Плунжер штангового глубиного насоса

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПЛУНЖЕР ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого(72) Авторы Минеев Борис Павлович Чеботарев Владимир Иванович Миронович Леонид Львович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого(57) 1. Плунжер штангового глубинного насоса, содержащий полый цилиндрический корпус с кольцевыми канавками на его наружной поверхности, нагнетательный клапан и открытый корпус клапана, отличающийся тем, что в зависимости от наружного диаметра цилиндрический корпус выполнен с длиной, находящейся в пределах от 1 до 2 футов, его внутренний диаметр составляет величину от 19 до 57 см, а нагнетательный клапан установлен в открытом корпусе клапана, расположенном в верхней части плунжера. 2. Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность полого цилиндрического корпуса снабжена антифрикционным покрытием на основе полиамида.(56) 1. Муравьев И.М. и др. Технология и техника добычи нефти и газа. - М. Недра, 1971. С. 289-290. 2. Глубинные штанговые насосы. Ижнефтемаш. Каталог. Ред. 2, 2001. - С. 58. 1098 Полезная модель относится к нефтедобыче, а более конкретно - к техническим средствам подъема пластовой жидкости из скважины на поверхность земли. Известен вставной глубинный насос, содержащий цилиндр, размещенный в нем полый плунжер, насосный шток, а также всасывающий и нагнетательный клапаны 1. Насос опускают в скважину в сборе на насосных штангах и закрепляют в насоснокомпрессорной трубе (НКТ) в замковой опоре. Плунжер, кинематически связанный со станком-качалкой, установленной на поверхности земли, при работе совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре с заданным числом качаний и длиной хода. Соотношение длины плунжера и диаметра его внутреннего отверстия определяют эксплуатационные характеристики насоса. Следует отметить, что при конструировании и эксплуатации насосов, как правило,учитываются особенности работы пары цилиндр-плунжер, где формируется поршневой эффект. Поэтому большая роль отводится качеству обработки соприкасающихся поверхностей плунжера и цилиндра. В доступных информационных источниках отсутствуют сведения, касающиеся технологической обработки внутренней поверхности плунжера. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому плунжеру штангового глубинного насоса является плунжер вставного глубинного насоса 2. Он содержит цилиндрический корпус с кольцевыми канавками на его наружной поверхности, открытый корпус клапана, а также нагнетательный клапан. Длина плунжера по стандартам Американского нефтяного института (АНИ) может быть 3, 4, 5 или 6 футов (фут 30,48 см). Малый диаметр отверстия в плунжере и его большая длина затрудняют движение нефти по плунжеру и особенно, если она по консистенции вязкая, поэтому коэффициент полезного действия насосов невелик. Не исключено,что не вся жидкость перетекает по плунжеру, а часть ее остается в цилиндре. Это возможно за счет изгиба штанг. Как результат - снижение коэффициента наполнения и коэффициента подачи насоса. Нельзя не учитывать и того, что в процессе работы внутреннее сечение в плунжере уменьшается за счет налипания на металл или парафина, или смол, или соли. Нередко канал перекрывается полностью и требуется проведение ремонтных работ. Задачей настоящей полезной модели является увеличение подачи насоса за счет оптимизации геометрических размеров полого плунжера. Данная задача решается тем, что в известном плунжере штангового глубинного насоса, содержащем полый цилиндрический корпус с кольцевыми канавками на его наружной поверхности, нагнетательный клапан и открытый корпус клапана, согласно полезной модели, цилиндрический корпус в зависимости от наружного диаметра плунжера выполнен с длиной, находящейся в пределах от одного до двух футов, его внутренний диаметр составляет величину от 19 до 57 см, а нагнетательный клапан установлен в открытом корпусе клапана, расположенном в верхней части плунжера. При этом внутренняя поверхность корпуса снабжена антифрикционным покрытием на основе дисперсного полиамида. Возможность уменьшения длины корпуса плунжера достигается установкой компрессионных колец в кольцевые канавки, выполненные на наружной поверхности цилиндрического корпуса плунжера (см. заявку на выдачу патента на полезную модель 2002 0227,2002). Увеличение диаметра полости цилиндрического корпуса плунжера и дальнейшая механическая обработка его внутренней поверхности до высокого класса чистоты и покрытие антифрикционным материалом на основе полиамида способствует снижению гидравлических сопротивлений и уменьшению времени движения пластовой жидкости через плунжер. Благодаря расположению нагнетательного клапана в открытом корпусе и размещению последнего в верхней части плунжера достигается возможность снятия напряжения с его внутренней поверхности при движении вверх. 2 1098 На чертеже представлена схема устройства плунжера штангового глубинного насоса. Заявляемый плунжер содержит полый цилиндрический корпус 1 с кольцевыми канавками,в которых размещены компрессионные кольца 2. В верхней части корпус 1 связан резьбовым соединением 3 с открытым корпусом клапана 4, в полости которого установлен нагнетательный клапан, содержащий седло 5 и запорный элемент 6. Открытый корпус имеет отверстия 7 для выхода пластовой жидкости и посредством резьбы 8 связан с насосным штоком 9. Внутренняя поверхность плунжера покрыта антифрикционным покрытием 10 на основе полиамида. Принцип работы насоса известной и заявленной конструкции одинаков. Плунжер, помещенный в цилиндр насоса, при работе последнего совершает возвратно-поступательное движение. При ходе плунжера вверх он выталкивает пластовую жидкость, находящуюся в надплунжерном пространстве, при этом внутренняя поверхность плунжера не испытывает напряжения. При ходе плунжера вниз запорный элемент 6 открывается и происходит переток жидкости из подплунжерного пространства в надплунжерное, что предупреждает изгиб штанг и способствует увеличению сроков их работы. Рекомендуемые геометрические размеры плунжера приведены в таблице. Условный диаметр насоса, мм Стандартная (известная) длина, фут Стандартный (известный) внутренний диаметр, мм Предлагаемые размеры- площадь внутреннего сечения, см 2 Отношение площадей отверстий заявляемого и известного плунжеров Из анализа данных, приведенных в таблице, следует, что оптимальным значением являются длина плунжера 1-2 фута и его внутренний диаметр - 19-57 мм. Таким образом,заявляемый плунжер по сравнению с известным позволяет за счет уменьшения длины полого корпуса плунжера, увеличения его внутреннего диаметра путем механической обработки внутренней поверхности плунжера и покрытия ее антифрикционным покрытием, снизить гидравлические сопротивления движения пластовой жидкости, предотвратить налипание на внутреннюю поверхность продуктов пластовой жидкости (парафина, смолы, соли и т.д.) за счет установки нагнетательного клапана в открытом корпусе клапана, расположенного в верхней части плунжера, снять напряжение с его внутренней поверхности при движении плунжера вверх и предупредить изгиб насосных штанг при ходе вниз, что способствует увеличению сроков их работы. Технологии обработки металла и нанесения на них полимерных материалов известны. Предлагаемый плунжер находится на стадии внедрения в РУП ПО Белоруснефть. Внедрение полезной модели позволит увеличить подачу насосов на 5-10 . Процесс внедрения может быть ускорен при внесении соответствующих изменений в действующие стандарты. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.