соединение устьевого штока с колонной насосных штанг

Формула изобретения

Соединение устьевого штока с колонной насосных штанг, содержащее полый корпус с изолированной внутренней полостью от воздействия внешней среды, с соединительной резьбой в верхней его части для соединения с устьевым штоком, расположенный в корпусе разрезной захватный элемент с рифленой внутренней рабочей поверхностью под захватываемую насосную штангу и конусной наружной поверхностью в нижней части, и установленную в корпусе неподвижно съемную втулку, внутренняя поверхность которой соответствует конусной поверхности захватного элемента, отличающееся тем, что на конце захватываемой насосной штанги выполнен выступ, захватный элемент расположен под выступом насосной штанги, причем его верхняя часть снаружи сопряжена с корпусом по цилиндрической поверхности, а его нижняя часть - со съемной втулкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин глубинными штанговыми насосами.

После спуска скважинного штангового насоса, проверки герметичности труб и правильности посадки конуса необходимо выбрать запас длины хода в соответствии с характеристикой насоса, затем соединить колонну штанг с подвеской балансира и запустить станок-качалку ( Мухаметзянов А.К. и др. Добыча нефти штанговыми насосами. - М.: Недра, 1993, с. 128, 129, 188, 201). Правильная посадка плунжера обеспечивается подбором необходимой длины верхней штанги и соединения ее с устьевым штоком посредством соединительной муфты ( Молчанов Г. В. , Молчанов А. Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа.- М.: Недра, 1984 г. , с. 106, рис. У...2., поз. 23). В этом случае применяются штанги укороченной длины, ГОСТ 13877-80 (1000; 1200; 1500; 2000; 3000 мм) со значительным интервалом длин. На практике же, например, при использовании устройства для обработки призабойной зоны скважин и добычи нефти из скважины (патент 1794312 A3, E 21 В 43/25; 43/00), работа которого связана с характерным скачкообразным циклическим изменением нагрузки на насос в больших пределах, а также для обеспечения более оптимального режима работы штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ) в целом имеет место необходимость более точной подгонки посадки плунжера, причем в интервалах меньших, чем интервалы длин укороченных стандартных штанг.

Наиболее правильная и точная посадка плунжера достигается путем определения длины верхней насосной штанги нормальной длины по месту, на устье скважины, укорачивания по намеченному месту и соединения ее непосредственно по телу с устьевым штоком при помощи, например, штанголовки, которая по конструктивным признакам и назначению является наиболее близким аналогом (оборудование, инструменты и приспособления для подземного и капитального ремонта скважин; Каталог-справочник, часть 1; Инструменты для обследования, очистки скважин и проведения ловильных работ; НПП "Нефтехиммаш", стр. 32; 420073, г. Казань, а/я 156, тел/факс 8.432.75-22-43 1996 г.).

Штанголовка предназначена для захвата и извлечения из скважины оборванных или отвинченных штанг и устьевого штока, а захватный элемент в ней может быть выполнен в виде плашек или цанги.

Однако использование этой штанголовки в качестве соединительного узла между колонной насосных штанг и устьевым штоком недопустимо ввиду возможного срыва колонны насосных штанг с захватного механизма или обрыва штанги по месту захвата из-за образования порчи тела штанги захватным элементом (цангой, плашками и т.п.) под влиянием циклических, динамических нагрузок, возникающих при работе штангового насоса.

В качестве ближайшего аналога предлагается использовать US 5771968, 1998. В этом источнике информации раскрыто соединение устьевого штока с колонной насосных штанг, включающее полый корпус с изолированной внутренней полостью от внешней среды с соединительной резьбой в верхней его части для соединения с устьевым штоком, расположенный в корпусе разрезной захватный элемент с рифленой внутренней рабочей поверхностью под захватываемую насосную штангу и конусной наружной поверхностью в нижней части, и установленную в корпусе неподвижно съемную втулку, внутренняя поверхность которой соответствует конусной поверхности захватного элемента.

