Штанговый манжетно-глубинный насос Кистаубаева

Номер патента: 30879

Опубликовано: 25.12.2015

Автор: Кистаубаев Ербол Айткалиевич

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

РЕФЕРАТ
Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скаженным штанговым насосам, а именно к их манжетным плунжерам, может быть использовано при откачке нефти из скважин.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в использовании манжет из упруго-эластичных/эластичных химически стойких материалов и распорных колец из нержавеющей стали различной конструкции в зависимости от условий эксплуатации в целях минимизации физического контакта манжеты с цилиндром. Основным преимуществом данного изобретения перед его аналогами является конструкция, позволяющая герметизировать зазор цилиндр-плунжер в случае возникновения давления и, как следствие, патока жидкости, в случае же отсутствия давления манжеты не работают за ненадобностью. За счет такой схемы работы достигается меньший контакт манжеты с цилиндром, что увеличивает срок службы. /I

Текст

Смотреть все

(51) 04 47/02 (2006.01) 04 15/00 (2006.01) 16 9/10 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Задача,решаемая данным изобретением,заключается в использовании манжет из упругоэластичных/эластичных химически стойких материалов и распорных колец из нержавеющей стали различной конструкции в зависимости от условий эксплуатации в целях минимизации физического контакта манжеты с цилиндром. Основным преимуществом данного изобретения перед его аналогами является конструкция,позволяющая герметизировать зазор цилиндрплунжер в случае возникновения давления и, как следствие, патока жидкости, в случае же отсутствия давления манжеты не работают за ненадобностью. За счет такой схемы работы достигается меньший контакт манжеты с цилиндром, что увеличивает срок службы.(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Ремонтный завод нефтепромыслового оборудования(54) ШТАНГОВЫЙ МАНЖЕТНОГЛУБИННЫЙ НАСОС КИСТАУБАЕВА(57) Изобретение относится к гидромашиностроению, в частности к скаженным штанговым насосам, а именно к их манжетным плунжерам, может быть использовано при откачке нефти из скважин. Изобретение относится к гидромашиностроению,в частности к скваженным штанговым насосам, а именно к их манжетным плунжерам, может быть использовано при откачке нефти из скважин. Известны плунжеры глубинных штанговых насосов, изготавливаемые из цельнометаллических стальных труб с резьбой на обоих концах для присоединения узлов клапанов, переводников и т.п.(ГОСТ Р 51896-2002). В зависимости от условий эксплуатации плунжеры выполняют с гладкой поверхностью, с кольцевыми и винтовыми канавками на внешней поверхности. Применение канавок улучшает условия смазки трущихся поверхностей плунжера и цилиндра, однако в условиях обводнившихся скважин, где насосы с металлическими плунжерами работают в условиях недостаточной смазки, трущиеся поверхности плунжера и цилиндра быстро изнашиваются. Известен манжетный плунжер скаженного штангового насоса (а.с. СССР 909284, 04 В 21/04,1982), содержащий установленные на трубчатом стержне распорные и уплотнительные кольца с взаимодействующими коническими поверхностями,а также подпружиненный разобщитель с уплотнителем, причем уплотнительные кольца изготовлены из упругоэластичных материалов. Известный плунжер несколько смягчает, но не устраняет полностью тот недостаток, что вследствие износа колец в процессе эксплуатации увеличивается утечка между контактирующими поверхностями пары цилиндр-плунжер насоса. Известен Манжетный плунжер глубинного скважинного насоса ( 2096661 1 04 53/14,04 47/00 1997). В манжетном плунжере,содержащем выполненные на наружной цилиндрической поверхности корпуса кольцевые канавки с размещенными в них эластичными самоуплотняющимися манжетами, на концах плунжера дополнительно размещены манжеты, а манжеты корпуса снабжены смазывающими элементами. Конструктивный недостаток данного изобретения в том, что манжеты на концах плунжера делают этот плунжер не пригодным для спуска в скважину отдельно. Так же в качестве