FR2801939A1

FR2801939A1 - Pump rod and connection union for driving rotary petrol pump comprises tapped surfaces at rod free ends and union with threaded ends separated by application shoulders

Info

Publication number: FR2801939A1
Application number: FR0012986A
Authority: FR
Inventors: Hugo A Ernst; Daniel Johnson; Jose Villasante
Original assignee: Siderca SAIC
Current assignee: Siderca SAIC
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2001-06-08
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: AR021536A1; BR0005675A; CA2327074A1; BR0005675B1; CA2327074C; FR2801939B1

Abstract

The unit comprises a tapped surface at the free ends of the pump rod (3.a,3.b). A union (2) has threaded ends separated by a central zone of larger diameter forming couple application shoulders (2.a,2.b). The external, internal and initial diameters of the couple application shoulders correspond to defined ratios.

Description

La présente invention concerne un ensemble comporte une tige de pompe et un raccord fileté utilise pour la commande des pompes rotatives, telles que celles qui sont utilisées pour l'extraction et/ou la production fluides très visqueux, et de fluides ayant une concentration élevée en matières solides et un pourcentage modéré de ,tels que le pétrole, mais sans être limitée à cette application. The present invention relates to an assembly comprising a pump rod and a threaded connection used for the control of rotary pumps, such as that are used for extraction and / or production fluids very viscous, and fluids having a concentration high in solids and a moderate percentage of such as oil, but not limited to this application.

La tige de pompe qui existe actuellement est constituée d'une tige ayant un corps plein, raison pour laquelle on l'appelle "tige pleine de pompe" forgée à deux extrémites. Ces extrémités forgées ou têtes ont un diamètre nettement supérieur à celui du corps de la tige rapport des diametres de la tête et du corps est supérieur ou égal à118). The pump rod that currently exists is made up of a stem with a solid body, which is why we call it pump full stem "forged at two extremites. These forged ends or heads have a diameter much greater than the body of the stem ratio of the diameter of the head and body is greater than or equal to 118).

extrémités sont filetées à leur surface extérieure et constituent ce qu'on appelle des bouts mâles extré- mités mâles. Le raccord de deux tiges est réalisé à l'aide d'un troisième organe ou accouplement dont la surface interne est taraudée aux deux extrémités, et on l'appelle raccord femelle. Ces extrémités raccordent les organes filetés respectifs si bien que les organes sont raccordés grâce aux surfaces filetées et taraudées. Ce type de raccord actuellement utilisé est décrit dans la norme API 11H. ends are threaded on their outside surface and constitute what are called male end ends. The connection of two rods is made by using a third organ or coupling whose inner surface is tapped at both ends, and it's called female connector. These ends connect the respective threaded members so that the members are connected by threaded and threaded surfaces. This type of fitting currently used is described in API 11H.

Ce type de tige pleine de pompe a été réalisé à l'ori- gine pour la mise en oeuvre du procédé traditionnel de pompage alternatif plutôt que pour les systèmes rotatifs de pompage dans lesquels il faut un moment de plus grande inertie polaire, à cause du type de contrainte appliquée. En conséquence, en présence d'une sollicitation de ce type de tige pleine par une contrainte de torsion lors de l'application d'un couple ou d'un moment de rotation, en combinaison ou non avec une contrainte de traction et/ou de flexion, le couple qui peut être transmis est limité. Une cause de rupture de ce type de tige classique est une rupture due à la fatigue dans la zone de jonction de la tête de la tige et de son corps, à cause de la différence de rigidité mécanique entre les deux parties, le corps de la tige et latête de la tige. La présente invention a pour objet la réalisation d'un ensemble d'une tige de pompe et d'un raccord fileté, destiné la commande des pompes de type rotatif, capable de trans- mettre un couple supérieur à celui que peuvent transmettre les tiges pleines de pompe décrites dans la norme API 11B. This type of solid pump rod has been realized at the origin for the implementation of the traditional alternative pumping method rather than for rotary systems. of pumping in which requires a moment of greater polar <inertia>, because of the type of constraint applied. As a consequence, in the presence of a solicitation of this type of solid rod by a torsional stress when the application of a couple or a moment of rotation, in combination or not with a tensile stress and / or bending, the couple which can be transmitted is limited. A cause of breakage of this type of conventional rod is a breakdown due to fatigue in the head junction area. of the stem and its body, because of the difference in mechanical rigidity between the two parts, the body of the rod and the head of the rod. The object of the present invention is to provide a pump rod assembly and a threaded connection for the control of Rotary-type pumps, capable of trans - putting a torque higher than that can transmit the full pump rods described in the > standard API 11B.

