RU140288U1

RU140288U1 - DYNAMIC DYNAMIC LOADS

Info

Publication number: RU140288U1
Application number: RU2014100598/06U
Authority: RU
Inventors: Михаил Анатольевич Камышев
Original assignee: Михаил Анатольевич Камышев
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2014-05-10

Abstract

Демпфер динамических нагрузок, размещенный на верхней траверсе канатной подвески полированного штока, содержащий установленный внутри корпуса упругий элемент из эластомерного материала, охватывающий полированный шток, и клиновой зажим, установленный над демпфером на полированном штоке, отличающийся тем, что упругий элемент демпфера выполнен, по меньшей мере, из двух элементов дискообразной формы, охватывающих полированный шток, при этом, по меньшей мере, один из упругих дискообразных элементов выполнен из материала, упругие характеристики которого отличаются от упругих характеристик материала другого упругого элемента, нижний относительно верхней траверсы упругий элемент демпфера взаимодействует с жесткой опорной пластиной, установленной на опорной втулке, взаимодействующей своим нижним концом с верхней траверсой, которые охватывают полированный шток, корпус демпфера выполнен в виде стакана с отверстием в его дне для прохождения через него полированного штока, а клиновой зажим размещен с внешней стороны дна корпуса демпфера.Dynamic load damper located on the upper crosshead of the rope suspension of the polished rod, comprising an elastic element made of an elastomeric material installed inside the housing, covering the polished rod, and a wedge clamp mounted above the damper on the polished rod, characterized in that the elastic element of the damper is made of at least , of two disk-shaped elements spanning a polished rod, wherein at least one of the elastic disk-shaped elements is made of material, elastic characteristics the sticks of which differ from the elastic characteristics of the material of another elastic element, the lower relative to the upper crosshead elastic damper element interacts with a rigid support plate mounted on a support sleeve interacting with its lower end with the upper crosshead, which cover the polished rod, the damper body is made in the form of a glass with a hole in its bottom for passing through it a polished rod, and a wedge clamp is placed on the outside of the bottom of the damper body.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к устройствам для снижения динамических нагрузок на полированный шток и штанги при работе станка-качалки.The utility model relates to the oil industry, in particular to devices for reducing dynamic loads on a polished rod and rods during operation of the pumping unit.

