Штанговый насос с магнитными элементами для предотвращения образования газовых пробок - RU2016136998A
Код документа: RU2016136998A
Формула
1. Скважинная насосная установка, содержащая:
цилиндр, имеющий ось и выполненный с возможностью подвешивания в скважине;
седло всасывающего клапана, установленное в цилиндре;
всасывающий клапан;
плунжер, размещенный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении;
седло нагнетательного клапана, установленное на нижнем конце плунжера;
нагнетательный клапан; и
магнитное поле, взаимодействующее с нагнетательным клапаном и толкающее его в положение открытия при совершении плунжером рабочего хода.
2. Установка по п. 1, в которой магнитное поле создается:
подвижным магнитом, которым снабжен нагнетательный клапан для его перемещения;
неподвижным магнитом, которым снабжен цилиндр под подвижным магнитом;
причем подвижный и неподвижный магниты имеют такие полярности, что они отталкивают друг друга, вследствие чего нагнетательный клапан совершает подъем от седла нагнетательного клапана, когда подвижный магнит приближается к неподвижному магниту.
3. Установка по п. 1, в которой нагнетательный клапан и всасывающий клапан намагничены с противоположными друг другу полярностями, так что они отталкивают друг друга, когда нагнетательный клапан приближается к всасывающему клапану, тем самым создавая магнитное поле.
4. Установка по п. 1, в которой нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на седло нагнетательного клапана, а шток содержит подвижный магнит, определяющий часть магнитного поля.
5. Установка по п. 1, в которой нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на седло нагнетательного клапана, а шток содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс находится у головки, причем магнитное поле частично определяется подвижным магнитом.
6. Установка по п. 1, в которой:
нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана;
седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала;
шток содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс находится у головки;
цилиндр снабжен неподвижным магнитом, расположенным ниже подвижного магнита и имеющим на верхнем конце такую полярность, что он отталкивает магнит нагнетательного клапана; и
подвижный и неподвижный магниты определяют магнитное поле.
7. Установка по п. 1, в которой:
нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана и перекрывает отверстие;
шток перемещается вместе с головкой и имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра отверстия, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в кольцевое пространство вокруг штока, когда нагнетательный клапан находится в положении открытия;
седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала;
шток содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока, а противоположный полюс находится у головки;
цилиндр снабжен неподвижным магнитом, размещенным ниже подвижного магнита и имеющим на верхнем конце такую же полярность, что и полярность магнита нагнетательного клапана на нижнем конце штока; и
подвижный и неподвижный магниты определяют магнитное поле.
8. Установка по п. 1, в которой:
нагнетательный клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле нагнетательного клапана, причем в положении закрытия головка нагнетательного клапана садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана;
седло нагнетательного клапана выполнено из немагнитного материала;
шток нагнетательного клапана содержит подвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока нагнетательного клапана, а противоположный полюс находится у головки нагнетательного клапана;
всасывающий клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки сквозь отверстие в седле всасывающего клапана, причем в положении закрытия головка всасывающего клапана садится на верхнюю сторону седла всасывающего клапана;
седло всасывающего клапана выполнено из немагнитного материала;
шток всасывающего клапана содержит неподвижный магнит, у которого один полюс находится на нижнем конце штока всасывающего клапана, а противоположный полюс находится у головки всасывающего клапана, причем у головки всасывающего клапана неподвижный магнит имеет такую полярность, что он отталкивает подвижный магнит; и
подвижный и неподвижный магниты определяют магнитное поле.
9. Установка по п. 1, содержащая:
кольцевое пространство в нагнетательном клапане, окружающее шток нагнетательного клапана в отверстии в седле нагнетательного клапана, сквозь которое проходит скважинный флюид, когда нагнетательный клапан находится в положении открытия, причем в положении закрытия головка нагнетательного клапана перекрывает это кольцевое пространство; и
кольцевое пространство во всасывающем клапане, окружающее шток всасывающего клапана в отверстии в седле всасывающего клапана, сквозь которое проходит скважинный флюид, когда всасывающий клапан находится в положении открытия, причем в положении закрытия головка всасывающего клапана перекрывает это кольцевое пространство.
