RU2121079C1

RU2121079C1 - Plunger

Info

Publication number: RU2121079C1
Application number: RU96117925A
Authority: RU
Inventors: И.Б. Лифтман; Ю.И. Швейковский; В.Н. Колотыгин; Д.И. Фозекош
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский технологический институт"
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-10-27

Abstract

FIELD: well sucker-rod pumps used in oil production industry. SUBSTANCE: proposed plunger includes mud removers with equalizing holes. Mud removers are manufactured in the form of split rings made from high-strength material. EFFECT: enhanced operational reliability of plunger and sucker-rod pump as whole. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности, к плунжерам скважинных штанговых насосов и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности. The invention relates to techniques for oil production, in particular, to plungers of sucker rod pumps and can be used in the operation of wells in the oil industry.

Известны плунжеры штанговых скважинных насосов, например, описанные в каталоге "Скважинные штанговые насосы для добычи нефти", ЦИНТИХимнефтемаш, М., 1988, с. 31. Well-known plungers of sucker rod pumps, for example, described in the catalog "Well sucker rod pumps for oil production", ZINTIKhimneftemash, M., 1988, p. 31.

При работе плунжера находящиеся в скважинной жидкости загрязнения, механические частицы попадают в зазор между плунжером и рабочей поверхностью цилиндра насоса, вызывая повышенный износ трущихся поверхностей, а также возможное заклинивание плунжера, что снижает надежность работы насоса. During the operation of the plunger, contaminants located in the well fluid, mechanical particles fall into the gap between the plunger and the working surface of the pump cylinder, causing increased wear of rubbing surfaces, as well as possible jamming of the plunger, which reduces the reliability of the pump.

Известны плунжеры штанговых скважинных насосов, устраняющие вышеуказанный недостаток (см. свидетельство N 000047 от 25 августа 1994 г.). Такой плунжер снабжен грязесъемниками, выполненными в виде воротниковых манжет, установленных на плунжере со стороны всасывающей и нагнетательной полостей насоса, при этом в плунжере перед грязесъемниками предусмотрены разгрузочные отверстия, соединяющие нагнетательную полость с внутренним каналом плунжера. Known plungers of sucker rod pumps that eliminate the above drawback (see certificate N 000047 of August 25, 1994). Such a plunger is equipped with wipers made in the form of collar cuffs mounted on the plunger from the side of the suction and discharge cavities of the pump, while discharge plugs are provided in the plunger in front of the wipers connecting the discharge cavity with the internal channel of the plunger.

Грязесъемники препятствуют попаданию загрязнений в зазор между плунжером и цилиндром, а через разгрузочные отверстия накопившиеся загрязнения отводятся с потоком откачиваемой скважинной жидкости. Wipers prevent contaminants from entering the gap between the plunger and the cylinder, and accumulated contaminants are discharged through the discharge holes with the flow of the pumped-out well fluid.

Однако, этот плунжер имеет пониженную надежность работы по следующей причине. However, this plunger has reduced reliability for the following reason.

При наличии в перекачиваемой скважинной жидкости примесей в виде твердых абразивных частиц, они, попадая в зону воротниковых манжет грязесъемников, могут под давлением среды внедряться в более мягкий материал манжет и при работе вызывать абразивный износ рабочей поверхности цилиндра насоса. Это может в дальнейшем привести к пониженной герметичности пары плунжер-цилиндр и, в конечном счете, к снижению в целом ресурса работы. If there are impurities in the form of solid abrasive particles in the pumped borehole fluid, they, falling into the collar cuff wiper zone, can be introduced into the softer cuff material under the pressure of the medium and cause abrasive wear of the working surface of the pump cylinder during operation. This can further lead to reduced tightness of the plunger-cylinder pair and, ultimately, to a decrease in the overall service life.

Цель изобретения - повышение надежности работы плунжера. Цель достигается тем, что в плунжере, включающем грязесъемники, контактирующие с внутренней поверхностью рабочего цилиндра, грязесъемники выполнены в виде разрезных пружинных колец из материала с повышенной прочностью. The purpose of the invention is to increase the reliability of the plunger. The goal is achieved by the fact that in the plunger, including wipers in contact with the inner surface of the working cylinder, wipers are made in the form of split spring rings from a material with high strength.

Такую конструкцию плунжера отличает более надежная работа. Разрезные пружинные кольца грязесъемников, выполненные из материала с повышенной прочностью, например, термообработанной стали, беззазорно за счет сил упругости поджимаются к рабочей поверхности жидкости загрязнений в зазор между плунжером и цилиндром. This plunger design is more reliable. Split spring rings of wipers made of a material with increased strength, for example, heat-treated steel, are gaplessly compressed due to the elastic forces to the working surface of the contamination fluid in the gap between the plunger and cylinder.

Более прочный и твердый материал пружинных колец, по сравнению с материалом воротниковых манжет известного плунжера, лучше сопротивляется вдавливанию твердых абразивных частиц загрязнений. The stronger and harder material of the spring rings, in comparison with the material of the collar cuffs of the known plunger, better resists the indentation of solid abrasive particles of contaminants.

Благодаря этому загрязнения, в том числе твердые абразивные частицы, улавливаются кольцами грязесъемников и через разгрузочные отверстия поступают в канал плунжера жидкости и отводят вместе с потоком откачиваемой скважинной жидкости. Due to this, contaminants, including solid abrasive particles, are captured by the wiper rings and through the discharge holes enter the fluid plunger channel and discharge along with the flow of pumped downhole fluid.

