Плунжерный насос
Полезная модель относится к устройствам для подъема пластовой жидкости из скважин и может быть использована в нефтедобывающей промышленности при добыче пластовой жидкости любой вязкости, в том числе высоковязкой нефти или стойких эмульсий скважинными штанговыми насосными установками. Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей и обеспечение надежности эксплуатации плунжерного насоса при одновременном повышении его ресурса, производительности и качества выполняемых работ, а также упрощение конструкции плунжерного насоса и снижение металлоемкости. Решение поставленной технической задачи обеспечивается предлагаемым данной полезной моделью плунжерным насосом. Плунжерный насос состоит из образующих рабочую пару цилиндра с расположенным в нем подвижно полым плунжером с установленными в них соответственно нагнетательным и всасывающим клапанами. Полый плунжер содержит шток, который выполнен с фигурными пазами на боковой поверхности (крестообразными или треугольными в сечении), что позволяет увеличить проходное сечение полого плунжера (внутриплунжерное пространство), обеспечить оптимальное наполнение насоса и производить очистку от отложений. Нагнетательный клапан выполнен тарельчатым с принудительным открытием. Опытные образцы, изготовленные в соответствии с предлагаемой полезной моделью, показали в эксплуатации снижение отложений парафина и смол и, как следствие, увеличение межочистного периода и долговечности работы плунжерного насоса.
Полезная модель относится к устройствам для подъема пластовой жидкости из скважин и может быть использована в нефтедобывающей промышленности при добыче пластовой жидкости любой вязкости, в том числе высоковязкой нефти или стойких эмульсий скважинными штанговыми насосными установками.
Известна глубинно-насосная установка, содержащая скважинный штанговый насос, состоящий из установленного на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) цилиндра с всасывающим клапаном. В цилиндре расположен соединенный с колонной насосных штанг полый плунжер, который движется возвратно-поступательно, с нагнетательным клапаном нижнего расположения (ОАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы, Каталог, 2 редакция, 2001 г., стр.34).
К числу недостатков известной глубинно-насосной установки следует отнести то, что происходит запаздывание всасывающего клапана в работе и ухудшение его открытия, что приводит к снижению эффективности эксплуатации глубинно-насосной установки.
Существует скважинный штанговый насос, отличающийся от вышеуказанного тем, что полый плунжер снабжен продольным внутренним каналом, нижний конец которого сообщен с подплунжерной полостью цилиндра, а верхний с надплунжерной полостью колонны НКТ в момент выхода верхнего конца канала из цилиндра на подходе полого плунжера к его верхнему рабочему положению (Патент РФ 
2290537, F04В 47/00 «Скважинный штанговый насос»).
Однако такое направление повышения надежности эксплуатации скважинного штангового насоса является неполным решением вопроса, так как сохраняется недостаточная эффективность его использования в осложненных геолого-технических условиях при наличии факторов, вызывающих образование и отложение солей и парафиногидратов в рабочей зоне насоса.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей и обеспечение надежности эксплуатации плунжерного насоса при одновременном повышении его ресурса, производительности и качества выполняемых работ, а также упрощение конструкции плунжерного насоса и снижение металлоемкости.
Решение поставленной технической задачи обеспечивается предлагаемым данной полезной моделью плунжерным насосом.
Плунжерный насос состоит из образующих рабочую пару цилиндра с расположенным в нем возвратно-поступательно двигающимся полым плунжером и установленными в них соответственно нагнетательным и всасывающим клапанами. Полый плунжер включает шток, который выполнен с фигурными пазами на боковой поверхности (крестообразными или треугольными в сечении), что позволяет увеличить проходное сечение полого плунжера (внутриплунжерное пространство), обеспечить оптимальное наполнение плунжерного насоса, а наличие фигурного штока, играющего роль скребка, позволяет производить очистку от отложений. Нагнетательный клапан выполнен тарельчатым, с принудительным открытием при ходе полого плунжера вниз и закрытием при ходе полого плунжера вверх.
