насосная штанга

Формула изобретения

Насосная штанга, состоящая из стержня и ниппелей, закрепленных с обеих сторон стержня, имеющих с одной стороны соединительную резьбу, с другой - глухую внутреннюю полость для фиксации в ней концевой части стержня, стенки которой представляют собой поверхность, образованную цилиндрическими и коническими поверхностями с расположенными от дна к входному отверстию распределенными по оси ниппеля кольцевыми зонами, донной конической зоной, примыкающей к ней донной цилиндрической зоной, а также входной цилиндрической зоной, находящейся у входного отверстия внутренней полости и расположенными между указанными цилиндрическими зонами парными коническими зонами, одна из зон пары имеет конусность, направленную к дну внутренней полости, - зона прямого конуса, а другая - конусность, направленную к входному отверстию внутренней полости, - зона обратного конуса, причем в направлении от дна внутренней полости к ее входному отверстию каждая зона обратного конуса имеет угол конусности меньше, чем угол конусности зоны обратного конуса предшествующей парной конической зоны, а также адгезив, заполняющий пространство между внутренней полостью установочной части ниппеля и поверхностью стержня из стеклопластика с образованием адгезивного соединения и конических клиньев, обеспечивающий крепление ниппелей к стержню, отличающаяся тем, что она снабжена расклинивающими деталями на концах стержня и центрирующими втулками, установленными на стержне, при этом расклинивающая деталь выполнена в виде тела вращения, включающего направляющий конус, устанавливающийся в коническую донную зону ниппеля, центрирующую цилиндрическую часть, устанавливающуюся в цилиндрическую донную зону ниппеля, конусная часть для расклинивания конца стержня и концевую часть для установки детали в торце стержня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепромысловому машиностроению и предназначено для использования при механизированном способе добычи нефти из скважины с применением штанговой глубинной установки.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является насосная штанга, включающая сплошной цилиндрический стержень из стеклопластика и ниппели, установленные с двух сторон на концах указанного стержня. Ниппели имеют соединительную часть с резьбовым элементом и установочную часть с внутренней полостью для размещения стержня. Внутренняя полость имеет дно и входное отверстие. Стенки внутренней полости представляют собой поверхность, образованную цилиндрическими и коническими поверхностями с расположенными от дна к входному отверстию распределенными по оси ниппеля кольцевыми зонами, донной конической зоной, находящейся у дна внутренней полости, примыкающей к ней рабочей цилиндрической зоной, а также входной цилиндрической зоной, находящейся у входного отверстия внутренней полости, и расположенными между указанными цилиндрическими зонами парными коническими зонами. Одна из зон пары имеет конусность, направленную к дну внутренней полости - зона прямого конуса, а другая - конусность, направленную к входному отверстию внутренней полости - зона обратного конуса. В направлении от дна внутренней полости к ее входному отверстию каждая зона обратного конуса имеет угол конусности меньше, чем угол конусности зоны обратного конуса предшествующей парной конической зоны. Пространство между внутренней полостью ниппеля и поверхностью стержня из стеклопластика заполнено адгезивом, который обеспечивает крепление ниппелей к стержню за счет образования адгезионного соединения.

Данное техническое решение обеспечивает за счет использования стержня из стеклопластика значительное снижение веса насосной штанги, уменьшение ее жесткости и высокую коррозионную стойкость в пластовой жидкости.

Недостатком данного технического решения является отсутствие надежной фиксации стержня во внутренней полости ниппеля соосно его продольной оси, что не обеспечивает равномерного распределения адгезива в пространстве между внутренней полостью ниппеля и поверхностью стержня и не создает оптимальных условий для образования адгезионного соединения. В результате существенно уменьшается надежность данной конструкции.

Задачей изобретения является создание насосной штанги повышенной прочности и надежности.

