Патент на изобретение №2293222

(54) СКВАЖИННЫЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ НАСОС

(57) Реферат:

Насос предназначен для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин, а также для отбора проб грунтовых вод из контрольных скважин. Насос содержит камеру замещения с впускным и нагнетательным патрубками с обратными клапанами, газопровод, сообщающийся с камерой и источником сжатого газа, и эжектор с активным соплом, причем к нагнетательному патрубку присоединен трубопровод с обратным клапаном, сам патрубок размещен внутри камеры замещения, на последней смонтировано сопло с возможностью замены на заглушку, газопровод подключен к системе подачи и распределения сжатого газа и, как и нагнетательный трубопровод, изготовлен из отдельных частей, скрепленных при помощи быстросъемных соединений. Воздухораспределитель снабжен эжектором и запорными клапанами с быстродействующими приводами, а для управления приводами запорных клапанов насос имеет электронный блок с программируемым микроконтроллером и панель оператора, которые подключаются к бортовой сети транспортного средства. Изобретение обеспечивает повышение производительности. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к насосам для перекачивания жидкостей непосредственным воздействием на нее сжатой или разреженной среды, в частности к погружным скважинным насосным установкам.

Преимущественно изобретение может быть использовано в промышленности как для удаления жидкостей с больших глубин, например из скважин, так и для восстановления заиленных скважин.

Кроме того, устройство может быть использовано для отбора проб грунтовых вод из контрольных скважин, размещенных в полевых условиях и расположенных по периметру подземных нефтяных хранилищ или захоронений отходов, в частности радиоактивных.

Из уровня техники известен скважинный пневматический насос, содержащий камеру замещения с впускным и нагнетательным патрубками, снабженными обратными клапанами, и газопровод, сообщающийся с источником сжатого газа и с активным соплом эжектор (см. авторское свидетельство СССР №1622641, кл. F 04 F 1/02, 1987). Описанный выше скважинный насос был принят заявителем за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного насоса, принятого за прототип, относится то, что насос предназначен только для удаления жидкости из скважин, а при их заиливании восстановление скважин осуществляется с применением других устройств, например промывочных, что в случае отбора из скважины представительных проб искажает их достоверность.

Кроме того, известное устройство сконструировано таким образом, что его применение приводит к повышенному расходу сжатого газа, так как требует постоянной его подачи на эжектор, что проблематично в полевых условиях, когда в качестве источника давления используются баллоны со сжатым газом.

Цель изобретения – повышение производительности работы скважинного пневматического насоса в полевых условиях путем расширения его функциональных возможностей и сокращение расхода сжатого газа.

Технический результат – совмещение нескольких функций в одном устройстве, позволяющем в полевых условиях одним и тем же оборудованием (предлагаемым скважинным пневматическим насосом) производить как удаление грунтовых вод из скважин, так и восстановление их от заиливания без применения дополнительной промывочной воды, обеспечивая тем самым попутно еще один технический результат – повышение степени достоверности анализа взятых представительных проб.

Указанный технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном скважинном пневматическом насосе, включающем камеру замещения с впускным и нагнетательным патрубками, каждый из которых снабжен обратным клапаном, а также газопровод, сообщающийся с камерой замещения и источником сжатого газа, и эжектор с активным соплом особенность заключается в том, что к нагнетательному патрубку присоединен нагнетательный трубопровод с запорным клапаном, причем сам патрубок размещен непосредственно внутри камеры замещения, на которой дополнительно смонтировано съемное сопло с возможностью замены последнего на заглушку, а газопровод подключен к системе подачи и распределения сжатого газа и, также как и нагнетательный трубопровод изготовлен из отдельных частей, скрепленных между собой при помощи быстросъемных соединений.

Кроме того, особенностью насоса в частном случае является то, что система подачи и распределения сжатого газа снабжена запорными клапанами с быстродействующими приводами, а для управления приводами запорных клапанов насос содержит электронный блок с программируемым микроконтроллером и панель оператора, которые подключаются к бортовой сети транспортного средства.

Монтаж нагнетательного трубопровода с запорным клапаном на нагнетательном патрубке, размещенном внутри камеры замещения, на которой установлено съемное сопло, позволили размывать ил и восстанавливать скважины без применения дополнительной промывочной воды, обеспечивая тем самым повышение степени достоверности анализа взятых представительных проб и использование в полевых условиях только одного вида оборудования. Изготовление газопровода и нагнетательного трубопровода из отдельных частей, скрепленных между собой при помощи быстросъемных соединений, позволило изменять их длины в зависимости от глубины скважины и сократить расход сжатого воздуха.

Установка запорных клапанов с быстродействующими приводами в системе подачи и распределения сжатого газа позволяет осуществлять не только попеременную подачу в камеру замещения разрежения от эжектора и давления от источника сжатого газа, но и производить подачу сжатого газа на активное сопло эжектора периодически.

Так подача сжатого газа на активное сопло эжектора не производится при подаче сжатого газа в камеру замещения при вытеснении из нее воды, а также при уровне воды в скважине, достаточном для заполнения камеры замещения под действием гидростатического давления столба воды в скважине. Это позволяет сократить расход сжатого газа, тем самым повысить эффективность работы насоса.

Снабжение насоса электронным блоком управления с программируемым микроконтроллером и панелью оператора, подключенных к бортовой сети автомобиля, позволяет изменять продолжительности подач в камеру замещения разрежения и сжатого газа в широких пределах и применять предлагаемый насос в скважинах различной глубины, что существенно расширяет функциональные возможности насоса.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в следующем.

