RU2581289C1

RU2581289C1 - Rodless borehole pump

Info

Publication number: RU2581289C1
Application number: RU2015103291/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Александрович Козлов; Альфред Файзрахманович Садыков
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2015-02-02
Publication date: 2016-04-20

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil producing industry and can be applied for well oil extraction by well pumps. Rodless pump 1 is installed on submersible motor 2. Pump consists of cylinder 3, hollow plunger 4, pump stick 5. Upper part of cylinder is equipped with retaining valve, containing valve body 6 with seat 7 in its lower part. In retaining valve shutoff element 8 is arranged with relative longitudinal mobility and with longitudinal centering ribs 9. Hollow plunger 4 is arranged in cylinder 3 on mandrel 10 equipped with hardened seat ring 11. Bottom of hollow plunger 4 is furnished with hardened bushing 12. Pump stick 5 connects submersible motor 2 with mandrel 10. Stick 13 is attached to upper part of mandrel 10 and passes through inner cavity of shutoff element 8, with possibility of sealing gaps between them.

EFFECT: improved operational reliability.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, может быть использовано для скважинной добычи нефти бесштанговыми насосными установками (нижний привод насоса), в частности для эксплуатации скважин с наклонно-направленными и боковыми стволами.The invention relates to the oil industry, can be used for downhole oil production with rodless pumping units (lower pump drive), in particular for the operation of wells with directional and sidetracks.

Известна бесштанговая скважинная насосная установка, содержащая погружные насосные устройства возвратно-поступательного действия, расположенные с интервалом по колонне насосных труб. Каждое устройство состоит из линейного электродвигателя и насоса. Каждый линейный электродвигатель соединен электрическим кабелем со станцией управления для обеспечения теплового и электромагнитного воздействия на добываемую скважинную продукцию. КПД каждого из погружных насосных устройств незначительно (патент RU №2403445 F04В 47/06, опубл. 10.11.2010 г.).Known rodless borehole pumping unit containing submersible pumping devices reciprocating, located at intervals along the column of pumping pipes. Each device consists of a linear electric motor and a pump. Each linear electric motor is connected by an electric cable to the control station to provide thermal and electromagnetic effects on the produced well products. The efficiency of each of the submersible pumping devices is negligible (patent RU No. 2403445 F04B 47/06, published on November 10, 2010).

Известен также «Скважинный плунжерный насос», содержащий плунжер, соединенный со штангой привода, и цилиндр. Плунжер и цилиндр снабжены шариковыми клапанами. Клапан цилиндра установлен выше плунжера. Шарики клапанов подпружинены с помощью прижимных элементов. Недостатком данной конструкции является то, что шариковый клапан установлен в нижней части плунжера, что ведет к увеличению полости между клапанами, при верхнем положении плунжера, называемом «мертвым пространством». Такая полость может привести к полному «запиранию» насоса за счет образования газовой шапки под верхним шариковым клапаном. Кроме того, пружинные элементы не отличаются надежностью при работе в агрессивной среде пластового флюида (патент РФ №96619, F04В 47/06, опубл. 10.08.2010 г.).Also known is a "Borehole plunger pump" containing a plunger connected to the actuator rod and a cylinder. The plunger and cylinder are equipped with ball valves. The cylinder valve is installed above the plunger. Balls of valves are spring-loaded with clamping elements. The disadvantage of this design is that the ball valve is installed in the lower part of the plunger, which leads to an increase in the cavity between the valves, with the upper position of the plunger, called the "dead space". Such a cavity can lead to a complete “locking” of the pump due to the formation of a gas cap under the upper ball valve. In addition, the spring elements are not reliable when working in an aggressive environment of formation fluid (RF patent No. 966619, F04B 47/06, published on 08/10/2010).

Прототипом заявляемого технического решения является бесштанговый скважинный насос, содержащий плунжер и цилиндр, снабженные шариковыми клапанами, шток плунжера выполнен с возможностью соединения с погружным двигателем, расположенным ниже насоса, шариковый клапан плунжера является всасывающим и установлен на конце плунжера, обращенном к шариковому клапану цилиндра, являющимся нагнетательным, конец плунжера выполнен с возможностью подведения его вплотную к клапану цилиндра (патент РФ №2525060 F04В 47/06, опубл. 10.08.2014 г.).The prototype of the claimed technical solution is a rodless borehole pump containing a plunger and a cylinder equipped with ball valves, the plunger rod is made with the possibility of connection with a submersible motor located below the pump, the plunger ball valve is suction and is installed on the end of the plunger facing the cylinder ball valve, which is discharge, the end of the plunger is made with the possibility of bringing it close to the cylinder valve (RF patent No. 2525060 F04B 47/06, publ. 08/10/2014).

