Свердловинний штанговий насос

Винахід відноситься до нафтової промисловості, зокрема до видобутку високов'язкої нафти з свердловин штанговими насосами. Відомий вставний свердловинний штанговий насос (Махмудов С.А. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважинных штанговых насосных установок, -Μ.:, Недра, 1997г., с.45-46), який містить циліндр, розміщені у ньому плунжер з нагнітальним клапаном і привідним штоком, закріплені на циліндрі посадочний ніпель і приймальний клапан, який використовують для відкачування високов'язкої нафти. Недоліком відомого насоса є високі гідравлічні втрати у приймальному клапані внаслідок суттєвого звуження його проточного каналу, що є причиною недостатнього заповнення циліндра насоса високов’язкою нафтою при обмеженому часі її всмоктування і додаткового загазування циліндра насоса, внаслідок чого зменшується ступінь наповнення циліндра насоса нафтою. Найбільш близьким за технічною суттю до пристрою, що заявляється, є свердловинний штанговий насос для відкачування високов'язкої нафти з низькою об'ємною подачею (деклараційний патент України на корисну модель №146 U, МПК6 F04В47/00, опубл. 30.04.98р., бюл. №2), у якому посадочний ніпель і приймальний клапан виконано ідентично відповідно посадочному ніпелю та приймальному клапану насосів підвищеної об'ємної подачі. Недоліком цього свердловинного штангового насоса є зависання запірної кульки у високов'язкій нафті під час ходу плунжера вниз, що є причиною несвоєчасного закриття приймального клапана і недостатнього заповнення циліндра нафтою. В основу винаходу поставлено завдання створити свердловинний штанговий насос, у якому за рахунок введення нових конструктивних елементів і їх розміщення досягається більш швидке закриття приймального клапана насоса, завдяки чому збільшується ступінь заповнення циліндра насоса нафтою. Поставлене завдання вирішується тим, що у свердловинному штанговому насосі, який містить циліндр, розміщений у ньому плунжер з нагнітальним клапаном і привідним штоком та закріплений на циліндрі посадочний ніпель і приймальний клапан, приймальний клапан виконано тарільчатим, під приймальним клапаном розміщено перегородку з осьовим каналом, тарілку приймального клапана обладнано стрижнем, кінець якого виконано у вигляді пера з гвинтовою робочою поверхнею, причому стрижень розміщено в осьовому каналі перегородки, у якій виконано додаткові проточні канали, розміщені по колу, концентричному осьовому каналу перегородки, а гвинтову робочу поверхню пера виконано у вигляді шнека. Суттєвими відмінними ознаками винаходу є те, що приймальний клапан виконано тарільчатим, під приймальним клапаном розміщено перегородку з осьовим каналом, тарілку приймального клапана обладнано стрижнем, кінець якого виконано у вигляді пера з гвинтовою робочою поверхнею, причому стрижень розміщено в осьовому каналі перегородки, у якій виконано додаткові проточні канали, розміщені по колу, концентричному осьовому каналу перегородки, а гвинтову робочу поверхню пера виконано у вигляді шнека. Виконання приймального клапана тарільчатим дозволяє збільшити прохідний переріз клапана, а також площу поверхні, на яку тисне стовп нафти під час закриття клапана. Розміщення під приймальним клапаном перегородки з осьовим каналом дозволяє чітко центрувати клапан у сідлі під час його посадки. Обладнання тарілки приймального клапана стрижнем, кінець якого виконано у вигляді пера з гвинтовою робочою поверхнею у вигляді шнека, забезпечує центрування стрижня і клапана у перегородці, обтікання нафтою і можливість провертання тарілки у потоці, що зменшує можливість промивання посадочної поверхні тарілки і сідла в одному місці. Крім того, гвинтова робоча поверхня пера у вигляді шнека забезпечує розкручування тарілки клапана під час руху нафти у місці розміщення пера і його укручування в нафту (за рахунок інерційних сил) при відсутності руху нафти, що пришвидшує посадку тарілки на сідло. Виконання у перегородці додаткових проточних каналів, розміщених по колу, концентричному осьовому каналу, забезпечує можливість перетікання нафти в порожнину циліндра під тарілкою і взаємодії гвинтової робочої поверхні пера з потоком нафти. Додаткову вагу на клапані, для його швидкого закривання, створюють вибором розмірів стрижня і шнека. На кресленні (фіг.) зображено схему свердловинного штангового насоса. Свердловинний штанговий насос складається з циліндра 1 у якому розміщено плунжер 2 з нагнітальним клапаном 3 і привідним штоком 4. Зверху на циліндрі 1 закріплено посадочний ніпель 5. У нижній частині циліндра 1 розміщено приймальний клапан 6, який включає корпус 7, тарілку 8, сідло 9. Тарілку 8 обладнано стрижнем 10, кінець якого виконано у вигляді пера 11 з гвинтовою робочою поверхнею у вигляді шнека. Стрижень 10 розміщено в осьовому каналі перегородки 12, у якій виконано додаткові проточні канали 13, розміщені по колу, концентричному осьовому каналу перегородки 12. Циліндр 1 розміщають у колоні насосно-компресорних труб (НКТ) 14. Свердловинний штанговий насос працює наступним чином. Циліндр 1 насоса з розміщеним у ньому плунжером 2 з нагнітальним клапаном 3 і приймальним клапаном 4 на привідному штоці 4, з'єднаному з колоною насосних штанг (умовно не показано), спускають у колону НКТ 14 до посадки ніпеля 5. Верстатом-гойдалкою, розміщеною на усті свердловини (умовно не показано), через колону насосних штанг свердловинний штанговий насос приводять у дію. Під час руху плунжера 2 вверх нагнітальний клапан 3 закривається і відбувається всмоктування нафти у циліндр 1 насоса. При цьому нафта проходить через корпус 7, проточні канали 13 і піднімає тарілку 8 з сідла 9. Під час руху високов'язкої нафти у корпусі 7 після підйому тарілки 8 з сідла 9 нафта взаємодіє з гвинтовою робочою поверхнею пера 11 і через стрижень 10, розміщений в осьовому каналі перегородки 12, обертає тарілку 8. У верхній мертвій точці руху плунжера 2 всмоктування нафти у циліндр 1 насоса припиняється. Тарілка 8 за рахунок сил інерції продовжує обертатись навколо своєї осі. Обертання тарілки 8 під дією потоку нафти забезпечує її посадку у сідло 9 кожен раз в іншому місці, що сприяє рівномірному зношуванню робочих поверхонь сідла 9 і тарілки 8 під час роботи приймального клапана 6. Під час обертання гвинтова робоча поверхня пера 11, виконана у вигляді шнека, взаємодіє з високов'язкою нафтою і вкручує перо 11 у нафту, яка вже не рухається. Це сприяє, через стрижень 10, переміщенню тарілки 8 вниз і закриттю приймального клапана 6. Під час ходу плунжера 2 вниз приймальний клапан 6 закривається, нагнітальний клапан 3 відкривається, забезпечуючи наповнення плунжера 2 насоса нафтою. Технічний результат від використання свердловинного штангового насоса досягається за рахунок швидкого закриття приймального клапана насоса, що у свою чергу сприяє повному наповненню циліндра насоса і збільшенню дебіту нафти з свердловини.