Плунжер штангового насоса для добычи нефти
Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована в скважинах с повышенным износом глубинных насосов. Плунжер штангового насоса для добычи нефти, включающий плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр насоса со всасывающим клапаном, колонны штанг и насосно-компрессорных труб отличающийся тем, что с целью обеспечения сбора абразивного материала между уплотнительными манжетами, повышения надежности манжет от истирания и снижения коэффициента трения манжет о стенку цилиндра и плунжера, плунжер насоса выполнен ступенчатой формы, нижняя короткая часть которого выполнена диаметром, соответствующим размеру стандартного плунжера, в котором размещен нагнетательный клапан, а основная часть выполнена с меньшим диаметром, на внешней поверхности которой размещены чередующиеся уплотнительные манжеты с внешним диаметром, частично превышающим диаметр цилиндра насоса с установленными между ними стальными шайбами, которые затягиваются втулкой, наворачиваемой на верхний конец плунжера, причем уплотнительные манжеты выполнены из материала «Фторопласт-4» с химической формулой (CF2-CF2) Рис.2. Библ.1
Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована в скважинах с повышенным износом глубинных насосов.
Известно, что в осложненных условиях скважинной добычи нефти наблюдается повышенный износ плунжерной пары штанговых насосов. Прежде всего повышенный износ может быть вызван наличием значительного количества кварцевого песка, выносимого из пласта, а также кривизной ствола скважины в зоне подвески насоса.
Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является установка штангового нефтяного насоса (патент РФ 
49923 на полезную модель, 3аявл.11.07.2005 г. Опубл. 10.12.2005 г. БИ 34). Установка предназначена для уменьшения износа плунжера и включает уплотнительные манжеты, надетые на проточный плунжер, которые герметизируют плунжерную пару.
Недостатком указанных манжет является отсутствие интервалов между элементами с меньшим диаметром, в которых бы скапливался абразивный материал, выносимый из пласта.
Целью предполагаемой полезной модели является обеспечение сбора абразивного материала между уплотнительными манжетами, повышение надежности манжет от истирания и снижение коэффициента трения манжет о стенку цилиндра и плунжера.
Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр насоса со всасывающим клапаном, колонны штанг и насосно-компрессорных труб, плунжер насоса выполнен ступенчатой формы, нижняя короткая часть которого выполнена диаметром, соответствующим размеру стандартного плунжера, в котором размещен нагнетательный клапан, а основная часть выполнена с меньшим диаметром, на внешней поверхности которой размещены чередующиеся уплотнительные манжеты с внешним диаметром, частично превышающим диаметр цилиндра насоса с установленными между ними стальными шайбами, которые затягиваются втулкой, наворачиваемой на верхний конец плунжера, причем уплотнительные манжеты выполнены из материала «Фторопласт-4» с химической формулой (CF2-CF2)
На фиг. показана схема предполагаемой полезной модели. Плунжер 1 выполнен ступенчатой формы с короткой нижней частью увеличенного диаметра, соответствующему диаметру плунжера стандартного насоса. В нижней части плунжера размещен нагнетательный клапан 2. Основная часть плунжера выполнена меньшего диаметра, позволяющего на нем размещать уплотнительные манжеты 3 из фторопласта и стальные шайбы 4 между ними.
Внешний диаметр манжет 3 незначительно превышает диаметр цилиндра, что обеспечивает их работу с прижатием к цилиндру. Эластичность манжет позволяет вставлятиь плунжер в цилиндр благодаря упругости материала. На конце плунжера имеется резьба, на которую наворачивается втулка 5. С другой стороны во втулку 5 вворачивается штанга (на фигуре не показана) Между втулкой 5 и манжетами 3 размещена втулка без резьбы 6, предупреждающая передачу крутящего момента от втулки 5 к манжетам 3.
После сборки всех манжет 3 и шайб 4 на плунжер 1 вставляется втулка без резьбы 6 и далее наворачивается втулка 5, которая сжимает все манжеты 3 и шайбы 4 в единую систему. Утолщенная нижняя часть ступенчатого плунжера служит центратором для уплотнительных манжет при сборке плунжера.
В работающей скважине с механическими примесями в жидкости они постепенно накапливаются в интервалах между манжетами, чем предупреждается износ насоса в целом.
