RU2845762C1

RU2845762C1 - Sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2845762C1
Application number: RU2025106964A
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Белов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2025-03-24
Publication date: 2025-08-25

Abstract

FIELD: pumps.

SUBSTANCE: invention relates to sucker-rod pumps for oil production from wells, operation of which is complicated by carry-over of mechanical impurities. Rod pump includes cylinder 2 with suction valve 3, plunger 4 with discharge valve 5, cylindrical casing 6 rigidly fixed in the upper part with cylinder 2, made with inlet slotted filtration holes 7 in the upper part. Casing 6 is provided with safety valve 8. In lower part casing 6 is equipped with container 9 with plug 10. Holder 14 with external thread on entire side surface is mounted on cylinder 2 in lower part through threaded connection. On holder 14 is screwed metal ring 12 with side through channels and internal thread. In inner space between casing 6 and cylinder 2 there are rings 11 from metal mesh, clamped by ring 12. Valve 8 is installed below casing 6 through adapter 15 and is made with through vertical channels 21 and side L-shaped channel 16 provided with thread in lower part, on which inner pipe 20 is mounted. Channel 16 is made with seat 19, on which there is spring-loaded ball 18.

EFFECT: invention is aimed at increasing the functional capabilities and increasing the service life of the sucker rod pump by increasing the filtration area of the filter element.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к штанговым насосам, и может найти применение при добыче нефти из скважин, эксплуатация которых осложнена выносом механических примесей.The invention relates to the oil production industry, namely to sucker rod pumps, and can be used in the extraction of oil from wells, the operation of which is complicated by the removal of mechanical impurities.

Засорение узлов глубинных насосов механическими примесями, выносимыми из продуктивного пласта, является одной из важных проблем при эксплуатации скважин установками штанговых глубинных насосов. Одним из самых распространенных методов является применение барьерных фильтров (перфотрубы, сетки, щелевые фильтры и др.). При большом количестве механических примесей достаточно быстро происходит засорение фильтра, в результате чего коэффициент подачи насоса и дебит жидкости снижаются, что требует проведение подземного ремонта по замене насосного оборудования.Clogging of deep well pump units with mechanical impurities carried out from the productive formation is one of the important problems in the operation of wells using rod deep well pumps. One of the most common methods is the use of barrier filters (perforated pipes, meshes, slotted filters, etc.). With a large amount of mechanical impurities, the filter becomes clogged quite quickly, as a result of which the pump feed rate and liquid flow rate decrease, which requires underground repairs to replace the pumping equipment.

Известен фильтр скважинного насоса (патент RU №35653, МПК E21B 43/08, опубл. 27.01.2004 в бюл. №3), содержащий перфорированную трубу с сеткой и обратный клапан, при этом обратный клапан выполнен в виде золотника, размещенного в нижней части перфорированной трубы с обеспечением свободы осевого перемещения ниже сетки и сообщающего внутреннюю полость фильтра со скважиной в крайнем верхнем положении.A well pump filter is known (RU patent No. 35653, IPC E21B 43/08, published on 27.01.2004 in bulletin No. 3), containing a perforated pipe with a mesh and a check valve, wherein the check valve is made in the form of a spool valve located in the lower part of the perforated pipe, ensuring freedom of axial movement below the mesh and communicating the internal cavity of the filter with the well in the extreme upper position.

Недостатком данного фильтра является низкая эффективность, так как механические примеси через отверстия в предохранительном клапане после его срабатывания на прямую поступают в насос, что приводит к быстрому засорению узлов штангового насоса.The disadvantage of this filter is its low efficiency, since mechanical impurities through the holes in the safety valve after it is triggered directly enter the pump, which leads to rapid clogging of the sucker rod pump units.

Известен штанговый насос (И.Т. Мищенко «Скважинная добыча нефти» М., «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, с. 588), включающий цилиндр с основным всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб. К приему насоса закреплен хвостовик. Газопесочный якорь с контейнером из НКТ размещен ниже насоса. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом станка-качалки через колонну насосных штанг, жидкость поступает в газопесочный якорь, в котором за счет изменения скоростей потока происходит гравитационное осаждение механических примесей и всплытие пузырьков газа.A sucker rod pump is known (I.T. Mishchenko "Borehole Oil Production" M., "Oil and Gas" Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2003, p. 588), which includes a cylinder with a main suction valve, a plunger with a discharge valve, and the sucker rod pump is designed with the possibility of connecting to a column of lifting pipes. A tailpiece is attached to the pump intake. A gas-sand anchor with a container made of tubing is located below the pump. When the borehole pump, driven by the pumping unit drive through the column of pump rods, operates, the liquid enters the gas-sand anchor, in which, due to a change in flow rates, gravitational sedimentation of mechanical impurities and the emergence of gas bubbles occurs.