En outre, l'invention a pour objet un raccord fileté pour tige creuse, différent de celui de la norme API 11B destiné aux tiges classiques, et qui peut être facilement assemblé. In addition, the invention relates to a threaded connection for hollow rod, different from that of the standard API 11B for conventional rods, and that can be easily assembled.

L'invention concerne aussi la réalisation d'un ensemble d'un raccord de tige de pompe ayant peu tendance séparer les raccords qui relient les tiges chaque fois que se produit le phénomène de rotation en sens inverse des tiges. Ce phénomène se produit en fin d'utilisation et est dû à un accident ou est provoqué intentionnellement par l'activation de l'équipement de la pompe. A cause de l'énergie emma- gasinée dans la colonne des tiges en cours de fonction- nement, lors de la désactivation du fonctionnement de la pompe, la colonne tourne en sens inverse du sens dans lequel elle tournait avant la désactivation. La rotation de la colonne est inversement proportionnelle au diamètre de la tige et est proportionnelle au couple appliqué et à la longueur de la tige. The invention also relates to the realization of a set of a pump rod connection having little tendency to separate the connections which connect the rods every time that gets produces the phenomenon of rotation in the opposite direction of the rods. This phenomenon occurs at the end of use and is due to an accident or intentionally caused by the activation of the pump equipment. Due to the stored energy in the column of running rods - ment, when disabling the operation of the pump, the column rotates in the opposite direction in which it was running before the deactivation. The rotation of the column is inversely proportional to the diameter of the rod and is proportional to the applied and to the length of the rod.

L'invention a aussi pour objet la mise à disposition d'un ensemble d'une tige et d'un raccord qui permet le passage d'outils (capteurs pour la gestion du puits) et/ou qui permet la circulation interne de fluides (injection de solvants et/ou d'inhibiteurs de corrosion). The object of the invention is also the provision of a set of rods and connectors which allows the > passage of tools (sensors for the management of the well) and / or which allows the internal circulation of fluids (injection of solvents and / or corrosion inhibitors).

L'invention concerne une tige de forme tubulaire ayant un corps creux, qui est taraudé à ses deux extrémités et qui est appelé "organe femelle". Elle comprend un embout ou organe ayant deux extrémités filetées, chaque extrémité étant filetée, étant appelée "organe mâle" et se raccordant à une extrémité femelle de la tige. L'accouplement entre les extrémités mâle et femelle est réalisé à l'aide des surfaces filetée et taraudée correspondantes. Le raccord fileté et le corps de la tige sont raccordés sans discontinuité de diamètre, alors que le rapport du diamètre du raccord au diamètre de la tige peut varier entre une valeur comprise entre 1, c'est-à-dire sans discontinuité des diamètres, et une valeur maximale de 1,5. Le fait que la valeur moyenne du diamètre extérieur sur toute la longueur de la colonne est supérieur celui qui est obtenu avec une tige possédant un raccord classique indique que, pour une même longueur de colonne et un même diamètre externe limité, la résistance la rotation en sens inverse est plus grande dans l'ensemble selon l'invention que dans la technique antérieure. The invention relates to a tubular shaped rod having a hollow body, which is tapped at both ends and which is called "female organ". It includes a tip or body with two threaded ends, each end being threaded, being called "male member" and connecting to a female end of the rod. The coupling between the male ends and the female is done using the corresponding threaded and tapped surfaces . The threaded connection and the rod body are connected without discontinuity of diameter, then as the ratio of the diameter of the fitting to the rod diameter can vary between a value between 1, that is to say without discontinuity of diameters, and a maximum value of 1.5 . The fact that the average value of the outer diameter over the entire length of the column is higher than that obtained with a rod having a B> classical fitting indicates for same length of column and same limited external diameter , the resistance the rotation in opposite direction is greater in the assembly according to the invention than in the prior art.