Известны аналоги заявляемого технического решения, например, "Демпфирующая муфта", описанная в патенте RU 2241155, МПК F16F 9/10, опубл. 27.11.2004 г., содержащая цилиндрический корпус с отверстиями, размещенными на боковой поверхности. Цилиндрический корпус закрыт с торцев верхней и нижней крышками с цилиндрическими отверстиями по оси и с канавками, в которых размещены уплотнения. Внутри корпуса размещены верхний и нижний поршни с цилиндрическими штоками. Верхний и нижний поршни имеют на боковой поверхности канавки, в которых размещены уплотнения, и наклонные отверстия, соединяющие пространство под и над поршнями. Наклонные отверстия имеют диаметр на порядок меньший, чем отверстия на боковой поверхности цилиндрического корпуса. Отверстия на боковой поверхности цилиндрического корпуса расположены вблизи верхней крышки, вблизи нижней крышки и симметрично вблизи центра корпуса. Поршни установлены в цилиндрическом корпусе, и цилиндрические штоки установлены в цилиндрических отверстиях крышек с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического корпуса и вращения друг относительно друга. К штоку верхнего поршня прикреплены штанги станка-качалки, к штоку нижнего поршня прикреплен плунжер глубинного штангового насоса. Роль канала перетока жидкости выполняет скважинное пространство. Недостатком данного аналога является следующее. Для получения оптимальной динамической нагрузки на колонне насосных штанг необходимым условием работы является получение необходимого расхода рабочей жидкости, перетекающей из цилиндра через малые отверстия поршней, диаметральные размеры которых необходимо определять. Тем не менее, применение жидкости из скважинного пространства, в которой возможно наличие механических частиц, вязкость которой в различных условиях может быть существенно различной, приводит к тому, что данные факторы необходимо учитывать при подборе размера отверстий. Наличие механических частиц в жидкости может привести к эрозионному износу отверстий и изменению технологического режима в сторону ухудшения компенсации динамических нагрузок. Для поддержания работоспособности устройства в этих условиях необходимо подобрать абразивоустойчивые материалы, что приводит к удорожанию устройства.Known analogues of the claimed technical solution, for example, "Damping coupling" described in patent RU 2241155, IPC F16F 9/10, publ. 11/27/2004, containing a cylindrical body with holes located on the side surface. The cylindrical housing is closed at the ends of the upper and lower covers with cylindrical holes along the axis and with grooves in which the seals are placed. Inside the housing are the upper and lower pistons with cylindrical rods. The upper and lower pistons have grooves on the side surface in which the seals are located, and inclined holes connecting the space under and above the pistons. Inclined holes have an order of magnitude smaller diameter than the holes on the side surface of the cylindrical body. The holes on the side surface of the cylindrical body are located near the upper cover, near the lower cover and symmetrically near the center of the body. Pistons are mounted in a cylindrical housing, and cylindrical rods are mounted in the cylindrical openings of the covers with the possibility of movement along the axis of the cylindrical housing and rotation relative to each other. The rods of the pumping unit are attached to the rod of the upper piston; the plunger of the rod pump is attached to the rod of the lower piston. The role of the fluid flow channel is performed by the borehole space. The disadvantage of this analogue is the following. To obtain the optimal dynamic load on the string of pump rods, a necessary condition for operation is to obtain the necessary flow rate of the working fluid flowing from the cylinder through the small holes of the pistons, the diametric dimensions of which must be determined. Nevertheless, the use of fluid from the borehole space, in which the presence of mechanical particles is possible, the viscosity of which under various conditions can be significantly different, leads to the fact that these factors must be taken into account when choosing the size of the holes. The presence of mechanical particles in the liquid can lead to erosive wear of the holes and a change in the technological regime in the direction of deteriorating the compensation of dynamic loads. To maintain the operability of the device under these conditions, it is necessary to select abrasion-resistant materials, which leads to a rise in the cost of the device.

В качестве прототипа, как наиболее близкого к заявляемому техническому решению, выбрана "Канатная подвеска станка-качалки штанговой насосной установки", описанная в патенте RU 2407917, МПК F04B 47/02, опубл. 27.12.2010 г. Прототип включает в себя стальные канаты, упорные втулки, нижнюю траверсу с ребрами, в которых установлены регулировочные болты, между которыми размещена подвижная верхняя траверса. Подвижная траверса выполнена с призматическим пазом, в котором размещена призматическая пластинчатая подвижная опора, в цилиндрическом гнезде которой установлен нижний конец наружного корпуса демпфера, взаимодействующего через упругий элемент с конусом, над которым размещена регулировочная втулка, взаимодействующая с полированным штоком. Последний размещен в полости, образованной цилиндрическими отверстиями регулировочной втулки, конуса и подвижной опоры. Прототип снабжен демпфирующим узлом, выполненным в виде конуса и цилиндра, внутри которого размещен амортизационный элемент, взаимодействующий с конической упорной втулкой, связанной с регулировочной втулкой и упорной муфтой. Недостатком прототипа является относительно сложная его конструкция, но основным его недостатком является достаточно низкая степень демпфирования нагрузок, поскольку амортизационный элемент прототипа, выполненный из однородного материала в виде осесимметричного тела вращения, расположенного между полированным штоком и жестким корпусом демпфера, позволяет лишь частично снизить значения амплитуд динамических нагрузок.As a prototype, as the closest to the claimed technical solution, the selected "Rope suspension of the pumping unit of the sucker rod pump installation" described in patent RU 2407917, IPC F04B 47/02, publ. December 27, 2010. The prototype includes steel ropes, thrust bushings, a lower crosshead with ribs, in which adjusting bolts are installed, between which a movable upper crosshead is placed. The movable traverse is made with a prismatic groove in which a prismatic plate movable support is placed, in the cylindrical socket of which the lower end of the outer housing of the damper is installed, interacting through an elastic element with a cone, over which an adjusting sleeve interacting with a polished rod is placed. The latter is placed in the cavity formed by the cylindrical holes of the adjusting sleeve, cone and movable support. The prototype is equipped with a damping unit made in the form of a cone and a cylinder, inside of which there is a shock-absorbing element interacting with a conical thrust sleeve connected to the adjusting sleeve and a thrust sleeve. The disadvantage of the prototype is its relatively complex design, but its main disadvantage is the rather low degree of damping of the loads, since the shock-absorbing element of the prototype, made of a homogeneous material in the form of an axisymmetric body of revolution located between the polished rod and the rigid damper body, can only partially reduce the dynamic amplitudes loads.

