RU41810U1

RU41810U1 - Borehole PUMP PUMP FOR PRODUCING PLASTIC LIQUIDS

Info

Publication number: RU41810U1
Application number: RU2003135938/20U
Authority: RU
Inventors: А.А. Кузьминых; М.А. Кузьминых
Original assignee: Кузьминых Алексей Александрович; Кузьминых Максим Алексеевич
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2004-11-10

Abstract

Скважинный штанговый насос относится к технике добычи нефти. Задачей полезной модели является повышение надежности, работы насоса. Сущность полезной модели: Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр 1, герметизирующий узел 4,установленный в цилиндре плунжер 2 с полым штоком 3,верхнюю камеру 6 в которой установлен обратный клапан 7, сообщающий камеру с затрубным пространством и нижнюю камеру 9 с всасывающим клапаном 10 установленным в нижней части цилиндра 1 и нагнетательным клапаном 11, установленным в плунжере 2. Новым является то, что в верхней камере 6 под обратным клапаном 7 установлен дополнительный клапан - компенсатор 8, сообщающий камеру 6 с затрубным пространством.A well sucker rod pump is an oil recovery technique. The objective of the utility model is to increase the reliability and operation of the pump. The essence of the utility model: A borehole sucker rod pump comprising a cylinder 1, a sealing assembly 4, a plunger 2 with a hollow stem 3 installed in the cylinder, an upper chamber 6 in which a check valve 7 is installed, which communicates with the annulus and the lower chamber 9 with the suction valve 10 installed in the lower part of the cylinder 1 and the discharge valve 11 installed in the plunger 2. New is that in the upper chamber 6 under the check valve 7 there is an additional valve - compensator 8, which communicates the chamber 6 with the annulus ohm

Description

Скважинный штанговый насос для добычи пластовых жидкостей.Well sucker rod pump for the extraction of formation fluids.

Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам.The utility model relates to techniques for oil production, in particular to downhole sucker rod pumps.

Известен скважинный штанговый насос двойного действия с приводом от станка качалки, содержащий цилиндр, установленный в нем плунжер со штоком, имеющие общий проходной канал, и герметизирующий узел, образующие в цилиндре верхнюю, сообщенную всасывающим клапаном с затрубным пространством скважины ,и нижнюю, сообщенную с полостью колонны насосно-компрессорных труб упомянутым проходным каналом при проходе плунжера со штоком вниз, камеры, а также нагнетательный клапан.A well-known double-acting sucker-rod pump driven by a rocking machine, containing a cylinder, a plunger with a rod installed in it, having a common passage channel, and a sealing assembly, forming in the cylinder the upper, communicated by the suction valve with the annulus of the well, and the lower, communicated with the cavity tubing strings with said passage through the passage of the plunger with the stem down, the chamber, and also the discharge valve.

При ходе плунжера вниз жидкость из затрубного пространства поступает в этом насосе в верхнюю камеру насоса, а жидкость нижней камеры нагнетается в насосные трубы. При ходе плунжера вверх жидкость из скважины поступает в нижнюю камеру, а жидкость из верхней камеры нагнетается в полость насосно-компрессорных труб.(См. Ав. Св. СССР № 578488 кл. Р 04 В 47/02,1976.).When the plunger moves down, fluid from the annulus enters this pump into the upper chamber of the pump, and the liquid of the lower chamber is pumped into the pump tubes. When the plunger moves upward, fluid from the well enters the lower chamber, and fluid from the upper chamber is pumped into the cavity of the tubing. (See Av. St. USSR No. 578488 class P 04 B 47 / 02.1976.).

Недостаток известной конструкции насоса состоит в том, что максимальная нагрузка на станок-качалку складывается из веса штанговой колоны и веса столба жидкости, расположенного над плунжером, что делает нерентабельным увеличение глубины спуска таких насосов, так как при этом мощность, затрачивается на подъем жидкости, увеличивается, а производительность насоса падает.A disadvantage of the known pump design is that the maximum load on the pumping unit is the sum of the weight of the rod column and the weight of the liquid column located above the plunger, which makes it unprofitable to increase the depth of descent of such pumps, since the power spent on lifting the liquid increases , and pump performance drops.

Наиболее близким решением к заявляемому является скважинный штанговый насос для добычи пластовых жидкостей, содержащий цилиндр, герметизирующий узел, поршень с полым штоком, пропущенный через уплотнительный элемент, размещенную под поршнем нижнюю камеру с приемным клапаном, установленным в нижней части цилиндра, и нагнетательным клапаном в поршне, размещенную над поршнем верхнюю The closest solution to the claimed is a well sucker rod pump for producing formation fluids, containing a cylinder, a sealing unit, a piston with a hollow rod, passed through a sealing element located under the piston lower chamber with a receiving valve installed in the lower part of the cylinder, and a discharge valve in the piston placed above the piston top

камеру, в которой установлен обратный клапан, сообщающий камеру с затрубным пространством,(См. Ав. св. СССР № 1721299, МПК⁵, F 04 B 47/02, от. 23.03.92.).a chamber in which a check valve is installed communicating the chamber with the annulus (See Av. St. USSR No. 1721299, IPC ⁵ , F 04 B 47/02, dated 23.03.92.).