Сущность предложенного решения поясняется чертежом, где изображен плунжер в сборе. The essence of the proposed solution is illustrated by the drawing, which shows the plunger assembly.

Плунжер содержит полый корпус 1, во внутреннем канале "a" которого смонтирован нагнетательный клапан 2, имеющий шарик 3 и седло 4. Корпус плунжера размещен в рабочем цилиндре 5 скважинного насоса. связан с колонной насосных штанг 6 и разделяет полость рабочего цилиндра 5 на всасывающую 7 и нагнетательную 8. На плунжере со стороны всасывающей полости 7 установлен грязесъемник 9, а со стороны нагнетательной полости - грязесъемники 10, разделенные промежуточными кольцами 11. Грязесъемники 9 и 10 выполнены в виде разрезных пружинных колец из высокопрочного материала. Перед каждым грязесъемником 10 в корпусе 1 плунжера предусмотрены разгрузочные отверстия 12, соединяющие нагнетательную полость 8 с каналом "a" в плунжере. The plunger contains a hollow body 1, in the inner channel "a" of which a pressure valve 2 is mounted, having a ball 3 and a seat 4. The plunger body is placed in the working cylinder 5 of the borehole pump. connected to the column of sucker rods 6 and divides the cavity of the working cylinder 5 into the suction 7 and discharge 8. On the plunger from the side of the suction cavity 7 is installed a wiper 9, and from the side of the injection cavity - wipers 10 separated by intermediate rings 11. Wipers 9 and 10 are made in in the form of split spring rings made of high strength material. Before each wiper 10 in the housing 1 of the plunger there are discharge openings 12 connecting the discharge cavity 8 with the channel "a" in the plunger.

Работа плунжера происходит следующим образом. The operation of the plunger is as follows.

Под действием насосных штанг 6 плунжер совершает возвратно-поступательное перемещение в рабочем цилиндре 5 насоса. Under the action of the sucker rods 6, the plunger makes a reciprocating movement in the working cylinder 5 of the pump.

При движении вниз скважинная жидкость через открытый нагнетательный клапан 2 и канал "a" в корпусе 1 плунжера перетекает из всасывающей полости 7 и заполняет надплунжерную нагнетательную полость 8. При этом пружинное кольцо грязесъемника 9, поджимаясь силами упругости к рабочей поверхности цилиндра 5, очищает ее от загрязнений и одновременно препятствует попаданию механических и абразивных частиц, находящихся в скважинной жидкости, в зазор между уплотняющими поверхностями плунжера и цилиндра 5. When moving downhole fluid through an open pressure valve 2 and channel "a" in the body 1 of the plunger flows from the suction cavity 7 and fills the supra-plunger pressure cavity 8. At the same time, the spring ring of the wiper 9, compressing elastic forces to the working surface of the cylinder 5, cleans it of contamination and at the same time prevents the ingress of mechanical and abrasive particles located in the wellbore fluid into the gap between the sealing surfaces of the plunger and cylinder 5.

При движении вверх шарик 3 нагнетательного клапана 2 опускается на седло 4, при этом нагнетательная полость 8 запирается и происходит подъем скважинной жидкости. When moving upward, the ball 3 of the injection valve 2 is lowered onto the seat 4, while the injection cavity 8 is locked and the well fluid rises.

Осаждающиеся из столба скважинной жидкости механические и абразивные частицы улавливаются пружинными кольцами грязесъемников 10 и через разгрузочные отверстия 12 в плунжере возвращаются во внутренний канал "a" плунжера, не попадая в зазор между рабочим цилиндром и плунжером. The mechanical and abrasive particles deposited from the wellbore fluid column are captured by the spring rings of the wiper 10 and, through the discharge holes 12 in the plunger, are returned to the inner channel “a” of the plunger without falling into the gap between the working cylinder and the plunger.

Наличие отверстий 12 позволяет разгрузить грязесъемники 10 от давления столба скважинной жидкости. Так как пружинные кольца грязесъемников 9 и 10 выполнены из высокопрочного и твердого материала, улавливаемые абразивные частицы не внедряются в материал колец и не воздействуют на трущиеся поверхности плунжера и цилиндра 5 насоса, за счет чего уменьшается износ пары плунжер-цилиндр. The presence of holes 12 allows you to unload the wipers 10 from the pressure of the column of well fluid. Since the spring rings of the wipers 9 and 10 are made of high strength and hard material, trapped abrasive particles are not embedded in the ring material and do not affect the friction surfaces of the plunger and pump cylinder 5, thereby reducing the wear of the plunger-cylinder pair.

Новые элементы конструкции, а именно новое выполнение грязесъемников в виде разрезных пружинных колец из высокопрочного материала, обеспечивают в совокупности с остальными элементами конструкции плунжера достижение общей поставленной задачи - повышение надежности работы плунжера и штангового скважинного насоса в целом. New structural elements, namely, the new design of wipers in the form of split spring rings made of high-strength material, provide, together with the remaining structural elements of the plunger, the achievement of the common task - improving the reliability of the plunger and the sucker rod pump as a whole.

Claims

A plunger, for example, a sucker rod pump, including wipers with discharge holes, characterized in that the wipers are made in the form of split spring rings of high strength material.