10. Скважинная насосная установка, содержащая:
цилиндр, имеющий ось и выполненный с возможностью подвешивания в скважине;
седло всасывающего клапана, установленное на нижнем конце цилиндра;
всасывающий клапан, расположенный на седле всасывающего клапана с возможностью перемещения в осевом направлении относительно этого седла между положением открытия, в котором скважинный флюид может войти в цилиндр, и положением закрытия, в котором происходит перекрытие нисходящего потока из цилиндра;
плунжер, размещенный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении;
седло нагнетательного клапана, установленное на нижнем конце плунжера и имеющее сквозное отверстие;
нагнетательный клапан, содержащий подвижную головку, которая в положении закрытия нагнетательного клапана садится на седло нагнетательного клапана, и шток, простирающийся вниз от головки нагнетательного клапана сквозь отверстие и содержащий подвижный магнит; и
неподвижный магнит, которым снабжен цилиндр ниже подвижного магнита, причем неподвижный и подвижный магниты имеют полярности, при взаимодействии которых друг с другом нагнетательный клапан совершает подъем относительно своего седла в положение открытия при приближении плунжера к нижней точке рабочего хода.
11. Установка по п. 10, в которой подвижный магнит имеет полюс на нижнем конце, а неподвижный магнит имеет полюс на верхнем конце, который отталкивает полюс на нижнем конце подвижного магнита.
12. Установка по п. 10, в которой шток нагнетательного клапана имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра отверстия, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в кольцевое пространство вокруг штока нагнетательного клапана, когда нагнетательный клапан находится в положении открытия.
13. Установка по п. 10, в которой всасывающий клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки всасывающего клапана сквозь отверстие в седле всасывающего клапана, причем головка всасывающего клапана садится на верхнюю сторону седла всасывающего клапана в положении закрытия всасывающего клапана, а шток всасывающего клапана содержит неподвижный магнит.
14. Установка по п. 10, в которой:
всасывающий клапан содержит головку и шток, простирающийся вниз от головки всасывающего клапана сквозь отверстие в седле всасывающего клапана, причем в положении закрытия всасывающего клапана головка всасывающего клапана садится на верхнюю сторону седла всасывающего клапана;
неподвижный магнит образует часть всасывающего клапана и имеет полюс у головки всасывающего клапана, который отталкивает подвижный магнит; и
шток всасывающего клапана имеет наружный диаметр меньше внутреннего диаметра отверстия в седле всасывающего клапана, что позволяет скважинному флюиду проходить сквозь отверстие в седле всасывающего клапана в кольцевое пространство вокруг штока всасывающего клапана, когда всасывающий клапан находится в положении открытия.
15. Установка по п. 10, в которой седло нагнетательного клапана и седло всасывающего клапана выполнены из немагнитного материала.
16. Способ выкачивания скважинного флюида из скважины, включающий:
(а) обеспечение насоса с возвратно-поступательным движением, содержащего цилиндр, всасывающий клапан, установленный на цилиндре, нагнетательный клапан, установленный на плунжере, причем с нагнетательным клапаном связано верхнее магнитное поле, а с цилиндром под плунжером связано нижнее магнитное поле;
(б) подвешивание насоса в скважине;
(в) осуществление рабочего хода плунжера вниз в цилиндре; и
(г) взаимодействие верхнего магнитного поля с нижним магнитным полем при перемещении плунжера вниз и ответное перемещение нагнетательного клапана в положение открытия.
17. Способ по п. 16, включающий подъем плунжера после достижения нижней точки рабочего хода на этапе (г), что вызывает перемещение нагнетательного клапана в положение закрытия и прекращение взаимодействия верхнего и нижнего магнитных полей.
18. Способ по п. 16, в котором этап (а) включает:
оснащение нагнетательного клапана седлом;
монтаж подвижного магнита на нагнетательном клапане для обеспечения перемещения последнего относительно своего седла;
причем на этапе (г) нагнетательный клапан перемещается вверх относительно своего седла.
19. Способ по п. 18, в котором этап (а) включает:
оснащение всасывающего клапана седлом, образующим узел всасывающего клапана;
монтаж на узле всасывающего клапана неподвижного магнита с полярностью, обеспечивающей отталкивание подвижного магнита.
20. Способ по п. 16, в котором этап (а) включает:
оснащение нагнетательного клапана седлом, имеющим сквозное отверстие;
оснащение нагнетательного клапана головкой, которая садится на верхнюю сторону седла нагнетательного клапана, и штоком, простирающимся сквозь упомянутое отверстие и содержащим подвижный магнит;
причем на этапе (г) нагнетательный клапан перемещается вверх относительно своего седла, а скважинный флюид проходит через кольцевое пространство между штоком и отверстием.
