RU2140570C1

RU2140570C1 - Oil-well sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2140570C1
Application number: RU98120560A
Authority: RU
Inventors: Н.В. Салимов; Р.Ф. Габдуллин; В.Б. Нуриахметов; Ф.В. Миникаев; Р.М. Гарейшин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Акционерная нефтяная компания "Башнефть"
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 1999-10-27

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: pump is designed for handling liquids with high content of abrasive admixtures. Pump has cylinder, hollow plunger made of elastoplastic material and rod-valve installed for axial displacement. Shifter bushing is installed on upper end of rod-valve. Lower part of bushing and upper part of plunger are arranged at angle relative to axis of symmetry. lower part of plunger and lower part of rod-valve are arranged at angle relative to axis of symmetry, forming taper part. End face parts of plunger are provided with nozzle. Lower part of rod-valve is also provided with nozzles. EFFECT: increased capacity and service life of pump owing to reduced wear of plunger-cylinder pair especially at high content of abrasive admixtures in handled liquid. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности, в частности в штанговых глубинных насосах для откачки жидкостей с содержанием абразивных примесей. The invention relates to the field of oil and gas industry, in particular in sucker rod pumps for pumping liquids containing abrasive impurities.

Известна конструкция насоса с гуммированным плунжером, имеющим 3 - 4 резиновых уплотнителя [1]. A known design of the pump with a gummed plunger having 3 to 4 rubber seals [1].

Недостатком данного насоса является то, что абразивные частицы через щелевой зазор пары плунжер - цилиндр под давлением столба перекачиваемой жидкости внедряются в материал уплотнительных колец, чем создают дополнительную фрикцию, а это приводит к быстрому износу пары плунжер - цилиндр, тем самым к снижению долговечности насоса. The disadvantage of this pump is that the abrasive particles are inserted into the material of the sealing rings through the slotted gap of the plunger-cylinder pair under pressure of the pumped liquid column, which creates additional friction, and this leads to rapid wear of the plunger-cylinder pair, thereby reducing the durability of the pump.

Известна конструкция плунжера скважинного штангового насоса, содержащая полый корпус с уплотняющими поясками, в середине верхнего пояска которого выполнено внутреннее утолщение стенки корпуса и цилиндра, герметизированным эластичным уплотнителем, заглушку на его нижнем конце, стержень управления в плунжере, прикрепленного к корпусу, его нижняя часть снабжена наконечником сферической формы, переходящей в цилиндрическую, внутри которого выполнены каналых [2]. A well-known design of the plunger of a downhole sucker rod pump, comprising a hollow body with sealing belts, in the middle of the upper belt of which an inner thickening of the body wall and the cylinder is made, is sealed with an elastic seal, a cap at its lower end, a control rod in the plunger attached to the body, its lower part is provided the tip of a spherical shape, turning into a cylindrical, inside of which are made channel [2].

Недостатком работы такого плунжера скважинного штангового насоса является то, что он также не приспособлен к работе с абразивными частицами, т.к. жидкость проходит между плунжером и цилиндром, при движении плунжера вниз. The disadvantage of this plunger borehole sucker rod pump is that it is also not adapted to work with abrasive particles, because fluid flows between the plunger and the cylinder when the plunger moves down.

Кроме того, плунжер данного насоса трудоемкий в изготовлении: на нижнем конце плунжера изготовлена заглушка, снабженная резьбой для подсоединения груза, в стержне управления, снабженного наконечником, выполнены каналы. In addition, the plunger of this pump is laborious to manufacture: on the lower end of the plunger a plug is made, threaded to connect the load, channels are made in the control rod equipped with a tip.

Задачей изобретения является увеличение производительности и ресурса работы насоса за счет уменьшения износа пары плунжер - цилиндр, особенно при большом содержании абразивных примесей в откачиваемой жидкости, а также упрощении конструкции в изготовлении плунжера и в его эксплуатации. The objective of the invention is to increase the productivity and service life of the pump by reducing the wear of the plunger-cylinder pair, especially with a high content of abrasive impurities in the pumped liquid, as well as simplifying the design in the manufacture of the plunger and its operation.

Поставленная задача достигается тем, что в штанговом глубинном насосе содержатся цилиндр и расположенный подвижно в нем полый плунжер, изготовленный из упругоэластичного материала. Также содержится шток-клапан, выполняющий сразу 2 функции в работе:
а) выполняет роль нагнетательного клапана;
б) обеспечивает возможность осевого перемещения при ходе плунжера вверх и вниз.The task is achieved in that the sucker rod pump contains a cylinder and a hollow plunger located movably in it, made of an elastic material. It also contains a valve stem, which performs 2 functions at once:
a) acts as a discharge valve;
b) provides the possibility of axial movement during the stroke of the plunger up and down.

