RU2066789C1

RU2066789C1 - Lock support of insert oil-well pump

Info

Publication number: RU2066789C1
Authority: RU
Inventors: Байрак Закиевич Султанов; Юнир Гафурович Вагапов; Самат Юнирович Вагапов
Original assignee: Байрак Закиевич Султанов; Юнир Гафурович Вагапов; Самат Юнирович Вагапов
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1996-09-20

Abstract

FIELD: oil industry. SUBSTANCE: support has mounting nipple and two-stage attachment housing. Mounting nipple is provided with flexible single-acting collar mounted in its upper portion and taking up the pressure differential directed upward. Diameter of lower portion of double-stage attachment housing exceeds that of upper portion. Mounting nipple, flexible collar and attachment housing form hermetic chamber filled with liquid. In starting the pump, attachment housing moves upward, thus decreasing the volume of chamber and increasing the pressure of liquid contained in it. Excessive pressure in chamber acts on circular area between stages, thus creating holding force. When it is necessary to lift, lock support opens in course of withdrawing the pump by rods within definite period of time due to leakage of liquid from chamber through clearances. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности, к вставным скважинным насосам для добычи жидкости из скважины. The invention relates to the oil industry, in particular, to plug-in well pumps for producing fluid from a well.

Известна замковая опора вставного скважинного насоса, содержащая посадочный ниппель и корпус крепления с элементами уплотнения [1]
Однако для их срабатывания в момент установки насоса необходимо создание избыточного давления в насосных трубах по отношению к затрубному давлению, достигаемого заполнением колонны насосных труб жидкостью с устья скважины.Known castle support plug-in borehole pump containing a landing nipple and a mounting housing with sealing elements [1]
However, for their operation at the time of installation of the pump, it is necessary to create excess pressure in the pump pipes in relation to the annular pressure achieved by filling the pump pipe string with liquid from the wellhead.

Известна замковая опора вставного скважинного насоса, содержащая посадочный ниппель и корпус крепления с элементами уплотнения, причем корпус выполнен двухступенчатым с герметизирующими элементами, установленными на обеих ступенях, а посадочный ниппель снабжен сквозным каналом с обратным клапаном [2]
Недостатком данной конструкции опоры является недостаточная надежность крепления насоса в момент установки при небольшом погружении последнего под уровень жидкости. В этом случае можно увеличить требуемое усилие крепления (около 3000 Н), увеличив кольцевую площадь между ступенями корпуса. Однако возможности в этом направлении ограничены следующими обстоятельствами:
наибольшая площадь поперечного сечения большой ступени корпуса крепления ограничена просветом колонны насосных труб;
наименьшая площадь поперечного сечения малой ступени корпуса крепления ограничена, во-первых, необходимостью иметь в ней канал, обеспечивающий приемлемый уровень гидравлических сопротивлений на приемке насоса, во-вторых, поперечным размером цилиндра насоса если опора верхнего исполнения.Known lock support plug-in borehole pump containing a landing nipple and a mounting housing with sealing elements, and the housing is made two-stage with sealing elements installed on both stages, and the landing nipple is equipped with a through channel with a check valve [2]
The disadvantage of this support design is the lack of reliability of the pump mounting at the time of installation with a small immersion of the latter under the liquid level. In this case, you can increase the required fastening force (about 3000 N) by increasing the annular area between the steps of the housing. However, the possibilities in this direction are limited by the following circumstances:
the largest cross-sectional area of the large step of the mounting housing is limited by the clearance of the pump pipe string;
the smallest cross-sectional area of the small stage of the mounting housing is limited, firstly, by the need to have a channel in it that provides an acceptable level of hydraulic resistance at the pump inlet, and secondly, by the transverse dimension of the pump cylinder if the support is top-mounted.