Недостатком известного соединения является низкая надежность зацепления за тело насосной штанги.

Техническая задача изобретения состоит в создании такого захватного механизма, соединяющего устьевой шток с колонной насосных штанг, который бы обеспечил надежное зацепление непосредственно за тело насосной штанги и работу ШСНУ в допустимых пределах нагрузки на насос.

Поставленная задача достигается тем, что в соединении устьевого штока с колонной насосных штанг, содержащем полый корпус с изолированной внутренней поверхностью от воздействия внешней среды с соединительной резьбой в верхней его части для соединения с устьевым штоком, расположенный в корпусе разрезной захватный элемент с рифленой внутренней рабочей поверхностью под захватываемую насосную штангу и конусной наружной поверхностью в нижней части и установленную в корпусе неподвижно съемную втулку, внутренняя поверхность которой соответствует конусной поверхности захватного элемента, на конце захватываемой насосной штанги выполнен выступ, захватный элемент расположен под выступом насосной штанги, причем его верхняя часть снаружи сопряжена с корпусом по цилиндрической поверхности, а его нижняя часть - со съемной втулкой.

На чертеже изображен продольный разрез соединения устьевого штока с колонной насосных штанг в рабочем положении. В полом корпусе 1, соединенном с устьевым штоком 1, расположен захватный элемент 3 в виде отдельных, как минимум, двух плашек с разрезами (не указаны) и рифленой внутренней поверхностью 4 в нижней конусной части.

Захватный элемент 3 может быть выполнен в виде одной цельной детали с разрезами только в нижней конусной части.

Верхний конец захватного элемента 3 сопряжен с последней насосной штангой 5 и корпусом 1 по соответствующим цилиндрическим поверхностям 6 и 7.

На конце насосной штанги 5 выполнен выступ 8, который может быть в виде буртика, полученного путем пластической деформации, или другого выступа, полученного путем расплющивания конца штанги в одной плоскости с двух сторон, который (выступ) может быть выполнен в виде кольца или другой головки, соединенных с концом насосной штанги на резьбе или на электросварке и т.п.

Нижняя часть захватного элемента 3 снаружи сопряжена со съемной втулкой 9, внутренняя поверхность которой соответствует конусной поверхности захватного элемента 3. Положение съемной втулки 9 в корпусе 1 фиксируется установочным винтом 10 с уплотнительным кольцом 11, расположенным в центральном отверстии винта 10 под насосную штангу 5.

Внутренняя полость корпуса 1 заполнена смазкой и изолирована от внешней агрессивной среды благодаря уплотнительному кольцу 11 и применению уплотнительной ленты ФУМ в резьбовых соединениях.

Порядок сборки соединения заключается в том, что подгонку плунжера штангового насоса (не указаны) осуществляют с использованием последней верхней насосной штанги 5, которая впоследствии отрезается по месту непосредственно на устье скважины. На свободный конец штанги 5 надеваются установочный винт 10 с уплотнительным кольцом 11, втулка 9 и захватный элемент 3. На этой стадии сборки на свободном конце штанги 5 выполняется выступ 8. Например, многократными ударами молотка по головке насосной штанги можно получить выступ с плавным расширением тела штанги по диаметру (как указано на приведенной фигуре).

Захватный элемент 3 со втулкой 9 по отдельности и установочный винт 10 подводятся под выступ 8 (буртик) и корпус 1 заворачивается на установочный винт 10. Устьевой шток 2 соединяется с корпусом 1. В резьбовых соединениях для обеспечения герметичности применяется лента ФУМ, что предотвращает попадание в полость корпуса 1 агрессивной среды.

Устьевой шток 2 соединяется с подвеской балансира (не указаны) и ШСНУ запускается в работу.

Заложенное в конструкции замковое соединение, в котором находятся верхняя часть захватного элемента и головка штанги с буртиком, несет на себе некоторую часть осевой нагрузки и способствует автоматическому зажиму захватного элемента, гарантируя надежное зацепление.