Вес столба перекачиваемой жидкости давит на внутренние стенки плунжера, тем самым прижимая наружную сторону плунжера к цилиндру. Этим исключается пропуск жидкости, а вместе с ней проникновение абразивных частиц между плунжером и цилиндром. Торцевые поверхности плунжера, так же как концевая поверхность шток-клапана, и одна торцевая поверхность переводной втулки выполнены под углом к оси симметрии, зависящим от условий работы плунжера. Этот угол обеспечивает направление жидкости вовнутрь плунжера, что также предотвращает проникновение абразивных частиц между плунжером и цилиндром. The weight of the column of pumped fluid presses on the inner walls of the plunger, thereby pressing the outer side of the plunger to the cylinder. This eliminates the passage of fluid, and with it the penetration of abrasive particles between the plunger and the cylinder. The end surfaces of the plunger, as well as the end surface of the valve stem, and one end surface of the transfer sleeve are made at an angle to the axis of symmetry, depending on the operating conditions of the plunger. This angle provides the direction of fluid inside the plunger, which also prevents the penetration of abrasive particles between the plunger and the cylinder.

Все это способствует увеличению производительности, уменьшению износа пары плунжер - цилиндр и соответственно увеличению ресурса работы насоса. All this contributes to an increase in productivity, a decrease in the wear of the plunger - cylinder pair, and, accordingly, an increase in the pump service life.

Кроме этого, сравнительная малая длина плунжера позволяет использовать его в скважинах со значительной криволинейностью. In addition, the comparatively small plunger length allows its use in wells with significant curvature.

На фиг. 1 показан общий вид насоса при подъеме плунжера вверх, продольный разрез; на фиг. 2 вид плунжера, применяемый для повышенного содержания абразивных частиц; на фиг. 3 вид плунжера, применяемого для перекачивания жидкости с малым давлением. In FIG. 1 shows a General view of the pump when lifting the plunger up, a longitudinal section; in FIG. 2 type of plunger used for high abrasive particles; in FIG. 3 is a view of a plunger used for pumping low-pressure fluid.

Штанговый глубинный насос состоит из цилиндра 1 и плунжера 2, изготовленного из упругоэластичного материала, например фторопласта, шток-клапана 3, к верхней части которого присоединена переводная втулка 4 (фиг. 1), а нижняя часть изготовлена в форме конуса, переходящего в цилиндр. Для скважин с повышенным содержанием абразивных частиц в жидкости возможны предлагаемые специальные насадки сверху и снизу плунжера 2. Верхняя насадка 5 может изготавливаться из более твердого материала, например из металла, желательно с канавкой "пескобрей" 6 (фиг. 2) или же из более эластичного материала, чем материал плунжера, например полиуретан. Более мягкий материал позволит давлению жидкости плотнее прижать насадку 5 к цилиндру, чем препятствует проникновению абразивных частиц между плунжером и цилиндром. Нижняя насадка 7 выполнена из более эластичного материала, чем материал плунжера, например полиуретана. Это в свою очередь улучшит функцию работы нагнетательного клапана. А именно: при попадании абразивных частиц между плунжером 2 и насадкой 7 в плоскости их соприкосновения эти частицы вминаются в насадку 7, не разрушая плунжер 2, а в последующей работе насоса промываются из насадки 7. Торцевые плоскости плунжера 2, так же как концевая поверхность шток-клапана 3 и нижняя часть переводной втулки 4, выполнены под углом к оси симметрии плунжера 2. Для перекачиваемой жидкости с меньшим давлением следует уменьшить толщину стенки плунжера 2 и увеличить конусную часть штока-клапана 3 и плунжера 2 (фиг. 3). Для работы насоса с меньшим давлением также возможна замена материала плунжера 2 на более эластичный, например полиуретан. И так, от угла наклона конуса штока-клапана 3 и двух торцевых поверхностей плунжера 2, его толщины стенок, выбора эластичности материала, специальных насадок и других изменений зависит работа насоса в различных условиях (наличие в жидкости эмульсии, абразивных частиц и др.). Также возможна сборка из нескольких рядов насадок и плунжеров в определенных последовательностях. The sucker rod pump consists of a cylinder 1 and a plunger 2 made of an elastic material, for example fluoroplastic, a valve stem 3, to the upper part of which a transfer sleeve 4 is attached (Fig. 1), and the lower part is made in the form of a cone that passes into the cylinder. For wells with a high content of abrasive particles in the fluid, the proposed special nozzles are possible above and below the plunger 2. The upper nozzle 5 can be made of harder material, for example metal, preferably with a sandblast groove 6 (Fig. 2) or a more flexible one material than plunger material, such as polyurethane. A softer material will allow the liquid pressure to press the nozzle 5 more tightly against the cylinder, which prevents the penetration of abrasive particles between the plunger and the cylinder. The lower nozzle 7 is made of a more flexible material than the material of the plunger, for example polyurethane. This in turn will improve the function of the discharge valve. Namely: when abrasive particles get between the plunger 2 and the nozzle 7 in the plane of their contact, these particles are pressed into the nozzle 7 without destroying the plunger 2, and in the subsequent operation of the pump they are washed out of the nozzle 7. The end planes of the plunger 2, as well as the end surface of the rod -valve 3 and the lower part of the transfer sleeve 4, are made at an angle to the axis of symmetry of the plunger 2. For the pumped fluid with lower pressure, reduce the wall thickness of the plunger 2 and increase the conical part of the valve stem 3 and plunger 2 (Fig. 3). To operate the pump with lower pressure, it is also possible to replace the material of the plunger 2 with a more elastic one, for example polyurethane. And so, the pump operation under various conditions (the presence of emulsions, abrasive particles, etc.) depends on the angle of inclination of the cone of the valve stem 3 and two end surfaces of the plunger 2, its wall thickness, choice of material elasticity, special nozzles and other changes. It is also possible to assemble from several rows of nozzles and plungers in certain sequences.