Задачей, решаемой полезной моделью, является снижение динамических нагрузок, воздействующих на полированный шток и штанги при работе станка-качалки путем применения высокоэффективного демпфера.The problem solved by the utility model is to reduce the dynamic loads acting on the polished rod and rods during the operation of the rocking machine by using a highly effective damper.

Техническим результатом, достигаемым от применения заявляемой полезной модели, является повышение надежности работы подземного оборудования скважины за счет уменьшения вероятности обрыва полированного штока и штанг.The technical result achieved by the application of the claimed utility model is to increase the reliability of the underground equipment of the well by reducing the likelihood of a break in the polished rod and rods.

Достигается это тем, что в известном демпфере динамических нагрузок, размещенном на верхней траверсе канатной подвески полированного штока, содержащего установленный внутри корпуса упругий элемент из эластомерного материала, охватывающего полированный шток, и клиновой зажим, установленный над демпфером на полированном штоке, согласно полезной модели:This is achieved by the fact that in the well-known dynamic load damper placed on the upper traverse of the rope suspension of a polished rod, comprising an elastic element made of an elastomeric material covering the polished rod installed inside the housing and a wedge clip mounted above the damper on the polished rod, according to the utility model:

- упругий элемент демпфера выполнен, по меньшей мере, из двух элементов дискообразной формы, охватывающих полированный шток, при этом, по меньшей мере, один из упругих дискообразных элементов выполнен из материала, упругие характеристики которого отличаются от упругих характеристик материала другого упругого элемента;- the elastic element of the damper is made of at least two disk-shaped elements covering the polished rod, while at least one of the elastic disk-shaped elements is made of a material whose elastic characteristics differ from the elastic characteristics of the material of another elastic element;

- нижний относительно верхней траверсы упругий элемент демпфера взаимодействует с жесткой опорной пластиной, установленной на опорной втулке, взаимодействующей своим нижним концом с верхней траверсой, которые охватывают полированный шток;- the lower relative to the upper crosshead, the elastic element of the damper interacts with a rigid support plate mounted on a support sleeve interacting with its lower end with the upper crosshead, which cover the polished rod;

- корпус демпфера выполнен в виде стакана с отверстием в его дне для прохождения через него полированного штока;- the damper body is made in the form of a glass with a hole in its bottom for passing through it a polished rod;

- клиновой зажим размещен с внешней стороны дна корпуса демпфера.- the wedge clamp is placed on the outside of the bottom of the damper body.

Проведенный информационный поиск показал, что отличительные признаки заявляемого технического решения не известны из уровня техники, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».The information search showed that the distinguishing features of the claimed technical solution are not known from the prior art, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Заявляемое техническое решение может быть воспроизведено промышленным способом, следовательно, оно соответствует критерию «промышленная применимость».The claimed technical solution can be reproduced in an industrial way, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".

Суть полезной модели поясняется на фиг., на которой приведен продольный разрез канатной подвески полированного штока с установленным на ней демпфером динамических нагрузок.The essence of the utility model is illustrated in Fig., Which shows a longitudinal section of a rope suspension of a polished rod with a dynamic load damper installed on it.