Недостатками такой конструкции насоса являются: незначительная пропускная способность шариковых клапанов, а межклапанное пространство зависит от столба жидкости в скважине.The disadvantages of this pump design are: low throughput of ball valves, and the inter-valve space depends on the column of fluid in the well.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение эксплуатационной надежности насоса.The technical task of the invention is to increase the operational reliability of the pump.

Технический результат достигается тем, что в скважинном насосе, содержащем цилиндр, полый плунжер, шток с возможностью соединения с погружным двигателем, расположенным ниже насоса, отличающемся тем, полый плунжер размещен в цилиндре на оправке с возможностью ограниченного продольного перемещения, при этом низ оправки оснащен упрочненным кольцевым седлом, а нижняя кромка полого плунжера снабжена упрочненной втулкой, герметично взаимодействующей с упрочненным кольцевым седлом при ходе оправки вверх, при этом верхняя часть цилиндра оснащена клапаном удерживающим, содержащим корпус клапана с седлом в его нижней части, запорный элемент с продольными центрирующими ребрами и внутренней полостью, сквозь который проходит шток, связанный с верхней частью оправки, длина которого равна или больше длины хода насоса, с возможностью герметичного взаимодействия внутренней поверхности запорного элемента и наружной поверхности штока, а низ запорного элемента выполнен с возможностью герметичного взаимодействия с седлом при ходе штока с оправкой вниз.The technical result is achieved in that in a borehole pump containing a cylinder, a hollow plunger, a rod with the ability to connect with a submersible motor located below the pump, characterized in that the hollow plunger is placed in the cylinder on the mandrel with the possibility of limited longitudinal movement, while the bottom of the mandrel is equipped with a reinforced annular seat, and the lower edge of the hollow plunger is equipped with a hardened sleeve that tightly interacts with the hardened annular seat when the mandrel is upward, while the upper part of the cylinder is equipped with with a holding valve containing a valve body with a seat in its lower part, a locking element with longitudinal centering ribs and an internal cavity through which a rod is connected, connected to the upper part of the mandrel, the length of which is equal to or greater than the stroke length of the pump, with the possibility of tight interaction of the inner surface the locking element and the outer surface of the rod, and the bottom of the locking element is made with the possibility of tight interaction with the seat during the stroke of the rod with the mandrel down.

Новым является то, что клапанные узлы не содержат пары «седло-шарик», а используемые клапанные узлы имеют пропускную способность, более значительную, чем вышеупомянутые пары, кроме того. такие клапанные узлы работают принудительно. Таким образом, насос такой конструкции работоспособен, как на высоковязкой скважинной продукции, так и на нефтях с высоким газовым фактором.What is new is that the valve assemblies do not contain a saddle-ball pair, and the valve assemblies used have a throughput greater than the aforementioned pairs, in addition. such valve assemblies work forcibly. Thus, a pump of this design is operable both in highly viscous well products and in oils with a high gas factor.

На фиг. 1 представлена схема бесштангового скважинного насоса (продольный разрез); на фиг. 2 - сечение А-А клапана удерживающего; на фиг. 3 - сечение Б-Б полого плунжера с оправкой.In FIG. 1 is a diagram of a rodless borehole pump (longitudinal section); in FIG. 2 - section aa holding valve; in FIG. 3 - section BB of the hollow plunger with a mandrel.

Бесштанговый скважинный насос 1 в сборе установлен на погружном двигателе 2. Бесштанговый скважинный насос состоит из цилиндра 3, полого плунжера 4, штока насоса 5. Верхняя часть цилиндра оснащена клапаном удерживающим, содержащим корпус клапана 6 с седлом 7 в его нижней части. В клапане удерживающем размещен с относительной продольной подвижностью запорный элемент 8 с продольными центрирующими ребрами 9. Полый плунжер 4 размещен в цилиндре 3 на оправке 10, оснащенной упрочненным седлом кольцевым 11. Низ полого плунжера 4 оснащен упрочненной втулкой 12. Шток насоса 5 связывает погружной двигатель 2 с оправкой 10. Шток 13 прикреплен к верхней части оправки 10 и проходит через внутреннюю полость запорного элемента 8 с возможностью герметизации зазоров между ними.The rodless borehole pump 1 assembly is mounted on a submersible motor 2. The rodless borehole pump consists of a cylinder 3, a hollow plunger 4, a pump rod 5. The upper part of the cylinder is equipped with a holding valve containing a valve body 6 with a seat 7 in its lower part. A locking element 8 with longitudinal centering ribs 9 is arranged in the holding valve with relative longitudinal mobility. The hollow plunger 4 is placed in the cylinder 3 on the mandrel 10 equipped with a reinforced annular seat 11. The bottom of the hollow plunger 4 is equipped with a reinforced sleeve 12. The pump rod 5 couples the submersible motor 2 with a mandrel 10. The rod 13 is attached to the upper part of the mandrel 10 and passes through the internal cavity of the locking element 8 with the possibility of sealing the gaps between them.