Les surfaces filetées ont un profil de filet qui assure un coincement diamétral sur la longueur du filet. Simulta- nément, les surfaces filetées et taraudées ont une forme tronconique qui facilite le montage. Threaded surfaces have a thread profile that ensures a diametric wedge on the length of the thread. Simulta - The Threaded and Tapped Surfaces have a frustoconical shape that makes mounting easier.

Les dimensions de l'embout sont déterminées par l'obtention d'une distribution homogène des tensions sur toute la longueur de la partie filetée et dans le corps l'accouplement. I1 est ainsi possible d'obtenir un rapport de diamètre des extrémités filetées de l'embout et de son diamètre interne et un rapport du diamètre externe de l'embout et de son diamètre interne, qui sont caracté- ristiques du raccord, et un rapport supplémentaire entre le diamètre externe de l'embout et le diamètre des extrémités filetées de celui-ci. The dimensions of the tip are determined by obtaining a homogeneous distribution of tensions over the entire length of the threaded part and into the body the coupling. It is thus possible to obtain a ratio of diameter of the threaded ends of the tip and its internal diameter and a ratio of the outer diameter of the tip and its internal diameter, which are characteristic of the fitting, and an additional ratio between the external diameter of the tip and the diameter of the threaded ends of it.

Un congé des filets est défini de manière que la hauteur du congé sur l'embout soit supérieure ou égale à la hauteur du congé des extrémités taraudées. A net fillet is defined so that the fillet height on the end piece is greater than or equal to the tapped end fillet height. >

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels les figures 1A et 1B représentent la configuration de la tige classique, correspondant à la norme précitée API 11B ; les figures 2A, 2B et 2C représentent des configura- tions de l'ensemble de la tige creuse et du raccord selon l'invention ;et les figures 3A et 3B représentent deux autres confi- gurations possibles de l'ensemble formé par le raccord et la tige creuse, selon l'invention. Other features and advantages of the invention will be better understood by reading the description that will follow examples of embodiment, with reference to the accompanying drawings in which Figures 1A and 1B represent the configuration of the classic stem , corresponding to the above standard API 11B ; FIGS. 2A, 2B and 2C show configurations of the entire hollow rod and the connector according to the invention; B> and FIGS. 3A and 3B show two other possible configurations of the set formed by the fitting and the hollow stem, according to the invention.

La figure 1A représente une extrémité de tige pleine ou mâle ayant une extrémité filetée classique à filetage de type cylindrique. On peut observer une discontinuité entre la tête de la tige et le corps de celle-ci, entre les diamètres Dc et Dv respectivement. The Figure 1A represents a solid rod end or male having a threaded end with a thread type cylindrical. We can observe a discontinuity between the head of the stem and the body of it, between the diameters Dc and Dv respectively.

figure 1B est un schéma de l'ensemble du raccord vissé classique d'une tige pleine de pompage selon la norme API dans sa configuration assemblée. Figure 1B is a schematic diagram of the typical Bolted fitting of a solid pumping rod in accordance with the API standard in its configuration assembly.

figure 2A représente l'extrémité femelle de la tige creuse selon l'invention. I1 est aussi possible de noter la surface taraudée de forme tronconique à l'intérieur de la tige dont la diamètre interne diminue. FIG. 2A represents the female end of the hollow rod according to the invention. It is also possible to note the tapered tapered form within the rod whose inner diameter decreases.

La figure 2B représente un embout du raccord de tiges selon l'invention. Le filetage de forme tronconique et la présence d'un épaulement d'application de couple peuvent être observés aux extrémités des surfaces filetées. I1 est possible d'observer la variation de l'embout et la présence d'un chanfrein désigné par la référence A, indiqué en trait interrompu. Figure 2B shows a tip of the stem connector according to the invention. The frustoconical form thread and the presence of a torque application shoulder can be observed at the ends of the threaded surfaces. It is possible to observe the variation of the tip and the presence of a chamfer designated by the reference A, indicated in a line. interrupted.

