RU2020272C1 - Method of mounting well-head rod clamp - Google Patents
Method of mounting well-head rod clamp Download PDFInfo
- Publication number
- RU2020272C1 RU2020272C1 SU4944717A RU2020272C1 RU 2020272 C1 RU2020272 C1 RU 2020272C1 SU 4944717 A SU4944717 A SU 4944717A RU 2020272 C1 RU2020272 C1 RU 2020272C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wellhead
- clamp
- balancer
- head
- stuffing box
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к технике глубинно-насосной штанговой эксплуатации при удержании глубинно-насосных штанг зажимом устьевого штока во время ремонта скважин. The invention relates to the oil industry, in particular to the technique of a deep-pump rod operation while holding the deep-pump rods by clamping the wellhead during well repair.
Известен способ определения динамики и кинематики движения, в частности, головки балансира станка-качалки в эксплуатационном режиме работы последнего (Аливердизаде К. С. , Даниелян А.А. и др. Расчет и конструирование оборудования для эксплуатации нефтяных скважин. М.: Техиздат, 1959), включающий определение динамики движения точки крепления кривошипа к шатуну с переходом от него к заднему, а затем переднему плечам балансира, его головке, а следовательно, и к устьевому штоку, соединенного канатной подвеской с головкой балансира станка-качалки и проходящего через корпус устьевого сальника. Способ дает возможность определить действительные динамические усилия, возникающие в деталях и узлах станка-качалки в период его эксплуатации. There is a method of determining the dynamics and kinematics of movement, in particular, the head of the balancer of the rocking machine in the operating mode of the latter (Aliverdizade K.S., Danielyan A.A. et al. Calculation and design of equipment for the operation of oil wells. M .: Tehizdat, 1959), including determining the dynamics of the movement of the crank attachment point to the connecting rod with the transition from it to the rear and then the front shoulders of the balancer, its head, and therefore to the wellhead connected by a cable suspension to the head of the balancer of the rocking machine passing through a wellhead stuffing box housing. The method makes it possible to determine the actual dynamic forces arising in the parts and components of the rocking machine during its operation.
Недостатком способа является то, что он не дает возможность определить динамические пусковые нагрузки на устьевой шток, колонну глубинно-насосных штанг, детали и узлы самого станка-качалки, а также на зажим устьевого штока в период пуска и остановки станка-качалки, иногда преобладающие над эксплуатационными. The disadvantage of this method is that it does not make it possible to determine the dynamic starting loads on the wellhead rod, the column of deep pump rods, parts and components of the rocking machine itself, as well as on the clamp of the wellhead during the start and stop of the rocking machine, sometimes prevailing over operational.
Известен способ (авт. св. СССР N 1751403, кл. F 04 B 47/00, 1989, прототип), включающий монтаж зажима на устьевом штоке, последующее нагружение зажима пробным усилием, превышающим рабочую нагрузку, для чего производят предварительную остановку балансира станка-качалки, обеспечивающую установку головки балансира в верхнем положении, затем установку зажима на устьевом штоке выше устьевого сальника, после чего осуществляют выключение тормоза и включение двигателя, опускание устьевого штока с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключение электродвигателя и включение тормоза, останавливающего станок-качалку. Способ обеспечивает возможность за период неполного оборота кривошипа от эксплуатационного режима до остановки произвести проверку надежности установки зажима устьевого штока нагрузками, не превышающими допустимые. The known method (ed. St. USSR N 1751403, class F 04 B 47/00, 1989, prototype), comprising mounting the clamp on the wellhead, then loading the clamp with a test force exceeding the working load, for which a preliminary stop of the machine balancer a rocking chair, which ensures that the balancer head is installed in the upper position, then the clamp is mounted on the wellhead rod above the wellhead stuffing box, after which the brake is turned off and the engine is turned on, the wellhead stem is lowered with the clamp until it contacts the wellhead stuffing box, and then the speeding the electric motor and activating the brake to stop the rocking machine. The method provides an opportunity for a period of incomplete crank revolution from operating mode to stop to check the reliability of the installation of the wellhead rod clamp with loads not exceeding permissible.
