Свердловинний штанговий насос для відкачування високов’язкої пластової нафти

Свердловинний штанговий насос для відкачування високов’язкої нафти, який містить циліндр, розміщені в ньому плунжер з нагнітальним клапаном і привідним штоком та закріплений на циліндрі приймальний клапан, який містить прохідний корпус і встановлені в ньому запірний елемент, гніздо запірного елемента і обмежувач переміщення запірного елемента, який відрізняється тим, що запірний елемент і його гніздо виконані у вигляді порожнистої золотникової циліндричної пари, циліндр якої закріплений на циліндрі насоса, а золотник встановлений в циліндрі з можливістю зворо A (54) СВЕРДЛОВИННИЙ ШТАНГОВИЙ НАСОС ДЛЯ ВІДКАЧУВАННЯ ВИСОКОВ'ЯЗКОЇ ПЛАСТОВОЇ НАФТИ 38428 женні тиску на 1 ат. При гідравлічних втрата х у клапані 20-30 ат в циліндрі додатково виділяється до 20-30 м 3 газу. Виділення газу із ВПН безпосередньо в циліндрі насоса додатково зменшує ступінь його наповнення рідкою фазою. Вказані недоліки обумовлюють зменшення об'ємної подачі СШН. Великі ударні навантаження на запірний кульковий елемент і його прохідне гніздо під дією гідростатичного тиску відкачуваної нафти в мить закриття клапана. Наприклад, при відкачуванні нафти з глибини 2000 м сила удару кульки до гнізда становить до 1000-1500 кГс (в залежності від типорозміру насоса), а протягом доби здійснюється 7-8 тисяч таких ударів (згідно такту робочого СШН). Вказаний недолік обумовлює підсилення руйнування контактної поверхні кульки і її гнізда, а також повне їх руйн ування, що призводить до додаткового зменшення об'ємної подачі насосів і експлуатаційної надійності, а також до збільшення експлуатаційних витрат коштів на ліквідацію вказаних недоліків, які пов'язані з необхідністю проведення недоцільних спуско-підйомних операцій по заміні спрацьованих СШН і використанні нових СШН. Вартість однієї спуско-підйомної операції по заміні СШН з глибиною його підвіски на 2000 м становить 10-15 тис.грн. Суттю винаходу є те, щоб створити такий СШН для відкачування високов'язкої пластової нафти, в якому введення нових конструктивних елементів і їх взаємне розміщення дало б можливість суттєво збільшити його об'ємну подачу, підвищити експлуатаційну надійність і зменшити експлуатаційні витрати коштів. Суть винаходу полягає в тому, що свердловинний штанговий насос для відкачування високов'язкої нафти, який містить циліндр, розміщені в ньому плунжер з нагнітальним клапаном і привідним штоком та закріплений на циліндрі приймальний клапан, який містить прохідний корпус і встановлені в ньому запірний елемент, гніздо запірного елемента і обмежувач переміщення запірного елемента, який відрізняється тим, що запірний елемент і його гніздо виконані у вигляді порожнистої золотникової циліндричної пари, циліндр якої закріплений на циліндрі насоса, а золотник встановлений в циліндрі з можливістю зворотнопоступального і гідравлічно-щільного переміщення в ньому, причому в середній частині циліндра і золотника виконані радіальні приймальні канали, які розміщені таким чином, що при крайньому нижньому положенні золотника вони знаходяться під радіальними приймальними гідравлічними каналами циліндра, а при крайньому верхньому положенні золотника вони є суміщеними з радіальними приймальними каналами циліндра, і в нижній частині циліндра виконані зливні канали, які гідравлічне сполучають підзолотникову порожнину з порожниною свердловини при переміщені золотника вверх і закриваються ним при приближенні золотника до крайнього нижнього положення, а на верхньому і нижньому кінцях циліндра закріплені прохідні обмежувачі переміщення золотника вверх і вниз і на нижньому кінці золотника закріплено вантаж з можливістю його переміщення в обмежувачі, причому вантаж утворює з ним кільцевий дросельний канал, який гідравлічно сполучений з поро жниною циліндра приймального клапана і порожниною свердловини. На рисунку показано конструктивнотехнологічну схему роботи заявленого СШН, де на фіг. 1 показано розміщення