Кривизна ствола скважины не влияет на износ плунжера благодаря эластичности и упругости манжет. Наконец, малый коэффициент трения материала манжет о сталь позволяет снижать трения в плунжерной паре, особенно в искривленных скважинах.
В таблице 1 приведены заводские технические условия на материал «Фторопласт-4»,показывающие преимущества его применения в скважинных условиях.
| Таблица 1. | |
| Физико-механические свойства фторопласта Ф4 | |
| Наименование показателя | Ф-4 |
| Плотность, кг/м3 | 2120-2200 |
| Деформация под нагрузкой 10 МПа (24 ч., 22°С),% |  |
| Напр. при 10% деформации, МПа | - |
| Разрушающее напряжение при растяжении, МПа | 14,7-34,5 |
| Отн. удлинение при разрыве, % | 250-500 |
| Модуль упр. при сжатии, МПа | 686,5 |
| Модуль упр. при растяжении, МПа | 410 |
| Твердость по Бринелю, МПа | 29,4-39,2 |
| Коэффициент теплопроводности, Вт / (м*К) | 0,25 |
| Удельная теплоемкость, кДж / (кг*К) | 1,04 |
Коэф, лин. расширения ×10 5, °С1 от -60 до +20 | - |
| Коэф. лин. расширениях 105, °CJ от -30 до +250 | - |
| Теплостойкость по Вика, С | 110 |
| Водопоголощение через 24 ч, % | 0,00 |
| Предельное PV, кПа*м/с V=0,05 м/с | - |
| Предельное PV, кПа*м/с V=0,5 м/с | - |
| Предельное PV, кПа*м/с V=5 м/с | - |
| Интенсивность износа, мкг/с | - |
| Интенсивность износа, мм/км (через 3 ч.) | - |
| Коэффициент трения по стали | 004 |
В таблице 2 приведены
результаты испытаний описанного плунжера на фонде скважин НГДУ «Джалильнефть» Республика Татарстан.
Показатели наработки на отказ и подачи свидетельствуют о высокой надежности работы насосов и их подачи.
| Таблица 2 | |||||||||
| Данные по работе скважин | |||||||||
| скв | | Типо размер насоса | Глуби на спуска насосам | Длин а хода, м | Число качаний мин | Нагрузка на головку балансира | Коэффициент наполнения | Коэффициент подачи | Наработка на отказ, сут. |
| 5517 | до | 25-175-ТНМ-11 | 1200 | 2,5 | 3,8 | 5009,7 | 0,91 | 0,46 | 874 |
| после | 25-175-RHAM | 1204 | 2,5 | 4,8 | 4446,2 | 0,87 | 0,72 | 918 | |
| 28203 | до | 20-125-RHAM | 1150 | 0,9 | 2,1 | 4028,6 | 0,62 | 0,55 | 262 |
| после | 20-125-RHAM | 1150 | 1,2 | 2,1 | 3739,1 | 0,83 | 0,69 | 199 | |
| 7202 | ДО | 25-175-ТНМ-11 | 1200 | 2 | 4,4 | 5399,3 | 0,85 | 0,67 | 179 |
| после | 25-175-RHAM | 1200 | 2,5 | 4,4 | 4752,4 | 0,83 | 0,62 | 316 |
Плунжер штангового насоса для добычи нефти, включающий плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр насоса со всасывающим клапаном, колонны штанг и насосно-компрессорных труб, отличающийся тем, что, с целью обеспечения сбора абразивного материала между уплотнительными манжетами, повышения надежности манжет от истирания и снижения коэффициента трения манжет о стенку цилиндра и плунжера, плунжер насоса выполнен ступенчатой формы, нижняя короткая часть которого выполнена диаметром, соответствующим размеру стандартного плунжера, в котором размещен нагнетательный клапан, а основная часть выполнена с меньшим диаметром, на внешней поверхности которой размещены чередующиеся уплотнительные манжеты с внешним диаметром, частично превышающим диаметр цилиндра насоса, с установленными между ними стальными шайбами, которые затягиваются втулкой, наворачиваемой на верхний конец плунжера, причем уплотнительные манжеты выполнены из материала «ФТОРОПЛАСТ-4» с химической формулой (CF2-CF2).