Недостатком является то, что при работе на мощных, еще не приработанных станках-качалках, период остановки которых превышает время полного оборота кривошипа станка-качалки, нагрузить зажим избыточной нагрузкой не представляется возможным, что снижает глубину спуска глубинного насоса. The disadvantage is that when working on powerful, not yet worked-out rocking machines, the stopping period of which exceeds the time of the complete turn of the crank of the rocking machine, it is not possible to load the clamp with an overload, which reduces the depth of descent of the deep pump.
Целью изобретения является повышение надежности установки зажима устьевого сальника и увеличение долговечности глубинно-насосного оборудования. The aim of the invention is to increase the reliability of the installation of the clamp wellhead seal and increase the durability of the downhole pumping equipment.
Цель достигается тем, что способ установки зажима устьевого штока, соединенного канатной подвеской с головкой балансира станка-качалки и проходящего через корпус устьевого сальника, включает монтаж зажима на устьевом штоке с последующим нагружением зажима пробным усилием, превышающим рабочую нагрузку, для чего производят предварительную остановку балансира станка-качалки, обеспечивающую установку головки балансира в верхнем положении, затем установку зажима на устьевом штоке выше устьевого сальника, после чего осуществляют выключение тормоза и включение двигателя, опускание устьевого штока с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключение электродвигателя и включение тормоза, останавливающего станок-качалку. Так как величина динамической нагрузки зависит от синусоидальной скорости качания головки зажим устанавливают на расчетной высоте Н от точки крепления головки к балансиру
H = Hск - Hскв ± r cos arcsin , где а - длина переднего плеча балансира;
b - длина заднего плеча балансира;
r - радиус кривошипа;
n - число качаний балансира в минуту;
Нск - расстояние от верхнего основания рамы до оси качания балансира;
Нскв - расстояние от верхнего основания рамы до верха корпуса устьевого сальника;
m - коэффициент перегрузки;
g - ускорение земного притяжения;
Δt - период удара.The goal is achieved by the fact that the method of installing the clamp of the wellhead rod connected by a cable suspension to the head of the rocker of the rocking machine and passing through the body of the wellhead stuffing box includes mounting the clamp on the wellhead with subsequent loading of the clamp with a test force exceeding the working load, for which the balancer is preliminarily stopped a rocking machine, providing the installation of the head of the balancer in the upper position, then the installation of the clamp on the wellhead stock above the wellhead stuffing box, and then carry out the shutdown s brake and engine start, lowering the wellhead with the clamp rod to contact with the wellhead stuffing box, and then switch off the motor and brake, stopping the pumping unit. Since the magnitude of the dynamic load depends on the sinusoidal velocity of the head swivel, the clamp is installed at the calculated height N from the point of attachment of the head to the balancer
H = H sc - H squ ± r cos arcsin where a is the length of the front shoulder of the balancer;
b is the length of the rear shoulder of the balancer;
r is the radius of the crank;
n is the number of swings of the balancer per minute;
H SK - the distance from the upper base of the frame to the swing axis of the balancer;
Nskv - the distance from the upper base of the frame to the top of the wellhead stuffing box;
m is the overload coefficient;
g is the acceleration of gravity;
Δt is the impact period.
После соприкосновения зажима с крышкой устьевого сальника отключение электродвигателя и торможение станка-качалки производят во времени Tтор ≅ 3 - arcsin (m - 1), так как требуется определенное время для торможения, если оно затянется, то траверса канатной подвески, пройдя нижнюю мертвую точку, поднимется до зажима канатной подвески и произойдет удар.After the clamp contacts the wellhead seal cover, the electric motor is switched off and the rocking machine is braked in time T tor ≅ 3 - arcsin (m - 1) , since a certain time is required for braking, if it drags on, then the traverse of the rope suspension, having passed the bottom dead center, will rise to the clamp of the rope suspension and a blow will occur.