його робочих елементів у закритому (вихідному) положенні, яка відповідає крайньому нижньому положенню плунжера СШН, а на фіг. 2 - у відкритому положенні, яке відповідає такту всмоктування СШН (при ході його плунжера вверх). СШН містить циліндр 1, в якому встановлені плунжер 2 з нагнітальним клапаном 3 і привідним штоком 4. Знизу на циліндрі 1 закріплений приймальний клапан, який містить циліндр 5 з розміщеним в ньому золотником 6, до якого знизу приєднано вантаж 7. Циліндр 5 закріплений на циліндрі 1 з допомогою прохідного обмежувача 8 ходу золотника 6 вверх, а на нижньому кінці циліндра 5 закріплено прохідний обмежувач 9 ходу золотника 6 вниз, який з вантажем 7 утворює кільцевий дросельний канал 10. У стінці циліндра 5 виконані радіальні приймальні гідравлічні канали 11 і зливні канали 12, а в стінці золотника 6 виконані радіальні приймальні гідравлічні канали 13, причому канали 11, 12 і 13 розміщені таким чином, що при крайньому нижньому положенні золотника 6 канал 13 знаходиться під каналом 11 і канал 12 під каналом 13, а при крайньому верхньому положенні золотника 6 канали 11 і 13 є суміщеними і канал 12 знаходиться під золотником 6. Робота СШН здійснюється слідуючим чином: У вихідному положенні (фіг. 1) плунжер 2 СШН і золотник 6 з вантажем 7 знаходяться в крайніх нижніх положеннях. При цьому канали 11 і 12 є гідравлічно щільно закриті золотником 6, внаслідок чого відкачувана нафта не поступає в СШН із свердловини і не зливається з нього в свердловину, а всередині циліндра 6 діє високий тиск нагнітання Рн відкачуваної нафти і ззовні циліндра 6 діє понижений тиск Рс у свердловині (на рівні приймального клапана). При ході плунжера 2 СШН вверх (такт всмоктування в його циліндр) клапан 3 закривається, завдяки чому тиск під плунжером 2 зменшується до значення меншого тиску Рс у свердловині і рівновага дії сил тисків на золотник 6 порушується. В результаті золотник 6 переміщається вверх до упору його торця з обмежувачем 8, забезпечуючи тим самим суміщення каналів 11 і 13 і можливість надходження через них відкачуваної нафти в циліндр СШН. Одночасно нафта із свердловини під тиском Рс надходить також у порожнину 14 через канали 12 і 10. В процесі всмоктування тиск Рн є меншим від тиску Рс на величину деяких втрат DР тиску в каналах 11 і 13, які визначаються їх розмірами і в'язкістю нафти. Завдяки перепаду DР тисків золотник 6 з вантажем 7 утримується у верхньому положенні, забезпечуючи всмоктування нафти через канали 11 і 13. Необхідна величина DР складає всього декілька атмосфер, наприклад, 3-5, що на відміну від втрати тиску у приймальному клапані відомого СШН є кратно меншим і забезпечує відповідно більший ступінь наповнення насоса рідкою фазою, зменшує загазування насоса, і, як наслідок, збіль 2 38428 шує його об'ємну подачу. Вказана величина перепаду тиску досягається тим, що циркуляційний канал клапану є максимально спрямлений (циліндричний) і в ньому відсутні інші деталі. При ході плунжера 2 СШН вниз золотник 6 з вантажем 7 під власною вагою миттєво переміщається вниз і закриває канал 11, внаслідок чого його подальше переміщення вниз здійснюється також і під дією тиску Рн стовпа відкачуваної нафти. При цьому нафта із підзолотникової порожнини 14 виштовхується через канал 12 в свердловину, а після переміщення золотника 6 до рівня h-h, який відповідає повному закриттю золотником канала 12. Швидкість витікання нафти із порожнини 14 різко зменшується завдяки тому, що вона витікає тільки через дросельний канал 10, розмір якого є кратно меншим від розміру каналу 12. Завдяки різкому зменшенню швидкості витікання нафти через канал 10 різко зменшується швидкість переміщення золотника 6 в кінці його переміщення вниз, що забезпечує практично безударне контактування з обмежувачем 9, що забезпечує підвищення експлуатаційної надійності і, відповідно, обумовлює зменшення експлуатаційних витрат коштів. 3 38428 Фіг. 1 Фіг. 2 4 38428 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5