Недостатками данного штангового насоса являются ограниченные функциональные возможности насоса, связанные с невозможностью размещения насоса максимально близко к продуктивному пласту, при отсутствии или малом зумпфе скважины, т.к. газопесочный якорь с контейнером из НКТ размещен ниже насоса, а подъем насоса выше для возможности размещения газопесочного якоря с контейнером приводит к уменьшению погружения насоса под динамический уровень и давления на приеме насоса, уменьшению коэффициентов наполнения и подачи, уменьшению дебита нефти.The disadvantages of this sucker rod pump are the limited functionality of the pump, associated with the impossibility of placing the pump as close as possible to the productive formation, in the absence of or a small sump of the well, since the gas-sand anchor with a container made of tubing is placed below the pump, and lifting the pump higher to be able to place the gas-sand anchor with a container leads to a decrease in the immersion of the pump under the dynamic level and pressure at the pump intake, a decrease in the filling and feed coefficients, and a decrease in oil flow rate.

Наиболее близким по конструкции является штанговый насос для добычи нефти из скважин, осложненных выносом механических примесей (патент RU №2796712, МПК E21B 43/16, F04B 47/06, опубл. 29.05.2023 в бюл. №16), включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, полый цилиндрический кожух, неподвижно закрепленный в верхней части с цилиндром, выполненный с входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой, и газоперепускным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, в верхней части цилиндрический кожух выполнен с предохранительным клапаном, срабатывающим на перепад давления 0,2 МПа, а в нижней части цилиндрический кожух снабжен контейнером с заглушкой, выполненным по меньшей мере из двух насосно-компрессорных труб, цилиндр оснащен патрубком с расширяющейся воронкой, при этом длина патрубка не менее 1 м, входные щелевые фильтрационные отверстия на цилиндрическом кожухе расположены на уровне между всасывающим клапаном и расширяющейся воронкой.The closest in design is a sucker rod pump for oil production from wells complicated by the removal of mechanical impurities (patent RU No. 2796712, IPC E21B 43/16, F04B 47/06, published on 05/29/2023 in Bulletin No. 16), including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, a hollow cylindrical casing, fixedly fixed in the upper part with the cylinder, made with inlet slotted filter holes covered with a metal mesh, and a gas bypass valve, while the sucker rod pump is designed with the possibility of connecting to a column of elevator pipes, in the upper part the cylindrical casing is made with a safety valve that is triggered by a pressure drop of 0.2 MPa, and in the lower part the cylindrical casing is equipped with a container with a plug, made of at least two pump and compressor pipes, the cylinder is equipped with a branch pipe with an expanding funnel, while the length of the branch pipe is not less than 1 m, the inlet slotted filter openings on the cylindrical casing are located at the level between the suction valve and the expanding funnel.

Недостатком данного насоса является низкий ресурс при забивании сетки мусором и механическими примесями из-за малой площади фильтрации сетки над входными щелевыми отверстиями.The disadvantage of this pump is its low service life when the mesh becomes clogged with debris and mechanical impurities due to the small filtration area of the mesh above the inlet slots.

Техническим результатом изобретения является повышение функциональных возможностей, увеличение ресурса работы штангового насоса за счет повышения площади фильтрации фильтроэлемента.The technical result of the invention is to increase the functional capabilities and increase the service life of the sucker rod pump by increasing the filtration area of the filter element.

Технический результат достигается штанговым насосом, включающим цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндрический кожух, неподвижно закрепленный в верхней части с цилиндром, выполненный с входными щелевыми фильтрационными отверстиями в верхней части, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, цилиндрический кожух выполнен с предохранительным клапаном, срабатывающий на перепад давления 0,2 МПа, в нижней части цилиндрический кожух снабжен контейнером с заглушкой, выполненным по меньшей мере из двух насосно-компрессорных труб.The technical result is achieved by a sucker rod pump, including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, a cylindrical casing, fixedly fixed in the upper part with the cylinder, made with inlet slotted filter openings in the upper part, wherein the sucker rod pump is made with the possibility of connecting to a column of elevator pipes, the cylindrical casing is made with a safety valve, triggered by a pressure difference of 0.2 MPa, in the lower part the cylindrical casing is equipped with a container with a plug, made from at least two pump-compressor pipes.

