Патент на изобретение №2293886

(54) НАСОС

(57) Реферат:

Насос предназначен для подъема воды из скважин и колодцев. Насос содержит цилиндр с днищем, снабженным всасывающим клапаном и фильтром, и головкой с входным патрубком, связанным с воздушным трубопроводом, и выходным патрубком, связанным с жидкостным трубопроводом и снабженным обратным клапаном, регулятор частоты циклов (РЧЦ), выполненный в виде емкости, разбалансированной на оси ее вращения, и регулятор пропускной способности (РПС); трубопроводы размещены в обсадной трубе, причем свободный конец жидкостного трубопровода сообщен с РЧЦ. Насос снабжен компрессором и вакуумным насосом, и свободный конец воздушного трубопровода связан с выходным патрубком компрессора и параллельно – с входным патрубком вакуумного насоса; цилиндр выполнен из отрезка трубы, внешний диаметр которой равен 1,1-1,17 от внутреннего диаметра обсадной трубы, емкость РЧЦ установлена над емкостью хранилища, а РПС связан с емкостью РЧЦ и выполнен в виде крана со шкалой делений или без нее или в виде заслонки со шкалой делений или без нее. Изобретение обеспечивает повышение производительности и улучшение условий эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Насос предназначен для подъема жидкости из скважин и колодцев, а именно для добычи нефти и воды в нефтеной промышленности, а также и в других отраслях народного хозяйства.

Известен насос, содержащий цилиндр с днищем, снабженным всасывающим клапаном и фильтром с опорой ограниченной посадки, и головкой, снабженной входным патрубком, герметично связанным с воздушным трубопроводом, и выходным патрубком, проходящим через всю полость цилиндра, установленным с зазором между его торцевой поверхности и днищем цилиндра, герметично связанным посредством сварки или резьбового соединения с жидкостным трубопроводом и снабженным обратным клапаном, регулятор частоты циклов, выполненный в виде емкости, разбалансированной на оси ее вращения, и регулятор пропускной способности, причем трубопроводы размещены в обсадной трубе, а свободный конец жидкостного трубопровода сообщен с регулятором частоты циклов /см. патент RU 2237825 С2 /кл. F 04 F 1/04, опубл. 10.10.2004/.

Недостатком такого насоса является ограниченная возможность его применения из-за климатических условий и недостаточная производительность.

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков и повышение производительности насоса.

Поставленная задача решается тем, что известный насос содержащий цилиндр с днищем, снабженным всасывающим клапаном и фильтром с опорой ограниченной посадки, и головкой, снабженной входным патрубком, герметично связанным с воздушным трубопроводом, и выходным патрубком, проходящим через всю полость цилиндра, установленным с зазором между его торцевой поверхностью и днищем цилиндра, герметично связанным посредством сварки или резьбового соединения с жидкостным трубопроводом и снабженным обратным клапаном, регулятор частоты циклов, выполненный в виде емкости, разбалансированной на оси ее вращения, и регулятор пропускной способности, причем трубопроводы размещены в обсадной трубе, а свободный конец жидкостного трубопровода сообщен с регулятором частоты циклов, отличается тем, что он снабжен компрессором и вакуумным насосом, свободный конец воздушного трубопровода герметично связан с выходным патрубком компрессора и паралельно – с входным патрубком вакуумного насоса, цилиндр выполнен из отрезка трубы, внешний диаметр которой равен 1,1÷1,17 от внутреннего диаметра обсадной трубы, а емкость регулятора частоты циклов установлена над емкостью хранилища.

Кроме того, регулятор пропускной способности связан может быть с регулятором частоты циклов и выполнен в виде крана со шкалой делений или без нее или в виде заслонки со шкалой делений или без нее.

Насос может быть снабжен приборами автоматики, например датчиками, электроконтактными манометрами и др., установленными с возможностью взаимодействия с регулятором частоты циклов и с возможностью передачи сигналов включения и выключения компрессора и вакуумного насоса на пульт управления. На чертежах не указаны.

На фиг.- 1 изображен насос в обсадной трубе скважины.

На фиг.- 2 изображен регулятор частоты циклов /далее РЧЦ/ с регулятором пропускной способности /далее РПС/.

Насос содержит цилиндр – 1 с днищем – 2, снабженным всасывающим клапаном – 3 и фильтром – 4 с опорой – 5 ограниченной посадки или без нее, головку – 6, снабженную выходным патрубком – 7 с обратным клапаном – 8, герметично связанным с жидкостным трубопроводом – 9 и входным патрубком – 10, герметично связанным с воздушным трубопроводом – 11, при этом выходной патрубок – 7 с обратным клапаном – 8 пропущен через всю полость цилиндра – 1 и установлен с зазором между его торцевой поверхности и днищем – 2, для возможности, преодолевая сопротивление клапана – 8, выхода жидкости в полость жидкостного трубопровода – 9, который направляет жидкость в емкость – 12 регулятора частоты циклов, /далее РЧЦ/, последняя, при наполнении определенным количеством жидкости автоматически выливает ее в емкость – 13 хранилища. При этом емкость – 12 РЧД должна иметь объем вместимости не менее объема полости цилиндра – 1 или объема вытесняемой жидкости из цилиндра – 1 за один цикл его работы. Эта величина условная, в зависимости от дебита скважины т.е. от ее притока жидкости, например:

объем вытесняемой жидкости равен V и по нему же, с помощью того же вышеупомянутого коэффициента – k/1,1÷1,17/, определяем объем полости цилиндра – 1 насоса, от торца его головки, до торца днища.