После соприкосновения зажима с корпусом устьевого сальника в случае недостаточного динамического нагружения процесс торможения производят при последующих динамических нагружениях тогда, когда станок-качалка войдет в режим установившегося движения, т.е. поворачивают еще на 360о и более.After contact of the clamp with the housing of the wellhead stuffing box in case of insufficient dynamic loading, the braking process is performed during subsequent dynamic loading when the rocking machine enters the steady-state motion mode, i.e. turned another 360 degrees or more.
На фиг.1 показана схема станка-качалки с обозначением основных размеров плеч балансира, хода, высот, углов поворота и т.д.; на фиг.2 - вид сбоку на станок-качалку в положении, когда канатная подвеска занимает максимально поднятое положение; на фиг.3 - то же, когда зажим устьевого штока упирается в устьевой сальник; на фиг.4 - то же, когда зажим канатной подвески отрывается от ее траверс; на фиг.5 - тригонометрический круг изменения переменного угла φи подвижного радиуса r; на фиг.6 - синусоидальная кривая изменения скорости движения устьевого штока, где Т - время отсчета от верхней мертвой точки; V - скорость точки подвески штанг. Figure 1 shows a diagram of a rocking machine with a designation of the main dimensions of the shoulders of the balancer, stroke, heights, turning angles, etc .; figure 2 is a side view of the rocking machine in the position when the cable suspension is in the highest position; figure 3 is the same when the clamp of the wellhead rod abuts against the wellhead seal; figure 4 is the same when the clamp of the cable suspension is detached from its traverse; figure 5 - the trigonometric circle of changes in the variable angle φand the moving radius r; figure 6 - sinusoidal curve of the velocity of the wellhead rod, where T is the time from the top dead center; V is the speed of the suspension point of the rods.
Способ установки зажима 1 устьевого штока 2, соединенного канатной подвеской 3 с головкой 4 балансира 5 станка-качалки 6 и проходящего через корпус устьевого сальника 7, осуществляют следующим образом. The method of installation of the clamp 1 of the
Производят предварительную остановку станка-качалки в положении, близком к верхней мертвой точке,- показано на кривошипе (см. фиг.5) с H ->> макс , но не меньше чем Н (возможны варианты остановки в нижнем положении - угол φв верхнем квадранте тригонометрического круга). Монтируют (устанавливают) зажим 1 на устьевом штоке 2 выше устьевого сальника на расстоянии Н от точки А крепления головки 4 балансира 5 к последнему. Исходя из данного размера станка-качалки, расстояния от устьевого сальника скважины и других факторов, обеспечивается динамическая перегрузка с коэффициентом m от соприкасания зажима с устьевым сальником. Осуществляют выключение тормоза станка-качалки и одновременно включают двигатель станка-качалки. Кривошип вращается по часовой стрелке (см. фиг.5) из точки О1 или О3 в точку О2 или О4. Опускают устьевой шток с зажимом до соприкасания с устьевым сальником и в момент соприкасания его с корпусом сальника отключают электродвигатель и начинают включать тормоз станка-качалки так быстро, чтобы время Т≅2t1, где t1 - время движения вниз траверс канатной подвески после отрыва ее от зажима канатной подвески, обеспечивающее при этом поворот кривошипа при движении из точки О1 в О2 на угол 360о - φ1 и достижение установившегося режима работы станка-качалки в точке О2 в случае недостаточности динамического нагружения. Если время поворота на угол 360о - φ1 окажется не достаточным для того, чтобы набрать в точке О2установившейся режим, то в точке О3 не тормозят, а пропускают ее и процесс торможения производят при последующих динамических нагружениях, т.е. и далее поворачивают кривошип еще на 360о и производят торможение. Если и это окажется не достаточным, то поворачивают еще на 360о и т.д. до тех пор, пока в точке О2 не будет достигнут режим установившегося движения. После этого останавливают станок-качалку и производят необходимые ремонтные работы.A preliminary stop of the rocking machine in a position close to top dead center is shown on the crank (see figure 5) with H -> max , but not less than H (stop options in the lower position are possible - angle φ in the upper quadrant trigonometric circle). Mount (install) the clamp 1 on the
Определяют кинематику и динамику. Длину хода за время t, отсчитываемое с момента прохождения кривошипа через верхнее мертвое положение, считают началом движения
S = SB = r(1 - cos φ), где r - подвижный радиус кривошипа.Determine the kinematics and dynamics. The travel length over time t, counted from the moment the crank passes through the top dead position, is considered the start of movement
S = S B = r (1 - cos φ), where r is the movable radius of the crank.