Техническая сущность изобретения отражена на чертеже (фиг.1), где изображена скважина 1, колонна НКТ 2, колонна штанг 3 на которой смонтирован плунжерный насос 4 с нагнетательным тарельчатым 5 и всасывающим 6 клапанами, с установленным подвижно в цилиндре 7 полым плунжером 8. Согласно изобретению полый плунжер 8 содержит фигурный (крестообразного или треугольного сечения) шток 9 и ограничитель хода 10.
Принцип работы плунжерного насоса разделяется следующим образом на два постоянно чередующихся во время работы цикла: во-первых, цикл всасывания; во-вторых, цикл нагнетания.
Производится спуск плунжерного насоса 4 на колонне штанг 3 в колонну НКТ 2, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины 1, и обеспечивается доступ пластовой жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространства и из межтрубного пространства во внутреннюю полость колонны НКТ 2 (на чертеже стрелкой А показан ход вверх полого плунжера 8). При ходе полого плунжера 8 вверх происходит такт всасывания, поступает пластовая жидкость из нижней зоны, затем происходит такт нагнетания, и цикл повторяется.
Полый плунжер 8 создает разрежение в призабойном пространстве, происходит принудительное открытие нагнетательного тарельчатого клапана 5 в начальный момент спуска полого плунжера 8, и принудительное закрытие нагнетательного тарельчатого клапана 5 в начальный момент подъема полого плунжера 8. При спуске полого плунжера 8 открывается надплунжерное пространство в колонне НКТ 2 выше нагнетательного тарельчатого клапана 5 на расстоянии хода полого плунжера 8, и закрывается при подъеме полого плунжера 8. При работе плунжерного насоса 4 при подъеме и спуске колонны штанг 3, колонна 3 кроме возвратно-поступательного движения, вращается (привод от штанговращателя на фиг.1 не обозначен), и фигурный шток 9 полого плунжера 8 при вращении очищает поверхность от отложений, охватывая ее по всему периметру. При определенном режиме работы плунжерного насоса 4, происходит образование газовой шапки, что приводит при открытии нагнетательного тарельчатого клапана 5 к созданию дополнительной подъемной силы.
При сборке плунжерного насоса не требуется подгонка, что упрощает монтаж и обслуживание насоса. К достоинствам плунжерного насоса относятся: принудительное открытие нагнетательного клапана, увеличенное внутриплунжерное пространство, высокое наполнение насоса, (что способствует повышению КПД), обеспечение стабильной подачи насоса в течение длительного времени, позволяющее увеличить межремонтный период скважин.
Плунжерный насос является самоочищающимся, так как наличие фигурного штока позволяет ликвидировать отложения со стенок полого плунжера, в результате чего уменьшается количество отказов насоса из-за его заклинивания, обусловленного высоким содержанием песка, смол или иных отложений в откачиваемой продукции скважин. Опытные образцы, изготовленные в соответствии с предлагаемой полезной моделью, показали в эксплуатации снижение отложений парафина и смол и, как следствие, увеличение межочистного периода и долговечности работы плунжерного насоса.
Таким образом, предлагаемый плунжерный насос имеет более простую конструкцию и более высокую надежность, в результате чего достигается повышение производительности и качества проводимых технологических процессов и экономия средств.
Плунжерный насос, включающий спущенную в скважину колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и колонну насосных штанг, смонтированную с данным насосом, и содержащий цилиндр и установленный в нем подвижно с возможностью возвратно-поступательного движения полый плунжер, ограничитель хода, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающийся тем, что полый плунжер включает шток, выполненный с фигурными пазами на боковой поверхности (крестообразными или треугольными в сечении) с возможностью увеличения проходного сечения полого плунжера и очистки поверхности от отложений, а нагнетательный клапан выполнен тарельчатым, с возможностью принудительного открытия.