смазывающего элемента на сегодняшний день могут быть применены лишь графитовые кольца, но как известно в этом случае при высокой обводненности скважины графитовая смазка будет просто смыта. Задача,решаемая данным изобретением,заключается в использовании манжет из упругоэластичных/эластичных химически стойких материалов и распорных колец из нержавеющей стали различной конструкции в зависимости от условий эксплуатации в целях минимизации физического контакта манжеты с цилиндром. Основным преимуществом данного изобретения перед его аналогами является конструкция,позволяющая герметизировать зазор цилиндрплунжер в случае возникновения давления и, как следствие, патока жидкости, в случае же отсутствия давления манжеты не работают за ненадобностью. За счет такой схемы работы достигается меньший контакт манжеты с цилиндром, что увеличивает 2 срок службы за счет конструкции. Так же важную роль играет распорное кольцо и его угол. Здесь говориться о том, что в зависимости от твердости(пример Шор ,) эластичного материала необходимо соблюсти соответствующий угол на распорном кольце. Рекомендуется увеличивать угол по мере уменьшения твердости по Шору и наоборот увеличить угол по мере его уменьшения. Ещ одно преимущество данного изобретения заключается в конструктивной простоте,что упрощает производство в отличие от классических и манжетных аналогов плунжера. Следующим перечисляем все достоинства данного изобретения износ цилиндра уменьшен на 200(цилиндрсамая дорогая часть насоса) за счет уменьшения площади контакта и герметизации по мере необходимости ремонт плунжера можно произвести непосредственно у скважины,заменив отработанные манжеты на новые, и спустить для дальнейшей добычи, нет необходимости по причине выхода из строя плунжера поднимать все трубы за счет увеличения работы цилиндра и возможности ремонта на месте значительно увеличен МРП в отличии от классического насоса высокая устойчивость к механическим примесям исключен за клин пары плунжер-цилиндр МРП можно контролировать за счет увеличения/уменьшения количества манжетных секций насоса плунжер данной конструкции не капризен к условиям эксплуатации и может транспортироваться в разобранном виде несмотря на то, что используются манжеты,пригоден к спуску отдельно от цилиндра за счет манжет особой конструкции (фиг.1). Так же в данном изобретении хотелось бы отметить необходимость торцевых канавок(конические вдоль секции) в зависимости от вязкости выкачиваемой жидкости и/или недостаточного распора манжет путем увеличения воздействия давления на распорные кольца (фиг.2). Распорное кольцо должно иметь наибольший диаметр не больше чем у направляющих колец, и внутренний диаметр на 0,05 мм больше чем внешний на выделенной секции для свободного движения при возникновении давления. Угол должен быть меньше 90 градусов и больше 30 (фиг.3). Зависит это от давления, влияющего на распорные кольца. Так, если давление будет достаточно сильным, а угол слишком мал, то возможен преждевременный износ манжеты от нагрузок и наоборот, если давление слишком мало, а угол недостаточно большой, то не будет эффекта герметизации и напор подаваемой жидкости будет уменьшен. Из вышесказанного можно вывести график зависимости угла и зависимость его от глубины. График так же зависит от эластичности манжеты,так график 1 соответствует манжете с твердостью по Шор А 95, а второй график для манжеты с твердостью по Шор А 85 (фиг.4). Так же можно рассматривать исполнение распорных колец другой геометрии, к примеру, не угол с гипотенузой, а какая-либо выпуклая кривая в целях большего распора колец. Основной рекомендацией в подборе другого дизайна - следить за тем, чтобы распорные кольца не получились как тиски. В этом случае герметизация будет, но манжеты будут использованы намного меньше. Для этого рекомендуется, чтобы базовая расстановка получилась так, чтобы часть распорного кольца была уже под манжетой для эффективного распора. Для другого дизайна распорных колец нужно будет пересмотреть и графики. Манжета, работающая в данной конструкции должна соответствовать требованиям, которые