Новым является то, что на цилиндре насоса в нижней части смонтирован через резьбовое соединение держатель с наружной резьбой на всей боковой поверхности, на держатель навернуто металлическое кольцо с боковыми проходными каналами и внутренней резьбой, во внутреннем пространстве между кожухом и цилиндром насоса размещены кольца из металлической сетки, зажимающиеся металлическим кольцом, предохранительный клапан установлен ниже цилиндрического кожуха через переводник и выполнен со сквозными вертикальными каналами и боковым Г-образным каналом, снабженным резьбой в нижней части, на которую смонтирован внутренний патрубок, при этом Г-образный канал выполнен с седлом, и с размещенным на седле подпруженным шариком.What is new is that a holder with external threads on the entire side surface is mounted on the pump cylinder in the lower part via a threaded connection, a metal ring with side through-channels and internal threads is screwed onto the holder, in the internal space between the casing and the pump cylinder there are rings made of metal mesh, clamped by a metal ring, a safety valve is installed below the cylindrical casing via a sub and is made with through vertical channels and a side L-shaped channel, equipped with a thread in the lower part, on which an internal branch pipe is mounted, while the L-shaped channel is made with a seat, and with a spring-loaded ball placed on the seat.

На фиг. 1, 2 изображена схема предлагаемого насоса, где колонна лифтовых труб - 1, цилиндр - 2, всасывающий клапан - 3, плунжер - 4, нагнетательный клапан - 5, цилиндрический кожух - 6, входные щелевые фильтрационные отверстия - 7, предохранительный клапан - 8, контейнер - 9, заглушка - 10, кольца из металлической сетки - 11, металлическое кольцо - 12, боковые проходные каналы в металлическом кольце - 13, держатель - 14, переводник - 15, Г-образный канал - 16, пружина - 17, шарик - 18, седло - 19, внутренний патрубок - 20, сквозной вертикальный канал в клапане - 21.Fig. 1, 2 shows a diagram of the proposed pump, where the column of elevator pipes is 1, the cylinder is 2, the suction valve is 3, the plunger is 4, the discharge valve is 5, the cylindrical casing is 6, the inlet slotted filter openings are 7, the safety valve is 8, the container is 9, the plug is 10, the metal mesh rings are 11, the metal ring is 12, the side passage channels in the metal ring are 13, the holder is 14, the adapter is 15, the L-shaped channel is 16, the spring is 17, the ball is 18, the seat is 19, the inner branch pipe is 20, the through vertical channel in the valve is 21.

Сущность изобретения.The essence of the invention.

Штанговый насос содержит цилиндр 2 с всасывающим клапаном 3, плунжер 4 с нагнетательным клапаном 5, цилиндрический кожух 6, неподвижно закрепленный в верхней части с цилиндром 2, выполненный с входными щелевыми фильтрационными отверстиями 7 в верхней части, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 1, цилиндрический кожух 6 выполнен с предохранительным клапаном 8, срабатывающий на перепад давления 0,2 МПа, в нижней части цилиндрический кожух 6 снабжен контейнером 9 с заглушкой 10, выполненным по меньшей мере из двух насосно-компрессорных труб.The sucker rod pump comprises a cylinder 2 with a suction valve 3, a plunger 4 with a discharge valve 5, a cylindrical casing 6, fixedly secured in the upper part with the cylinder 2, made with inlet slotted filter openings 7 in the upper part, wherein the sucker rod pump is made with the possibility of connecting to a column of lift pipes 1, the cylindrical casing 6 is made with a safety valve 8, triggered by a pressure difference of 0.2 MPa, in the lower part the cylindrical casing 6 is provided with a container 9 with a plug 10, made of at least two pump-compressor pipes.

На цилиндре 2 насоса в нижней части смонтирован через резьбовое соединение держатель 14 с наружной резьбой на всей боковой поверхности.On the cylinder 2 of the pump, in the lower part, a holder 14 with an external thread on the entire side surface is mounted via a threaded connection.

На держатель 14 навернуто металлическое кольцо 12 с боковыми проходными каналами 13 и внутренней резьбой (на фиг.1, 2 не обозначена).A metal ring 12 with side passage channels 13 and internal threads (not indicated in Fig. 1, 2) is screwed onto the holder 14.

Во внутреннем пространстве между кожухом 6 и цилиндром 2 насоса размещены кольца из металлической сетки 11, зажимающиеся металлическим кольцом 12.In the internal space between the casing 6 and the cylinder 2 of the pump, there are rings made of metal mesh 11, clamped by a metal ring 12.