Наиболее близким к заявляемому устройству является конструкция, замковой опоры, содержащая закрепленный на нижнем конце колонны насосно-компрессорных труб посадочный ниппель, двухступенчатый корпус крепления, эластичную подпружиненную) манжету, установленную на верхней большой ступени корпуса крепления, которые вместе с посадочным ниппелем образуют верхнюю замковую опору. Нижняя малая ступень корпуса крепления известного устройства с посадочным ниппелем стыкованы в виде конусной уплотнительной пары и образуют нижнюю замковую опору (3). Однако указанному известному устройству присущ тот же недостаток, о котором сказано выше при описании первого аналога в начале нашей заявки, то есть для фиксации обеих его опор, в полости НКТ в начале работы вставного насоса над ним, необходимо создавать избыточное давление, превышающее давление на глубине подвески насоса. Величина такого перепада давления, по крайней мере, должна быть не меньше силы поджатия подпружиненной эластичной манжеты, так как полость под указанной манжетой с началом ее перемещения вверх (вместе с корпусом крепления) немедленно сообщается с забоем скважины в результате размыкания конусной пары нижней опоры устройства. Кроме того, имеется следующий недостаток известного устройства, связанный с наличием в его конструкции пружины. Дело в том, что хотя из его нижней опоры исключена якорь-пружина, в верхней опоре все же содержится спиральная пружина, которая, несмотря на более высокую надежность по сравнению с плоским якорем-пружиной, склонна к отказам в определенных условиях, например, когда в откачиваемой среде содержится значительное количество сероводорода и углекислоты. Closest to the claimed device is a structure, a locking support, comprising a landing nipple fixed to the lower end of the tubing string, a two-stage mounting housing, an elastic spring-loaded cuff mounted on the upper large step of the mounting housing, which together with the landing nipple form the upper locking support . The lower small step of the mounting body of the known device with the landing nipple are joined in the form of a conical sealing pair and form the lower locking support (3). However, this known device has the same drawback that was mentioned above when describing the first analogue at the beginning of our application, that is, to fix both its supports in the tubing cavity at the beginning of the operation of the insert pump above it, it is necessary to create an excess pressure exceeding the pressure at a depth pump suspension. The magnitude of such a pressure differential, at least, should be not less than the force of compression of the spring-loaded elastic cuff, since the cavity under the specified cuff with the beginning of its movement upward (together with the attachment body) immediately communicates with the bottom hole as a result of opening the conical pair of the lower support of the device. In addition, there is the following disadvantage of the known device associated with the presence in its design of the spring. The fact is that although an anchor-spring is excluded from its lower support, a spiral spring is still contained in the upper support, which, despite higher reliability compared to a flat anchor-spring, is prone to failure under certain conditions, for example, when in The pumped medium contains a significant amount of hydrogen sulfide and carbon dioxide.

Технический задачей поставленной в настоящем изобретении является обеспечение фиксации замковой опоры при любых погружениях насоса под уровень жидкости, причем без создания перепада давления между полостью НКТ и приемом насоса. Кроме того, в настоящем изобретении поставлена задача повышения надежности устройства, путем исключения из его конструкции пружинного элемента. The technical problem posed in the present invention is the provision of fixation of the castle support at any immersion of the pump under the liquid level, and without creating a pressure differential between the tubing cavity and the pump intake. In addition, the present invention has the task of increasing the reliability of the device by eliminating the spring element from its design.

Это достигается тем, что большая часть ступень корпуса крепления установлена ниже малой ступени и сопряжена с посадочным ниппелем по цилиндрической поверхности, образуя подвижную плунжерную пару, а верхняя (малая) ступень корпуса крепления подвижно уплотнена эластичной манжетой, закрепленной в верхней части посадочного ниппеля, причем эластичная манжета, корпус крепления и внутренняя поверхность посадочного ниппеля образуют замкнутую камеру, заполненную жидкостью. Кроме того, в полости посадочного ниппеля ниже манжеты выполнена расточка, диаметр и длина которой превышают наружный диаметр и длину большой (нижней) ступени корпуса крепления. This is achieved by the fact that most of the step of the mounting body is installed below the small step and is associated with the landing nipple on a cylindrical surface, forming a movable plunger pair, and the upper (small) step of the mounting body is movably sealed with an elastic sleeve fixed in the upper part of the landing nipple, and elastic the cuff, the mounting housing and the inner surface of the landing nipple form a closed chamber filled with liquid. In addition, a bore is made in the cavity of the landing nipple below the cuff, the diameter and length of which exceed the outer diameter and the length of the large (lower) stage of the mount housing.