Работа штангового насоса заключается в следующем. The operation of the sucker rod pump is as follows.

При движении плунжера 2 вниз происходит осевое перемещение штока-клапана 3 вниз. Жидкость проходит между шток-клапаном 3 и цилиндром 1, попадая во внутреннее отверстие плунжера и проходит через выходные окна переводной втулки 4. Переводная втулка 4, таким образом, толкает своей конусной частью плунжер 2 до нижнего его положения. When the plunger 2 moves downward, the axial movement of the valve stem 3 downwards. The fluid passes between the stem valve 3 and the cylinder 1, falling into the inner hole of the plunger and passes through the output windows of the transfer sleeve 4. The transfer sleeve 4, thus, pushes the plunger 2 with its conical part to its lower position.

При движении плунжера 2 вверх шток-клапан 3 перекрывает проход жидкости своей конусной частью, чем выполняет роль нагнетательного клапана, а также толкает плунжер 2 до верхнего его положения. When the plunger 2 moves upward, the valve 3 closes the fluid passage with its conical part, which acts as a discharge valve, and also pushes the plunger 2 to its upper position.

Герметичность же между плунжером 2 и цилиндром 1 насоса обеспечивается за счет давления столба жидкости на внутренние стенки плунжера 2. Таким образом, плунжер 2, расширяясь, плотно прилегает к внутренним стенкам цилиндра 1. The tightness between the plunger 2 and the cylinder 1 of the pump is ensured by the pressure of the liquid column on the inner walls of the plunger 2. Thus, the plunger 2, expanding, fits snugly against the inner walls of the cylinder 1.

Благодаря тому что плунжер 2 предлагаемого насоса значительно короче стандартных, использование его в стандартных цилиндрах позволит увеличить рабочий ход плунжера с одновременным уменьшением количества ходов, тем самым снизить энергозатраты, либо уменьшить длину цилиндра, при этом экономия на размерах цилиндра позволит окупить расходы на изготовление плунжера. Due to the fact that the plunger 2 of the proposed pump is much shorter than the standard ones, its use in standard cylinders will increase the stroke of the plunger while reducing the number of strokes, thereby reducing energy consumption, or reducing the length of the cylinder, while saving on cylinder size will help to recoup the cost of manufacturing the plunger.

Кроме того, уменьшение количества ходов плунжера позволит уменьшить износ всей системы, включая плунжер, цилиндр, штанги и насосно-компрессорные трубы (НКТ), тем самым существенно сократить простои скважин. In addition, reducing the number of plunger strokes will reduce the wear of the entire system, including the plunger, cylinder, rods and tubing, thereby significantly reducing well downtime.

Такое выполнение плунжера позволит вести откачку жидкости из скважины без нагнетательного клапанного узла, закрепляемого на плунжере насоса. This embodiment of the plunger will allow pumping fluid from the well without an injection valve assembly secured to the pump plunger.

Плунжер прост и экономичен в изготовлении, улучшает качество в работе. The plunger is simple and economical to manufacture, improves the quality of work.

Использованная литература. References.

1. Справочная книга по добыче нефти под редакцией Гиматутдинова Ш.К. -М. : Недра, 1974, с. 318. 1. Reference book on oil production edited by Sh.K. Gimatutdinova -M. : Nedra, 1974, p. 318.

2. Патент РФ N 2059886 от 10.05.96 г. по кл. F 04 B 47/02 (прототип). 2. RF patent N 2059886 dated 05/10/96 according to class. F 04 B 47/02 (prototype).

Claims

1. The sucker rod pump containing a cylinder, a hollow plunger of elastic material, a valve stem with the possibility of axial movement, characterized in that at the upper end of the valve stem there is a transfer sleeve, the lower part of the sleeve and the upper part of the plunger are made at an angle to the axis of symmetry and the lower part of the plunger and the lower part of the valve stem are made at an angle to the axis of symmetry, forming a conical part.

2. The sucker rod pump according to claim 1, characterized in that the end parts of the plunger are equipped with nozzles.

3. The sucker rod pump according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the lower part of the stem valve is equipped with nozzles.