Предохранительный клапан 8 установлен ниже цилиндрического кожуха 6 через переводник 15 и выполнен со сквозными вертикальными каналами 21 и боковым Г-образным каналом 16, снабженным резьбой в нижней части, на которую смонтирован внутренний патрубок 20.The safety valve 8 is installed below the cylindrical casing 6 through the adapter 15 and is made with through vertical channels 21 and a lateral L-shaped channel 16, equipped with a thread in the lower part, on which the internal branch pipe 20 is mounted.

При этом Г-образный канал 16 выполнен с седлом 19, и с размещенным на седле 19 подпруженным шариком 18.In this case, the L-shaped channel 16 is made with a seat 19, and with a spring-loaded ball 18 placed on the seat 19.

Предлагаемый штанговый насос работает следующим образом.The proposed sucker rod pump operates as follows.

При работе штангового глубинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, производят подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При этом поток жидкости проходит через входные щелевые фильтрационные отверстия 7 шириной 3 мм, через кольца из металлической сетки 11 с ячейкой 1х1 мм, где происходит задержка механических примесей, далее отфильтрованная жидкость поступает в цилиндр 2.When a sucker rod pump, driven by a drive through a column of pump rods, operates, the product is lifted along the column of pump and compressor pipes. In this case, the liquid flow passes through the inlet slotted filter openings 7 with a width of 3 mm, through rings made of metal mesh 11 with a cell of 1x1 mm, where mechanical impurities are retained, then the filtered liquid enters the cylinder 2.

В случае полного засорения сетки при возникновении перепада давления 0,2 МПа пружина 17 сжимается и предохранительный клапан 8 открывается, продукция скважины поступает во внутренний патрубок 20 (контейнер), разворачивается и через сквозные вертикальные каналы 21 в клапане поступает через переводник 15 в цилиндр 2. Наличие предохранительного клапана 8, срабатывающего при перепаде давления повышает функциональные возможности и надежность насоса даже в случае полного засорения сетки, что также повышает межремонтный период работы скважины, снижает количество подземных ремонтов скважинного оборудования.In case of complete clogging of the grid, when a pressure difference of 0.2 MPa occurs, the spring 17 is compressed and the safety valve 8 opens, the well product enters the internal branch pipe 20 (container), unfolds and through the through vertical channels 21 in the valve enters through the adapter 15 into the cylinder 2. The presence of the safety valve 8, which is triggered by a pressure difference, increases the functionality and reliability of the pump even in case of complete clogging of the grid, which also increases the inter-repair period of the well, reduces the number of underground repairs of the well equipment.

При этом механические примеси благодаря развороту потока жидкости в зоне внутреннего патрубка 20 осаждаются в контейнере с заглушкой, что увеличивает ресурс работы насоса в сравнении с аналогами.In this case, mechanical impurities, due to the reversal of the liquid flow in the area of the internal pipe 20, are deposited in a container with a plug, which increases the service life of the pump in comparison with analogues.

Таким образом, предлагаемый штанговый насос повышает функциональные возможности, увеличивает ресурс работы штангового насоса, в сравнении с ближайшим аналогом не менее чем в 3 раза, за счет увеличения площади фильтрации, а также повышает межремонтный период работы скважины, снижает количество подземных ремонтов скважинного оборудования.Thus, the proposed sucker rod pump increases the functional capabilities, increases the service life of the sucker rod pump, in comparison with the closest analogue by at least 3 times, due to the increase in the filtration area, and also increases the inter-repair period of the well, reduces the number of underground repairs of well equipment.

Claims

A sucker rod pump comprising a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, a cylindrical casing fixedly secured in the upper part with the cylinder, made with inlet slotted filter openings in the upper part, wherein the sucker rod pump is designed with the possibility of connecting to a column of lift pipes, the cylindrical casing is made with a safety valve that operates at a pressure difference of 0.2 MPa, in the lower part the cylindrical casing is provided with a container with a plug made of at least two pump-compressor pipes, characterized in that a holder with an external thread on the entire side surface is mounted on the pump cylinder in the lower part via a threaded connection, a metal ring with side through channels and an internal thread is screwed onto the holder, in the internal space between the casing and the pump cylinder there are rings made of metal mesh, clamped by a metal ring, the safety valve is installed below the cylindrical casing through a sub and is made with through vertical channels and a side An L-shaped channel, provided with a thread in the lower part, on which an internal branch pipe is mounted, while the L-shaped channel is made with a saddle and with a spring-loaded ball placed on the saddle.