На фиг.1 представлен пневматический насос, на фиг.2 – схема работы системы подачи и распределения сжатого газа.

Предлагаемый скважинный пневматический насос включает камеру замещения 1, которая содержит впускной 2 и нагнетательный 3 патрубки, снабженные обратными клапанами 4 и 5 соответственно. К впускному патрубку 2 присоединена решетка 6, а к нагнетательному патрубку 3 – нагнетательный трубопровод 7, в верхней части которого смонтирован запорный клапан 8. На донышке камеры замещения 1 установлено съемное сопло 9 (вариант А), вместо которого может устанавливаться заглушка 10 (вариант Б). Камера замещения 1 сообщается посредством газопровода 11 с системой подачи и распределения сжатого газа 12. Газопровод 11 и нагнетательный трубопровод 7 изготовлены из гибких трубок, которые через определенные промежутки соединяются между собой быстроразъемными соединениями 13, что позволяет устанавливать оптимальную длину газопровода 11 и нагнетательного трубопровода 7 в зависимости от глубины скважины. Камера замещения 1 снабжена тросом 14, наматываемым на барабан лебедки 15 вместе с гибким газопроводом 11 и нагнетательным трубопроводом 7. Газопровод 11 подключен к системе подачи и распределения сжатого газа 12, сообщающейся с источником сжатого газа 16 и эжектором 17, посредством быстроразъемного соединения 13. Система подачи и распределения сжатого газа 12 содержит три запорных клапана с быстродействующими приводами 18, 19 и 20, установленных на трубопроводе 21 подачи сжатого газа от источника 16 в газопровод 11, трубопроводе 22 подачи разрежения в газопровод 11 от эжектора 17 и трубопроводе 23 подачи сжатого газа от источника сжатого газа 16 на активное сопло эжектора 17 соответственно. Управление работой быстродействующих приводов запорных клапанов 19, 20 и 21 осуществляется автоматически электронным блоком управления 24, содержащем программируемый микроконтроллер и панель оператора.

Работа насоса осуществляется следующим образом.

В зависимости от того, какую операцию планируется провести в скважине, на камере замещения 1 устанавливается либо съемное сопло 9, если имеет место восстановление скважины от заиливания, либо – заглушка 10, если проводят удаление грунтовых вод из нее. Камеру замещения 1 опускают в скважину при помощи лебедки 14, на барабан которой намотаны трос 13, нагнетательный трубопровод 7 и газопровод 11. После погружения камеры замещения 1 в скважину на необходимую глубину, от газопровода 11 и нагнетательного трубопровода 7, намотанных на барабан лебедки 14, отделяются их части из ближайших быстроразъемных соединений 15 и присоединяются к системе подачи и распределения сжатого газа 12 и запорному клапану 8 соответственно. На панели оператора электронного блока управления 24, подключенного к бортовой сети транспортного средства, задаются продолжительности циклов заполнения камеры замещения 1 водой и ее вытеснения из камеры 1. При откачивании грунтовых вод из скважины и пуске насоса в работу электронным блоком управления 24 открываются запорные клапаны 19 и 20. При этом на активное сопло эжектора 17 подается сжатый газ, а в камеру замещения 1 из эжектора 17 по газопроводу 11 подается разрежение. Камера замещения 1 через обратный клапан 4 заполняется водой в течение заданного времени, после чего запорные клапаны 19 и 20 закрываются, а открывается запорный клапан 18. В камеру замещения 1 от источника сжатого газа 16 по газопроводу 11 подается сжатый газ и происходит вытеснение воды через обратный клапан 5 в нагнетательный трубопровод 7 и далее на поверхность через открытый запорный клапан 8.

При восстановлении заиленных скважин в камере 1 вместо заглушки 10 устанавливается съемное сопло 9, запорный клапан 8 закрывается. В этом случае вода из камеры замещения 1 вытесняется сжатым газом снова в скважину, размывая иловые отложения. Для откачки образовавшейся при размыве илов в скважине суспензии периодически открывается запорный клапан 8, при открытии которого вода из камеры замещения 1 вытесняется одновременно и в сопло 9, и в нагнетательный трубопровод 7.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

– средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в химической промышленности, геологоразведке, в нефтехимической промышленности;

– для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов;

– заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, а именно – совмещение нескольких функций в одном устройстве, позволяющем в полевых условиях одним и тем же оборудованием производить как удаление грунтовых вод из скважин, так и восстановление их от заиливания без применения дополнительной промывочной воды, обеспечивая тем самым попутно еще один технический результат – повышение степени достоверности анализа взятых представительных проб.

Формула изобретения

1. Скважинный пневматический насос, содержащий камеру замещения с впускным и нагнетательным патрубками, каждый из которых снабжен обратным клапаном, а также газопровод, сообщающийся с камерой замещения и источником сжатого газа, и эжектор с активным соплом, отличающийся тем, что к нагнетательному патрубку присоединен нагнетательный трубопровод с запорным клапаном, причем сам патрубок размещен непосредственно внутри камеры замещения, на которой дополнительно смонтировано съемное сопло с возможностью замены последнего на заглушку, а газопровод подключен к системе подачи и распределения сжатого газа и также, как и нагнетательный трубопровод, изготовлен из отдельных частей, скрепленных между собой при помощи быстросъемных соединений.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что системы подачи и распределения сжатого газа снабжены запорными клапанами с быстродействующими приводами.

3. Насос по п.1, отличающийся тем, что он снабжен электронным блоком, содержащим программируемый микроконтроллер и панель оператора, которые подключаются к бортовой сети транспортного средства.

РИСУНКИ