Такая необходимость для того, чтобы при завершении цикла в цилиндре – 1 оставался бы остаток жидкости, предотвращающей попадание воздуха в полость жидкостного трубопровода – 9. Итак, объем полости цилиндра – 1 насоса определяем по формуле

V₁=V·k;

а также определяем объем емкости – 12 РТЦ по формуле

V₂=V₁·k; или V₂=V·k;

и объем остаточной /нерабочей/ жидкости в цилиндре определяем по формуле

V₃=V₁-V;

а также для определения внешнего диаметра цилиндра – 1 насоса, относительно внутреннего диаметра обсадной трубы по формуле

Такая необходимость заключается в том, чтобы максимально увеличить способность насоса в подъеме жидкости за один цикл работы при возможной отдачи скважины и сохранение гарантии спуска и его подъема из скважины,

где V – объем вытесняемой /рабочей/ жидкости за один цикл работы насоса;

V₁ – объем полости цилиндра – 1 насоса;

V₂ – объем емкости – 12 РТЦ;

V₃ – объем остаточной /нерабочей/ жидкости в цилиндре при завершении одного цикла работы насоса;

D – внешний диаметр цилиндра – 1 насоса;

d – внутренний диаметр обсадной трубы;

k – коэффициент – 1,1÷1,17.

Работает такой насос следующий образом.

При включении компрессора – 14 в работу воздух поступает по воздушному трубопроводу – 11 в цилиндр – 1, заполненный жидкостью через клапан – 3 с помощью естественного давления толщины нефтеного слоя или с помощью применения вакуумного насоса, и создает давление на жидкость. При этом клапан – 3 закрывается и жидкость через зазор между торцевой поверхностью патрубка – 7 и днища – 2, преодолевая сопротивление клапана – 8, поступает в емкость – 12 РЧД, которая по мере заполнения жидкостью определенного количества автоматически поворачивается, выключая компрессор – 14, и выливает жидкость в емкость – 13, при том с определенной РПС – 19 скоростью, соответствующей притоку заполнения жидкостью рабочего объема цилиндра – 1, через клапан – 3, а по истечении жидкости из емкости – 12 РЧЦ последняя возвращается в исходное положение, для приема жидкости следующего цикла, при этом закрывает клапан – 20, выключая вакуумный насос – 15, и, одновременно, открывает клапан – 21 и включает компрессор – 14, и процесс повторяется.

Регулировка режима работы насоса осуществляется следующим образом.

Если при включении компрессора – 14 заполнение емкости – 12 жидкостью прекратилось и уровень жидкости еще не достиг определенной отметки, и компрессор – 14 работает, то в этом случае вместо жидкости идет воздух, – это означает, что головка – 6 насоса находится выше естественного уровня добываемой жидкости. При этом необходимо опустить насос ниже, если еще он не опущен до дна обсадной трубы, в противном случае желательно опустить обсадную трубу или довольствоваться объемом вытесненной жидкости, находящейся в емкости – 12, сделать отметку ее уровня и произвести балансировку емкости с помощью противовеса – 22 до уверенного ее возвращения в исходное положение. После такой регулировки насос будет работать не с полным объемом заполнения жидкостью его цилиндра – 1. Или поменять насос на другой такой же, имеющий длину/высоту короче, которую можно вычислить по формуле

где h – высота цилиндра насоса,

V – объем вытесненной жидкости за один цикл работы,

r – радиус внутренней поверхности цилиндра насоса.

Экономическая эффективность от использования такого насоса состоит в том, что достигается самая высокая производительность и рабочий ресурс насоса, причем с меньшими затратами средств и в улучшенных условиях работы обслуживающего персонала.

Формула изобретения

1. Насос, содержащий цилиндр с днищем, снабженным всасывающим клапаном и фильтром с опорой ограниченной посадки, и головкой, снабженной входным патрубком, герметично связанным с воздушным трубопроводом, и выходным патрубком, проходящим через всю полость цилиндра, установленным с зазором между его торцевой поверхностью и днищем цилиндра, герметично связанным посредством сварки или резьбового соединения с жидкостным трубопроводом и снабженным обратным клапаном, регулятор частоты циклов, выполненный в виде емкости, разбалансированной на оси ее вращения, и регулятор пропускной способности, причем трубопроводы размещены в обсадной трубе, а свободный конец жидкостного трубопровода сообщен с регулятором частоты циклов, отличающийся тем, что он снабжен компрессором и вакуумным насосом, свободный конец воздушного трубопровода герметично связан с выходным патрубком компрессора и параллельно – с входным патрубком вакуумного насоса, цилиндр выполнен из отрезка трубы, внешний диаметр которой равен 1,1-1,17 внутреннего диаметра обсадной трубы, а емкость регулятора частоты циклов установлена над емкостью хранилища.

2. Насос по п.1, отличающийся тем, что регулятор пропускной способности связан с емкостью регулятора частоты циклов и выполнен в виде крана со шкалой делений или без нее или в виде заслонки со шкалой делений или без нее.

РИСУНКИ