Канатная подвеска полированного штока состоит из верхней 1 и нижней 2 траверс, в которых выполнены соответственно соосные отверстия 3 и 4 для прохождения полированного штока 5, на котором посредством резьбы установлена головка 6 (резьба головки не показана). Траверсы 1 и 2 соединены между собой посредством винтов 7, предназначенных для регулирования расстояния между траверсами 1 и 2, что необходимо для регулирования посадки плунжера глубинного насоса, находящегося в скважине, относительно его корпуса. К нижней траверсе 2 крепятся тросы 8, которые закрепляются на головке балансира станка-качалки (не показано). На полированном штоке 5 установлен клиновой зажим, состоящий из корпуса 9, резьбовой муфты 10 и конических клиньев 11, охватывающих полированный шток 5. Заявляемый демпфер динамических нагрузок устанавливается между клиновым зажимом и верхней траверсой 1, и состоит из опорной втулки 12, установленной в канавке 13, выполненной на верхней траверсе 1, жесткой опорной пластины 14, установленной на опорной втулке 12, нескольких упругих дискообразных элементов 15, выполненных из эластомерного материала, например, резины (на фиг. показаны четыре дискообразных упругих элемента), взаимодействующих нижним упругим элементом 15 с жесткой опорной пластиной 14. При этом, по меньшей мере, материал одного из упругих элементов 15 по своим упругим характеристикам отличается от упругих характеристик материала других элементов 15, например, твердостью, т.е., например, один из упругих элементов 15 выполнен из более мягкой резины. Сверху на пакет дискообразных элементов 15 устанавливается корпус 16 демпфера, выполненный в виде стакана с отверстием 17 в его дне 18 для прохождения через него полированного штока 5.The rope suspension of the polished rod consists of upper 1 and lower 2 traverses, in which coaxial holes 3 and 4 are made for passing the polished rod 5, on which the head 6 is mounted by means of a thread (the thread of the head is not shown). Traverses 1 and 2 are interconnected by means of screws 7, designed to regulate the distance between traverses 1 and 2, which is necessary to regulate the landing of the plunger of the deep pump located in the well relative to its body. To the lower traverse 2, cables 8 are attached, which are fixed on the head of the balancer of the rocking machine (not shown). On the polished rod 5, a wedge clamp is installed, consisting of a housing 9, a threaded sleeve 10 and conical wedges 11, covering the polished rod 5. The inventive dynamic load damper is installed between the wedge clamp and the upper traverse 1, and consists of a support sleeve 12 installed in the groove 13 made on the upper traverse 1, a rigid support plate 14 mounted on the support sleeve 12, several elastic disk-shaped elements 15 made of an elastomeric material, for example rubber (four discovers are shown in FIG. important elastic elements) interacting with the lower elastic element 15 with a rigid support plate 14. In this case, at least the material of one of the elastic elements 15 differs in its elastic characteristics from the elastic characteristics of the material of other elements 15, for example, by hardness, i.e. for example, one of the elastic elements 15 is made of softer rubber. On top of the package of disk-shaped elements 15, a damper housing 16 is installed, made in the form of a glass with an opening 17 in its bottom 18 for passing through it a polished rod 5.

Заявляемый демпфер динамических нагрузок устанавливается на верхней траверсе 1 канатной подвески полированного штока 5 следующим образом. Отвинчивают головку 6 полированного штока 5, ослабляют путем отвинчивания резьбовой муфты 10 усилие прижатия конических клиньев 11 и снимают с полированного штока 5 клиновой зажим. На верхнюю траверсу 1 в канавку 13 устанавливают опорную втулку 12, на которую устанавливают жесткую опорную пластину 14, а затем дискообразные упругие элементы 15. Элемент 15, выполненный из более мягкого материала, предпочтительно устанавливать верхним в пакете упругих элементов 15. После этого на шток 5 устанавливается корпус 16, а сверху него устанавливается клиновой зажим вплотную ко дну 18 корпуса 16, муфта 10 затягивается, клинья 11 обжимают полированный шток 5, после чего на шток 5 навинчивают головку 6.The inventive dynamic load damper is installed on the upper crosshead 1 of the rope suspension of the polished rod 5 as follows. Unscrew the head 6 of the polished rod 5, weaken by unscrewing the threaded sleeve 10 the pressing force of the conical wedges 11 and remove the wedge clamp from the polished rod 5. On the upper crosshead 1, a support sleeve 12 is installed in the groove 13, onto which a rigid support plate 14 is mounted, and then disk-shaped elastic elements 15. An element 15 made of softer material is preferably installed upper in the package of elastic elements 15. Then, on the rod 5 the housing 16 is installed, and on top of it, a wedge clamp is installed close to the bottom 18 of the housing 16, the coupling 10 is tightened, the wedges 11 compress the polished rod 5, after which the head 6 is screwed onto the rod 5.