Решение поставленной задачи достигается тем, что насосная штанга, состоящая из стержня и ниппелей, закрепленных с обеих сторон стержня, имеющих с одной стороны соединительную резьбу, с другой - глухую внутреннюю полость для фиксации в ней концевой части стержня, стенки которой представляют собой поверхность, образованную цилиндрическими и коническими поверхностями с расположенными от дна к входному отверстию, распределенными по оси ниппеля кольцевыми зонами, донной конической зоной, примыкающей к ней донной цилиндрической зоной, а также входной цилиндрической зоной, находящейся у входного отверстия внутренней полости и расположенными между указанными цилиндрическими зонами парными коническими зонами, одна из зон пары имеет конусность направленную к дну внутренней полости - зона прямого конуса, а другая - конусность, направленную к входному отверстию внутренней полости - зона обратного конуса, причем в направлении от дна внутренней полости к ее входному отверстию каждая зона обратного конуса имеет угол конусности меньше, чем угол конусности зоны обратного конуса предшествующей парной конической зоны, а также адгезив, заполняющий пространство между внутренней полостью установочной части ниппеля и поверхностью стержня из стеклопластика с образованием адгезионного соединения, обеспечивающего крепление ниппелей к стержню, снабжена расклинивающими деталями на концах стержня и центрирующими втулками, установленными на стержне, при этом расклинивающая деталь выполнена в виде тела вращения, включающего направляющий конус, устанавливающийся в коническую донную зону ниппеля, центрирующую цилиндрическую часть, устанавливающуюся в цилиндрическую донную зону ниппеля, конусную часть для расклинивания конца стержня и концевую часть для установки детали в торце стержня.

На фиг. 1 показана насосная штанга, включающая стержень 1, на каждом конце которого закреплен ниппель 2.

На фиг. 2 показан в разрезе узел крепления стержня 1 в ниппеле 2 с помощью расклинивающей детали 3, центрирующей втулки 4 и адгезива 5. Ниппель 2 имеет соединительную часть 6 с резьбовым элементом 7 и установочную часть 8 с внутренней полостью 9, предназначенной для размещения стержня 1. Внутренняя полость 9 включает дно 10 и входное отверстие 11 с расположенными между ними донной конической зоной 12, цилиндрической донной зоной 13, парными коническими зонами 14, 15 и входной цилиндрической зоной 16. Все указанные зоны внутренней полости являются кольцевыми. Парные конические зоны 14 и 15 внутренней полости 9 включают коническую зону с конусностью, направленной к дну 10 - зону прямого конуса, и коническую зону с конусностью, направленной к входному отверстию 11 - зону обратного конуса. В направлении от дна 10 к входному отверстию 11 внутренней полости 8 каждая зона обратного конуса имеет угол конусности меньше, чем угол конусности зоны обратного конуса предшествующей парной конической зоны. Втулка разрезная 4 устанавливается в зазор между наружным диаметром стержня 1 и внутренним диаметром входной цилиндрической зоны ниппеля 16 для центрирования стержня в зоне заделки и гарантированного равномерного заполнения внутренней полости адгезивом 5.

На фиг. 3 показан стержень 1, с обоих концов которого вдоль его оси выполнены глухие отверстия 17, в которые вставлена расклинивающая деталь 3 для расклинивания конца стержня 1. Деталь 3 представляет собой тело вращения, состоящее из направляющего конуса 18, устанавливающегося в коническую донную зону 12 ниппеля 2 (фиг. 2); центрирующей цилиндрической части 19, устанавливающейся в цилиндрическую донную зону 13 (фиг. 2); конусной части 20 для расклинивания конца стержня 1 и концевой части 21 для установки детали 3 в торце стержня 1 (как показано на фиг. 3).

Крепление стержня 1 с расклинивающей деталью 3 в ниппеле 2 производится при вводе стержня 1 во внутреннюю полость ниппеля 2, заполняемую адгезивом 5. При этом происходит установка направляющего конуса 18 и центрирующей цилиндрической части 19 детали 3 в донных конической 12 и цилиндрической 13 зонах внутренней полости 9 ниппеля 2. За счет последующего давления на стержень 1 происходит расклинивание его конца на конической части 20 детали 3. После затверждения адгезива 5 образуется монолитное соединение ниппеля 2 со стержнем 1, а расклиненная часть исключает возможность отделения ниппеля 2 от стержня 1, что обеспечивает безаварийную работу насосных штанг даже при экстремальных нагрузках.

Насосная штанга работает следующим образом.

С помощью резьбового элемента 7, имеющегося на соединительной части 6 ниппеля 2, штанги с помощью муфт соединяются в колонну. С помощью колонны насосных штанг осуществляется связь между приводом и глубинным штанговым насосом для обеспечения процесса добычи нефти с использованием штанговой скважинной насосной установки. В процессе работы штанговой скважинной насосной установки колонна насосных штанг совершает возвратно-поступательные движения с величиной хода и частотой, соответствующими режиму работы привода.

Предлагаемое техническое решение значительно повышает надежность крепления стержня к ниппелю, существенно увеличивая тем самым эффективность и долговечность эксплуатации насосной штанги.