La figure 2C est un schéma de l'ensemble raccord et de la tige creuse de pompe en configuration assemblée. Figure 2C is a schematic diagram of the fitting and assembly of the hollow pump rod in assembly configuration.

La figure 3A représente un schéma d' variante de l'ensemble de la tige creuse de pompe et du raccord fileté à l'état assemblé, le rapport du diamètre Devu du raccord au diamètre Dev du corps de la tige étant limité (1 < Devu/Dev 51,5). Figure 3A shows a schematic diagram of the entire hollow pump stem and threaded connection in the assembled state, the diameter ratio Devu of the diameter Dev diameter of the stem body being limited <1 <Devu / Dev 5 1.5).

La figure 3B représente une configuration possible selon l'invention dans laquelle l'extrémité femelle est usinée à l'une des extrémités de la tige alors que l'extré- mité opposée est usinée à l'extrémité mâle, cette confi- guration étant connue sous le nom de "solidaire". The Figure 3B represents a possible configuration according to the invention in which the female end is machined at one of the ends of the rod while the opposite end is machined at the male end, this confi guration being known as " integral ".

La figure 2C représente les éléments qui caractérisent le raccord et la tige creuse formant l'ensemble selon l'invention, dans la configuration assemblée correspondante. peut noter que les deux extrémités taraudées à l'intérieur de la tige 3.a et 3.b sont raccordées à des extrémités mâles correspondantes 1.a et 1.b et des épau- lements d'application de couple 2.a et 2.b font partie de l'embout 2. Le raccord entre les extrémités correspondantes mâle et femelle est réalisé grâce à la surface de forme tronconique 5.a, 5.b. Le fait que la forme est tronconique facilite le montage de l'embouchure et l'assemblage des surfaces. Figure 2C shows the elements that characterize the and the hollow rod forming the assembly according to the invention, in the / B> matching assembly. can note that both ends are tapped at inside the stem 3.a and 3 .b are connected to corresponding male ends 1.a and 1.b and epau - 2.a and 2.b torque application are part of the 2 tip. The connection between the corresponding male and female ends is achieved by virtue of the frustoconical shaped surface 5.a., 5.b. The fact that the form is frustoconical makes it easier to mount the mouthpiece and assemble the surfaces. / B>

plans de contact des tiges différentes placées aux extrémités libres 4.a et 4.b sont en appui, en position assemblée, contre des épaulements correspondants d'appli- cation de couple de l'embout 2.a et 2.b. Ces plans de contact forment un angle "B" sur la figure 2A avec l'axe de la tige, cet angle étant compris entre 75 et 90 . contact planes of the different rods placed at the free ends 4.a and 4.b are supported, in position assembly, against corresponding shoulders of applications couple cation of the tip 2.a and 2.b. These contact planes form an angle "B" in FIG. 2A with the axis of the rod, this angle being between 75.degree. 90.

La figure 2B représente l'embout et, plus précisément, le diamètre externe Den, le diamètre interne Din et le diamètre initial de l'épaulement d'application de couple Dht. L'embout reste caractérisé par rapports de diamètres du tableau suivant

Figure 2B shows the tip and, more specifically, the outer diameter Den, the inner diameter Din and the initial diameter of the torque application shoulder Dht. The tip remains characterized by ratios of the following table

Rapport <SEP> des <SEP> diamètres <SEP> Plage
<tb> Min.
<tb> Dht/Den <SEP> 0,60 <SEP> 0,98
<tb> Din/Den <SEP> 0,15 <SEP> 0,90
<tb> Din/Dht <SEP> 0,25 <SEP> 0,92 Le trait interrompu représente une variante d'embout ayant un chanfrein à la périphérie interne, comme indiqué par la référence A. Report <SEP> of <SEP> diameters <SEP> Range 
<tb> Min. 
<tb> Dht / Den <SEP> 0.60 <SEP> 0.98 
<tb> Din / Den <SEP> 0.15 <SEP> 0.90 
<tb> Din / Dht <SEP> 0.25 <SEP> 0.92 The dashed line represents a tip variant with a chamfer at the periphery internally, as indicated by reference A.