Работает заявляемый демпфер динамических нагрузок следующим образом. При движении полированного штока 5 вверх, дно 18 корпуса 16 демпфера под действием нагрузок, состоящих из веса полированного штока 5 и плунжера насоса, находящегося на конце штока 5, силы сопротивления перекачиваемой насосом жидкой среды и возможных пульсаций давления в жидкой среде, упирается в пакет упругих элементов 15, которые воспринимают избыточную нагрузку. При этом в пакете упругих элементов 15 сначала начинает сжиматься дискообразный упругий элемент 15, выполненный из более мягкого (менее упругого) материала, сглаживая пиковую нагрузку. При достижении определенного значения нагрузки на пакет упругих элементов 15 со стороны дна 18 корпуса 16 начинают сжиматься упругие элементы 15, выполненные из более жесткого материала, продолжая снижать нагрузки на шток 5.The claimed dynamic load damper operates as follows. When the polished rod 5 moves upward, the bottom 18 of the damper body 16 under the action of loads consisting of the weight of the polished rod 5 and the pump plunger located at the end of the rod 5, the resistance force of the pumped liquid medium and possible pressure pulsations in the liquid medium rests against the elastic package elements 15 that perceive excess load. In this case, in the package of elastic elements 15, the disk-like elastic element 15, made of a softer (less elastic) material, first begins to compress, smoothing the peak load. Upon reaching a certain value of the load on the package of elastic elements 15 from the side of the bottom 18 of the housing 16, elastic elements 15 made of more rigid material begin to compress, while continuing to reduce the load on the rod 5.

Таким образом, за счет применения в пакете упругого элемента, выполненного из материала с меньшей упругостью, происходит более плавное, растянутое по времени, снижение нагрузок на полированный шток 5 благодаря снижению амплитуд пиковых нагрузок.Thus, due to the use in the package of an elastic element made of a material with less elasticity, a smoother, longer-lasting, decrease in the loads on the polished rod 5 occurs due to a decrease in the amplitudes of peak loads.

При движении полированного штока 5 вниз демпфирование нагрузок на шток 5 происходит аналогично описанному выше.When the polished rod 5 moves downward, damping of loads on the rod 5 occurs similarly to that described above.

Испытания заявляемого демпфера показали, что его применение в канатной подвеске полированного штока позволяет:Tests of the inventive damper showed that its use in the cable suspension of a polished rod allows you to:

- снизить количество отказов по причине обрыва полированного штока и штанг;- reduce the number of failures due to the break of the polished rod and rods;

- снизить величину динамических нагрузок растяжения/сжатия полированного штока и штанг, возникающих в процессе работы станка-качалки;- reduce the magnitude of the dynamic tensile / compression loads of the polished rod and rods that occur during the operation of the rocking machine;

- амортизировать пульсации жидкой среды при работе насосного оборудования;- to absorb the pulsations of the liquid medium during the operation of pumping equipment;

- снизить величину динамических нагрузок при включении и выключении станка-качалки;- reduce the value of dynamic loads when turning on and off the rocking machine;

- снизить величину ударных нагрузок на головку балансира станка-качалки.- reduce the magnitude of the shock loads on the head of the balancer of the rocking machine.

Учитывая новизну заявляемого технического решения и его промышленную применимость, заявитель считает, что оно может быть защищено патентом на полезную модель.Given the novelty of the claimed technical solution and its industrial applicability, the applicant believes that it can be protected by a patent for a utility model.

Claims

Dynamic load damper located on the upper crosshead of the rope suspension of the polished rod, comprising an elastic element made of an elastomeric material installed inside the housing, covering the polished rod, and a wedge clamp mounted above the damper on the polished rod, characterized in that the elastic element of the damper is made of at least , of two disk-shaped elements spanning a polished rod, wherein at least one of the elastic disk-shaped elements is made of material, elastic characteristics the sticks of which differ from the elastic characteristics of the material of another elastic element, the lower relative to the upper crosshead elastic damper element interacts with a rigid support plate mounted on a support sleeve interacting with its lower end with the upper crosshead, which cover the polished rod, the damper body is made in the form of a glass with a hole in its bottom for passing through it a polished rod, and a wedge clamp is placed on the outside of the bottom of the damper body.