Угол поворота φможет быть выражен в зависимости от времени t
φ=ω t, (1) где ω- угловая скорость кривошипа.The angle of rotation φ can be expressed as a function of time t
φ = ω t, (1) where ω is the angular velocity of the crank.
SB = r(1 - cos ωt). Ход точки А
SA = r(1-cos ωt), (2) заменяя ω через , где n - число качаний станка-качалки, имеем
SA = r(1-cos ). (3) Берут первую производную пути по времени и получают скорость
VA = = sin . Время опускания (подъема) головки балансира равно
t = .S B = r (1 - cos ωt). Point A
S A = r (1-cos ωt), (2) replacing ω by , where n is the number of swings of the rocking machine, we have
S A = r (1-cos ) (3) Take the first time derivative of the path and get the speed
V A = = sin . The lowering (lifting) time of the balancer head is
t = .
Значения сил, действующих на головку балансира в точке подвески штанг, берут без учета (из-за малости) сил трения последних о колонну НКТ при наихудшем случае, когда нижний всасывающий клапан не работает, тогда коэффициент надежности удержания зажимом колонны штанг следующий
m = = 1 + = 1 + sin φ, где Р + G - вес колонны штанг и жидкости;
Δt - период удара ≈0,12.The values of the forces acting on the head of the balancer at the point of suspension of the rods are taken into account (due to the smallness) of the friction forces of the latter on the tubing string in the worst case, when the lower suction valve does not work, then the reliability of holding the clamp on the rod string
m = = 1 + = 1 + sin φ, where P + G is the weight of the rod string and fluid;
Δt is the impact period ≈0.12.
Решая относительно φ имеют
φ = arc sin(m - 1)V. Подставляют φ в формулу SA
S = r 1 - cosarc sin (m - 1), a Sx = 2r .Deciding on φ have
φ = arc sin (m - 1) V. Substitute φ into the formula S A
S = r 1 - cos arc sin (m - 1) , a S x = 2r.
Таким образом, место установки зажима на устьевом штоке от точки крепления головки балансира к последнему т. А будет
H = Hск-Hскв ∓ SA± = Hск- Hскв± r cosarc sin(m - 1)
Знак (+) для синусоидальной функции берется в том случае, когда текущий угол φнаходится в нижней части квадранта тригонометрического круга шатунно-кривошипного механизма станка-качалки. Решая уравнение SAотносительно t, имеют
t = arc cos 1 - подставив в него SA t = arc cos 1 - 1 + cos arc sin (m - 1)
t = coscosarc sin(m - 1) = arc sin(m - 1). При этом для избежания передачи значительной динамической нагрузки на станок-качалку, а лучше всего вообще для сведения ее к нулю время торможения должно быть
Tтор ≅ 2 - t = 3 - arcsin (m - 1).Thus, the place of installation of the clamp on the wellhead from the point of attachment of the head of the balancer to the last t. And will
H = H sc -H well в S A ± = H sc - H squ ± r cos arc sin (m - 1)
The sign (+) for the sinusoidal function is taken in the case when the current angle φ is in the lower part of the quadrant of the trigonometric circle of the crank mechanism of the pumping unit. Solving the equation S A with respect to t, have
t = arc cos 1 - substituting S A t = arc cos 1 - 1 + cos arc sin (m - 1)
t = cos cos arc sin (m - 1) = arc sin (m - 1). At the same time, in order to avoid transferring a significant dynamic load to the rocking machine, and best of all, to reduce it to zero, the braking time should be
T tor ≅ 2 - t = 3 - arcsin (m - 1) .