La figure 2A représente la tige creuse dans la zone de raccordement, ayant un diamètre externe Devu, et le diamètre interne de la tige à l'extrémité libre correspond à l'extré- mité du taraudage Difr. Cette figure représente aussi le diamètre externe de la tige Dev tel que Devu = Dev. Le rapport du diamètre externe du raccord (Devu) au diamètre externe de la tige (Dev) est compris dans la plage suivante 1 s Devu/Dev s 1,5 I1 est alors possible de noter que, pour un diamètre maximal fixe, le moment polaire moyen de la colonne tiges creuses, comprenant des raccords et des tiges, est supérieur à celui qui est obtenu avec une tige pleine de pompe même diamètre tête. Pour cette raison, le couple ou le moment de rotation transmis est plus grand avec la colonne tiges creuses avec la colonne de tiges pleines. Ceci constitue aussi un facteur qui détermine la résistance au phénomène de rotation sens inverse de la colonne. The Figure 2A represents the hollow stem in the connection area, having an outer diameter Devu, and the diameter internal of the rod at the free end corresponds to the end of the tapping Difr. This figure also represents the outer diameter of the stem Dev such that Devu = Dev. The ratio of the external diameter of the fitting (Devu) to external diameter of the rod (Dev) is within the range </ Next 1 s Devu / Dev s 1.5 It is then possible to note that for a fixed maximum diameter , the average polar moment of the column rods hollow, including fittings and rods, is greater than which is obtained with a pump full stem even head diameter. For this reason, the transmitted torque or moment of rotation is greater with the column stems hollow with the column of solid rods. This is also a factor that determines the resistance to the rotation in the reverse direction of the column.

En outre, le rapport du diamètre au début de l'épau- lement d'application de couple de l'embout Dht et du diamètre interne de la tige à l'extrémité de la partie taraudée Difr est le suivant 1 s Difr/Dht s1,1 Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ensembles qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. In addition, the ratio of the diameter at the beginning of the application torque of the tip Dht and the > Internal diameter of the rod at the end of the threaded part is the following 1 s Difr / Dht s 1,1 Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the sets that come to be described only as a non-limiting example without departing from the scope of the invention.

Claims

1. An assembly comprising a coupling and rod, intended to be used for the extraction of fluids by activation of rotary pumps, characterized that the rod (.a, 3.b) is hollow and the connection a threaded connection, the assembly comprises a threaded surface is placed at the free rod end (3.a, 3.b) the other end of the rod (3.a, 3.b) having a similar threaded surface, and a tip or threaded body (2) having threaded ends which are separated a larger diameter central zone forming torque application shoulders (2.a, 2.b) which are located at the end of the threaded zone farthest from the the outermost free end of the tip, and in that in the tip, the outer diameter (Den), the inner diameter (Din) and the initial diameter the torque application shoulder (Dht) correspond to the following reports

<tb> Din / Dht <SEP> 0.25 <SEP> 0.92 each threaded end being connected to a threaded end of a corresponding rod by the respective surfaces and being in contact with the plane of the end of the rod ( 3.a, 3.b) by the torque application shoulder of the nozzle, the contact plane of the free end of the rod (3.a, 3.b) forming an angle of 75 to 90 with the longitudinal rod axis, the ratio of the external diameter of the fitting (Devu) to the outer diameter of the rod (Dev) being imitated to the following range 1 <Dev / Dev <1.5 and the ratio of the initial diameter of the shoulder torque application of the tip (Dht) and internal diameter of the rod at the threaded end (Difr) being limited to the following range 1 <Difr / Dht <1.1

2. An assembly according to claim 1, charac terized in that the tip (2) has a chamfer (A) at its inner periphery.

<tb> Din / Den <SEP> 0.15 <SEP> 0.90

<tb> Dht / Den <SEP> 0.60 <SEP> 0.98

<tb> Min. <SEP> Max.

<SEP> report of <SEP> diameters <SEP> Beach