Недостатком данной конструкции является, то что при ходе поршня вниз в верхней части цилиндра закрывается обратный клапан, сообщенный входом с над поршневой камерой и выходом с затрубным пространством, а как известно жидкость несжимаема, то произойдет затруднение хода штанговой колонны вниз, либо зависание при малом содержании углеродной смеси газа и незначительных утечках жидкости в уплотнительном соединении, что снижает надежность работы насоса.The disadvantage of this design is that when the piston moves down at the top of the cylinder, the non-return valve closes, connected by an inlet with above the piston chamber and an outlet with annulus, and as you know, the fluid is incompressible, then the rod string will be difficult to move down, or freeze at low content carbon gas mixture and minor fluid leaks in the sealing joint, which reduces the reliability of the pump.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы скважинного штангового насоса при одновременном снижении максимальной нагрузки, действующих на станок-качалку при подъеме жидкости из скважины.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of the downhole sucker rod pump while reducing the maximum load acting on the rocking machine when lifting fluid from the well.

Поставленная задача решается за счет того, что в отличие от известного скважинного штангового насоса, содержащего цилиндр, герметизирующий узел, установленный в цилиндре плунжер с полым штоком, образующий с цилиндром две камеры: верхнюю, в которой установлен обратный клапан, сообщающий камеру с затрубным пространством, и нижнюю камеру с всасывающим клапаном, установленным в нижней части цилиндра.и нагнетательным клапаном, установленным в плунжере, в верхней камере под обратным клапаном установлен дополнительный клапан-компенсатор, сообщающий камеру с затрубным пространством.The problem is solved due to the fact that, in contrast to the well-known sucker-rod pump containing a cylinder, a sealing assembly, a hollow rod plunger installed in the cylinder, forming two chambers with the cylinder: the upper one, in which there is a check valve communicating with the annulus, and a lower chamber with a suction valve installed in the lower part of the cylinder. And a pressure valve installed in the plunger, in the upper chamber under the check valve, an additional compensating valve is installed, soo -rotating chamber annulus.

Установка клапана-компенсатора позволяет при ходе плунжера вниз обеспечит плавность хода штанговой колонны, что позволит регулировать давление, в верхней камере компенсируя давление веса столба жидкости, что снимает нагрузку на штанги и повышает надежность работы насоса.The installation of a compensating valve allows the plunger to move smoothly down the rod string, which allows you to adjust the pressure in the upper chamber to compensate for the pressure of the weight of the liquid column, which removes the load on the rods and increases the reliability of the pump.

Для обеспечения возможности эксплуатации скважины с негерметичной эксплуатационной колонной без проведения ремонтно-изоляционных работ и переходе на нижележащие продуктивные горизонты без отсечения To ensure the possibility of operating a well with an unpressurized production string without carrying out repair and insulation works and switching to underlying productive horizons without clipping

вышележащих пластов в верхней камере скважинного штангового насоса выше обратного клапана установлен пакер.overlying strata in the upper chamber of the downhole sucker rod pump above the check valve installed packer.

На фиг.1 схематично изображен скважинный штанговый насос, на фиг.2 -вариант выполнения насоса.Figure 1 schematically shows a downhole sucker rod pump, figure 2 is a variant of the pump.

Скважинный штанговый насос содержит корпус в виде цилиндра 1,в котором возвратно - поступательно движется плунжер 2 с полым штоком 3,соединенный через герметизирующий узел в качестве которого может быть использован, например, скважинный штанговый насос меньшего диаметра 4 с автосцепом 5, и образующий в паре с цилиндром две камеры :верхнюю 6 сообщенную с затрубным пространством посредством обратного клапана 7 и клапана - компенсатора 8 и нижней камеры 9, сообщенную всасывающим клапаном 10, установленным в нижней части цилиндра 1, с затрубным пространством и нагнетательным клапаном 11, установленным в плунжере 2, с полостью насосно-компрессорных труб 12 общим для плунжера 2 со штоком 3 проходным каналом 13.Насос содержит также сливной клапан 14.The borehole sucker rod pump includes a housing in the form of a cylinder 1, in which the plunger 2 moves with a hollow rod 3, which is connected through a sealing unit, for example, a borehole sucker rod pump of smaller diameter 4 with an automatic coupler 5, and forming in pair there are two chambers with the cylinder: the upper 6 communicating with the annular space by means of a check valve 7 and the compensating valve 8 and the lower chamber 9, communicated by the suction valve 10 installed in the lower part of the cylinder 1, with the annular transtvom and discharge valve 11 mounted in the plunger 2 with the cavity tubing 12 common to the plunger 2 and rod 3 13.Nasos passageway also includes a drain valve 14.