В известной конструкции фиксирование насоса от перемещения вверх обеспечивается за счет заранее соединенного избыточного давления в полости колонны насосных труб над манжетой. Новым в принципе действия предлагаемой опоры является то, что в ней фиксирование насоса осуществляется за счет избыточного давления, под манжетой, причем это давление возникает в рабочей камере самого устройства в процессе его работы в результате перемещения корпуса крепления вверх относительно посадочного ниппеля и его манжеты. Отмеченные особенности придают техническому решению новые свойства - возможность надежного крепления насоса при малых величинах его погружения под уровень жидкости в НКТ, без специального заполнения последних жидкостью. Кроме того, выполненная в верхней части посадочного ниппеля расточка позволяет уменьшить износ эластичного элемента. In the known construction, the pump is secured from moving upward due to a pre-connected overpressure in the cavity of the pump pipe string above the cuff. New in principle, the action of the proposed support is that in it the pump is fixed due to overpressure, under the cuff, and this pressure occurs in the working chamber of the device itself during its operation as a result of the mounting housing moving upward relative to the landing nipple and its cuff. The noted features give the technical solution new properties - the possibility of reliable mounting of the pump at low values of its immersion under the liquid level in the tubing, without special filling of the latter with liquid. In addition, the bore made in the upper part of the landing nipple reduces wear of the elastic element.

На фиг. 1 изображена замковая опора вставного скважинного насоса, продольный разрез. In FIG. 1 shows a locking support of an insert borehole pump, a longitudinal section.

Замковая опора состоит из посадочного ниппеля 1, имеющего посадочную полость 2 и жестко связанной с ниппелем 1 эластичной манжеты 3, установленной в его верхней части. Эту часть устройства спускают в скважину на колонне подъемных труб 4. Корпус крепления 5 опоры выполнен двухступенчатым, с большей ступенью 6 и с малой ступенью 7. Корпус крепления 5 жестко крепится к цилиндру 8 насоса и составляет часть устройства, спускаемую в скважину на колонне штанг, к которой крепится шток 9 насоса. Посадочный ниппель 1, эластичная манжета 3, двухступенчатый корпус крепления 5 образуют герметичную замкнутую камеру 10, заполненную жидкостью. В верхней части посадочного ниппеля 1, ниже эластичной манжеты 3 выполнена расточка 11, диаметр которой больше диаметра посадочной полости 2, а длина больше длины большой ступени 6. Сопрягаемые поверхности большой ступени 6 корпуса крепления 5 и посадочного ниппеля 1 выполнены цилиндрическими и составляют плунжерную пару с обеспечением необходимого зазора. The castle support consists of a landing nipple 1, having a landing cavity 2 and rigidly connected with the nipple 1 of the elastic cuff 3 installed in its upper part. This part of the device is lowered into the well on a column of lifting pipes 4. The support body 5 of the support is made in two stages, with a larger stage 6 and a small stage 7. The mounting body 5 is rigidly attached to the pump cylinder 8 and makes up the part of the device lowered into the well on the rod string, to which the pump rod 9 is attached. Landing nipple 1, elastic cuff 3, two-stage mounting housing 5 form a sealed enclosed chamber 10 filled with liquid. In the upper part of the landing nipple 1, below the elastic cuff 3, a bore 11 is made, the diameter of which is larger than the diameter of the landing cavity 2, and the length is greater than the length of the large step 6. The mating surfaces of the large step 6 of the mounting body 5 and the landing nipple 1 are cylindrical and make up a plunger pair with providing the necessary clearance.

Замковая опора работает следующим образом. Castle support works as follows.