зависят от состава выкачиваемой жидкости. В частности в нефтяных скважинах могут содержаться морская вода, которую закачивают для поддержания пластового давления химикаты,использованные при ремонте скважины, и другие коррозийные вещества и газы,имеющие разрушающий эффект для частей насоса. Так же особые требования к размерам и геометрии манжеты. Так внешний диаметр манжеты, надетой на секцию должен быть меньше наибольшего диаметра распорного кольца, так как манжета должна быть защищена от давления больше чем распорное кольцо. Что касается геометрии, то опытным путем было установлено, что круглое сечение наиболее оптимально с точки зрения уязвимости насоса от случайных ударов при транспортировке и спуске плунжера, так как любые лепестковые манжеты, имея незначительный дефект(порез, загиб и.т.д.), могут под давлением и наличии трения привести к разрыву манжеты и, как следствие, не эффективной работе. Еще одна конструкция манжеты, показанная на рисунках,исполнена как более похожа на квадрат, но с особенностями для свободного пропуска жидкости в одну сторону и препятствия движения жидкости в другую. Сама металлическая секция может изменяться в зависимости от условий (фиг.5). К примеру, если в выкачиваемой жидкости присутствуют едкие для металла вещества, то сам корпус можно покрыть соответствующим покрытием для защиты от преждевременной коррозии. В других случаях может понадобиться расширить посадочное место для манжет и распорных колец из-за высокого давления и наоборот. Сама причина секционного исполнения заключается в том, что работает всегда одна секция,в то время как остальные практически не задействованы, так как не имеют достаточного давления на распорные кольца. Тем самым можно контролировать МРП, увеличивая количество секции. Для прочности резьбовых соединений так же можно установить гужон для предотвращения произвольного отвинчивания секций друг от друга. Направляющие кольца размещаются на таких же секциях, но в цельнометаллическом исполнении из материала, стойкого к трению. К примеру, можно использовать бронзу. В целом плунжере рекомендуется устанавливать направляющие кольца по краям и в центре. Направляющие кольца несут функцию выравнивания и правильного движения в теле цилиндра. По краям собранного из секции плунжера,устанавливаются, как и в классическом исполнении,клапан и корзина для крепления со штангой. Цилиндр так же идет с приемным клапаном на нижнем конце (фиг.6). Предложенный манжетный плунжер бы опробован и испытан на месторождении АО ОзенМунайГаз. Результаты показали, что в скважине со средним дебетом 25 м 3/сут.,обводненностью 90 насос предложенной конструкции отработал 65 дней, в то время как до него насос отработал 27 дней. После ремонта скважины, цилиндр насоса и его клапан были опрессованы и приняты на ремонт для замены манжет на плунжере. Еще одни манжетный насос с теми же параметрами скважины отработал 49 дней,тогда как предыдущий насос отработал 50, но, как показал ремонт скважины, дебет упал из-за обтирания труб об штангу и, как следствие, утечка из колонны скважины. Насос был опрессован и принят после очистки как годный для дальнейшего использования (фиг.7). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Штанговый манжетно-глубинный насос Кистаубаева, содержащий плунжер, на наружной поверхности корпуса которого размещены манжеты,отличающийся тем, что плунжер исполнен секционно с посадочными местами для комплектов манжета-распорное кольцо, при этом внешний диаметр манжеты меньше наибольшего диаметра распорного кольца манжета выполнена из упругоэластичных/эластичных химически стойких материалов, а распорное кольцо - из нержавеющей стали. Фиг.4. График зависимости угла распорного кольца от глубины размещения насоса

МПК / Метки

МПК: F04C 15/00, F16D 9/10, F04B 47/02

Метки: манжетно-глубинный, штанговый, кистаубаева, насос

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/6-30879-shtangovyjj-manzhetno-glubinnyjj-nasos-kistaubaeva.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Штанговый манжетно-глубинный насос Кистаубаева</a>

Похожие патенты