В варианте выполнения насоса (фиг.2) в верхней камере 6 выше обратного клапана 7 установлен пакер 15.In an embodiment of the pump (FIG. 2), a packer 15 is installed in the upper chamber 6 above the check valve 7.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.Downhole sucker rod pump operates as follows.

При ходе плунжера 2 со штоком 3 вверх давление в нижней камере 9 снижается до величины давления на входе в насос, открывается всасывающий клапан 10, и жидкость из скважины поступает в полость цилиндра 1, нагнетательный клапан закрыт. При этом в верхней камере 6 клапан компенсатор закрыт 8, а открыт обратный клапан 7 и на плунжер 2 действует компенсирующая сила, направленная вверх и равная произведению площади кольцевого сечения верхней камеры 6 на разность давлений на приеме насоса и разрежения в верхней камере.During the course of the plunger 2 with the rod 3 upward, the pressure in the lower chamber 9 decreases to the pressure at the inlet to the pump, the suction valve 10 opens, and the fluid from the well enters the cavity of the cylinder 1, the pressure valve is closed. At the same time, in the upper chamber 6, the compensator valve is closed 8, and the check valve 7 is open and the compensating force acting on the plunger 2 is directed upward and equal to the product of the annular cross-sectional area of the upper chamber 6 and the pressure difference between the pump intake and the vacuum in the upper chamber.

При ходе плунжера 2 вниз всасывающий клапан 10 закрывается и давление в полости насосно-компрессорных труб 12 возрастает до величины давления на выходе из насоса, после чего открывается нагнетательный клапан 11,и жидкость вытесняется из нижней камеры 9 в полость насосно-компрессорных When the plunger 2 moves down, the suction valve 10 closes and the pressure in the cavity of the tubing 12 increases to the pressure at the outlet of the pump, after which the discharge valve 11 opens, and the liquid is forced out of the lower chamber 9 into the cavity of the tubing

труб 12. При этом в верхней камере 6 обратный клапан закрыт, клапан компенсатор 8 (отрегулирован на давление веса столба жидкости Открывается в тот момент, когда давление в верхней камере достигло давления веса столба жидкости, действует компенсирующая сила, направленная вверх и равная произведению площади кольцевого сечения верхней камеры 6 на разность давлений на выходе из насоса и разрежения в верхней камере 6.Сливной клапан 14 предназначен для слива жидкости из полости насосно-компрессорных труб 12 при подъеме в процессе производства текущего и капитального ремонта скважины.12. In this case, the check valve in the upper chamber 6 is closed, the compensator valve is 8 (adjusted to the pressure of the liquid column weight. It opens at the moment when the pressure in the upper chamber reaches the pressure of the liquid column weight, a compensating force acting upward and equal to the product of the annular area section of the upper chamber 6 on the pressure difference at the outlet of the pump and the vacuum in the upper chamber 6. The drain valve 14 is designed to drain the fluid from the cavity of the tubing 12 when lifting during production present and workover.

Скважинный штанговый насос с пакером (фиг.2) работает аналогично, но при этом пакер 15 разобщает межколонное пространство эксплуатационной колонны с продуктивным пластом и приемом насоса, что препятствует поступлению обводненного флюида из интервала не герметичности эксплуатационной колонны или обводненного выше лежащего пласта(горизонта).The well sucker-rod pump with a packer (Fig. 2) works similarly, but at the same time, the packer 15 divides the annular space of the production string with the reservoir and the pump intake, which impedes the flow of the flooded fluid from the leakage interval of the production string or the waterlog above the underlying formation (horizon).

Использование скважинного штангового насоса позволит уменьшить количество аварий из-за снижения частоты обрыва колонны и обеспечит увеличение допустимой глубины спуска штангового насоса в скважину путем обеспечения следящего принципа гидравлической компенсации нагрузок на штанги, что даст возможность добывать пластовые жидкости глубинно-насосным способом из глубокозалегающих пластов и повысить надежность глубинно-насосной добычи во всех скважинах независимо от их глубины, а также позволит эксплуатировать скважины с негерметичной эксплуатационной колонной.The use of a downhole sucker rod pump will reduce the number of accidents due to a decrease in the breakage rate of the string and will increase the allowable depth of descent of the sucker rod pump into the well by providing the following principle of hydraulic compensation of the rod loads, which will make it possible to extract formation fluids by a deep-pumping method from deep-seated formations and increase reliability of downhole pumping in all wells, regardless of their depth, and will also allow to operate wells with leaks th production casing.

Claims

1. A downhole sucker rod pump for producing formation fluids, comprising a cylinder, a sealing assembly, a plunger with a hollow rod installed in the cylinder, forming two chambers with the cylinder: the upper one, in which there is a check valve communicating with the annulus and the lower chamber with a suction valve installed in the lower part of the cylinder and the discharge valve installed in the plunger, characterized in that in the upper chamber under the check valve an additional compensating valve is installed, which communicates the camera with ruby space.

2. The well pump according to claim 1, characterized in that a packer is installed in the upper chamber above the check valve.