При пуске вставного скважинного насоса его цилиндр 8 проходит через эластичную манжету 3 и посадочный ниппель 1, после чего через эластичную манжету 3 в посадочный ниппель 1 входит двухступенчатый корпус крепления, образуя герметичную камеру 10. Эта камера заполняется жидкостью из полости подъемных труб 4, проходя между малой ступенью 7 и эластичной манжетой 3, так как последняя не воспринимает перепад давления, направленный в сторону камеры 10. При спуске насоса в работу при движении корпуса крепления 5 вверх камера 10 уменьшается в объеме и в результате сжатия жидкости, заключенной в образовавшейся полости, в ней повышается давление, которое еще больше герметизирует уплотнительную пару "эластичная манжета 3 малая ступень 7". Избыточное давление в полости 10, действующее на кольцевую площадь между ступенями 6 и 7, создает силу удерживания. При необходимости подъема насоса, размыкание замковой опоры происходит в процессе вытягивания насоса за его шток 9 в течение определенного промежутка времени. При этом, жидкость из камеры 10 через зазор между большой ступенью 6 корпуса крепления и посадочным ниппелем 1 медленно вытекает из камеры 10. После того как большая ступень 6 подходит к манжете 3, она входит в область расточки 11 посадочного ниппеля 1, в результате, еще до момента касания большой ступени 6 манжеты 3, полость 10 резко разгерметизируется. При этом, откачиваемая жидкость, содержащаяся в трубах, начинает перетекать в скважину (в случае, когда уровень жидкости в трубах выше уровня жидкости в скважинах, так бывает в большинстве случаев ремонта скважин). Поток жидкости, перетекающий в скважину, отжимает эластичную манжету 3 от корпуса крепления 5. Благодаря этому, трение манжеты 3 о корпус крепления 6 будет иметь место лишь гидродинамический контакт между ними, что уменьшает износ манжеты в процессе прохода корпуса крепления 5 через нее. When the plug-in borehole pump is started, its cylinder 8 passes through an elastic sleeve 3 and a landing nipple 1, after which a two-stage attachment body enters the landing nipple 1 through an elastic sleeve 3 and forms an airtight chamber 10. This chamber is filled with liquid from the cavity of the lifting pipes 4, passing between a small step 7 and an elastic cuff 3, since the latter does not perceive the pressure drop directed towards the chamber 10. When the pump is put into operation when the mounting body 5 moves up, the chamber 10 decreases in volume and p fluid compression result enclosed in a cavity formed in its pressure increases, which further seals the sealing pair of "small elastic cuff 3 step 7". Excessive pressure in the cavity 10 acting on the annular area between steps 6 and 7 creates a holding force. If it is necessary to lift the pump, the opening of the lock support occurs in the process of pulling the pump by its rod 9 for a certain period of time. Moreover, the liquid from the chamber 10 through the gap between the large stage 6 of the mounting housing and the landing nipple 1 slowly flows out of the chamber 10. After the large stage 6 approaches the cuff 3, it enters the area of the bore 11 of the landing nipple 1, as a result, until the large step 6 of the cuff 3 is touched, the cavity 10 is rapidly depressurized. At the same time, the pumped liquid contained in the pipes starts to flow into the well (in the case when the liquid level in the pipes is higher than the liquid level in the wells, this happens in most cases, well repair). The fluid flow flowing into the well, squeezes the elastic cuff 3 from the mount body 5. Due to this, the friction of the cuff 3 on the mount body 6 will only have hydrodynamic contact between them, which reduces the wear of the cuff during passage of the mount body 5 through it.

Claims

The locking support of the plug-in borehole pump, including a landing nipple mounted on a column of lifting pipes, a two-stage attachment housing and an elastic sleeve, characterized in that the large step of the attachment housing is installed below the small stage and mates with the landing nipple along a cylindrical surface with which it forms a movable plunger pair, the small step of the attachment housing is movably sealed with an elastic sleeve fixed in the seat nipple, and in the cavity of the latter below the elastic sleeve, a point the diameter of which exceeds the corresponding dimensions of the large step of the mounting housing, the elastic cuff, the mounting housing and the inner surface of the landing nipple form a closed chamber filled with liquid.