клапана, причем седло нагнетательного клапана выполнено в виде цилиндрического плоского кольца с выполненными в нем отверстиями, затвор нагнетательного клапана выполнен в виде кольца и снабжен направляющей трубой, охватывающей опорную трубу, а в месте перехода затвора нагнетательного клапана в направляющую трубу выполнены сквозные отверстия.

2. Штанговый насос по п. 1, отличающийся тем, что седло нагнетательного клапана закреплено на нижней части опорной трубы посредством резьбового соединения.

3. Штанговый насос по п. 1, отличающийся тем, что над затвором нагнетательного клапана установлено коаксиально направляющей трубе упорное кольцо, а затвор нагнетательного клапана подпружинен относительно последнего.

4. Штанговый насос по п. 1, отличающийся тем, что над затвором нагнетательного клапана установлен коаксиально опорной трубы дополнительный груз в виде трубы.