Работает насос следующим образом.The pump operates as follows.

Бесштанговый скважинный насос 1 с погружным двигателем 2 спускают в скважину на определенную глубину так, чтобы насос располагался выше погружного двигателя 2 с возможностью подачи электропитания. При ходе штока насоса 5 вверх полый плунжер 4 смещается вниз вдоль оправки 10, жестко связанной со штоком насоса 5 и штоком 13, до упора упрочненной втулки 12 в седло кольцевое 11 с герметизацией зоны контакта. При этом порция скважинной жидкости из полости цилиндра 3 перетекает в полость насосных труб выше принудительно открытого удерживающего клапана (8, 9) за счет сил трения между штоком 13 и внутренней герметизируемой полостью запорного элемента 8.The rodless borehole pump 1 with a submersible motor 2 is lowered into the well to a certain depth so that the pump is located above the submersible motor 2 with the possibility of power supply. When the pump rod 5 moves upward, the hollow plunger 4 moves down along the mandrel 10, which is rigidly connected with the pump rod 5 and rod 13, until the hardened sleeve 12 stops in the annular seat 11 with sealing of the contact zone. At the same time, a portion of the borehole fluid from the cavity of the cylinder 3 flows into the cavity of the pumping pipes above the forced-open holding valve (8, 9) due to the friction forces between the stem 13 and the internal sealable cavity of the shut-off element 8.

При ходе штока 13 вниз, полый плунжер 4 смещается вверх вдоль оправки 10, втулка упрочненная 12 полого плунжера 4 отходит от седла кольцевого 11, скважинная жидкость имеет возможность заполнить полость цилиндра 2, при открытом заборном клапане (4, 10, 11, 12). При этом верхний удерживающий клапан (8, 9) принудительно закрыт, опорная поверхность запорного элемента 8 упирается в седло 7, герметизируя зону контакта этих поверхностей.When the rod 13 moves down, the hollow plunger 4 moves up along the mandrel 10, the reinforced sleeve 12 of the hollow plunger 4 moves away from the seat ring 11, the borehole fluid has the ability to fill the cavity of the cylinder 2, with the intake valve open (4, 10, 11, 12). In this case, the upper holding valve (8, 9) is forcibly closed, the supporting surface of the locking element 8 abuts against the seat 7, sealing the contact zone of these surfaces.

Клапанные узлы такой конструкции опробованы в промысловых условиях и подтвердили свою работоспособность.Valve assemblies of this design have been tested in the field and have confirmed their performance.

Таким образом, заявляемое техническое решение позволит значительно повысить эффективность таких насосов как на высоковязкой нефти, так и на нефти с высоким газовым фактором.Thus, the claimed technical solution will significantly improve the efficiency of such pumps as highly viscous oil, and oil with a high gas factor.

Claims

A rodless borehole pump containing a cylinder, plunger, rod with the possibility of connection with a submersible motor located below the pump, characterized in that the hollow plunger is placed in the cylinder on the mandrel with the possibility of limited longitudinal movement, while the bottom of the mandrel is equipped with a reinforced annular seat, and the lower edge the hollow plunger is equipped with a hardened sleeve, tightly interacting with the hardened annular seat during the mandrel upward, while the upper part of the cylinder is equipped with a holding valve, containing we hold the valve body with a seat in its lower part, a locking element with longitudinal centering ribs and an internal cavity through which a rod passes, connected to the upper part of the mandrel, the length of which is equal to or greater than the pump stroke length, with the possibility of tight interaction of the internal surface of the locking element and the outer the surface of the rod, and the bottom of the locking element is made with the possibility of tight interaction with the saddle during the course of the rod with the mandrel down.