Применение способа позволяет снизить динамические нагрузки на станок-качалку при остановке на ремонт скважины, а также увеличить глубину спуска глубинного насоса, кроме того, проверить надежность монтажа зажима устьевого сальника, что ускоряет процесс за счет избежания повторных пусков и остановок станка-качалки, сокращения выхода из строя узлов и деталей глубинно-насосного оборудования. The application of the method allows to reduce the dynamic loads on the rocking machine when stopping for well repair, as well as to increase the depth of descent of the downhole pump, in addition, to check the reliability of the mounting of the wellhead stuffing box clamp, which speeds up the process by avoiding repeated starts and stops of the rocking machine, and reducing output out of order nodes and parts of downhole pumping equipment.
Claims (1)
H = Hск - Hскв ± · r · cos arcsin ,
где a - длина переднего плеча балансира;
b - длина заднего плеча балансира;
r - радиус кривошипа;
n - число качаний балансира, мин;
Hск - расстояние от верхнего основания рамы до оси качания балансира;
Hскв - расстояние от верхнего основания рамы до верха корпуса устьевого сальника;
m - коэффициент перегрузки;
g - ускорение земного притяжения;
Δ t - период удара,
а после соприкосновения зажима с крышкой устьевого сальника отключение электродвигателя и торможение станка-качалки производят за время
Tтор ≅ 3 - arcsin (m - 1),
а после соприкосновения зажима с корпусом устьевого сальника в случае недостаточного динамического нагружения процесс торможения производят при последующих динамических нагружениях тогда, когда станок-качалка войдет в режим установившегося движения.METHOD FOR INSTALLING A CLIP OF THE HEAD ROD, connected by a cable suspension to the head of the balancer of the rocking machine and passing through the body of the wellhead stuffing box, which consists in mounting the clamp on the wellhead rod, which includes subsequent loading of the clamp with a test force exceeding the working load, for which a preliminary stop of the balancer-machine ensuring the installation of the head of the balancer in the upper position, then the installation of the clamp on the wellhead rod above the wellhead seal, and then brake for and turning on the engine, lowering the wellhead rod with the clamp until it touches the wellhead stuffing box, and then turning off the electric motor and turning on the brake stopping the rocking machine, characterized in that, in order to increase the reliability of installing the clamping of the wellhead stuffing box and increase the durability of the downhole pumping equipment, the clamp is installed at a design height H from the point of attachment of the head to the balancer, determined by the formula
H = H sc - H squ ± R cos arcsin ,
where a is the length of the front shoulder of the balancer;
b is the length of the rear shoulder of the balancer;
r is the radius of the crank;
n is the number of swings of the balancer, min;
H SK - the distance from the upper base of the frame to the swing axis of the balancer;
H SLE - the distance from the upper base of the frame to the top of the wellhead stuffing box;
m is the overload coefficient;
g is the acceleration of gravity;
Δ t is the impact period,
and after the clamp contacts the wellhead seal cover, the electric motor is turned off and the rocking machine is braked in time
T tor ≅ 3 - arcsin (m - 1) ,
and after contact of the clamp with the housing of the wellhead stuffing box in case of insufficient dynamic loading, the braking process is performed during subsequent dynamic loading when the rocking machine enters the steady-state motion mode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4944717 RU2020272C1 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Method of mounting well-head rod clamp |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4944717 RU2020272C1 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Method of mounting well-head rod clamp |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020272C1 true RU2020272C1 (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=21578902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4944717 RU2020272C1 (en) | 1991-04-22 | 1991-04-22 | Method of mounting well-head rod clamp |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2020272C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109089397A (en) * | 2018-09-14 | 2018-12-25 | 济宁学院 | A kind of underwater electric actuator |
-
1991
- 1991-04-22 RU SU4944717 patent/RU2020272C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1751403, кл. F 04B 47/00, 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109089397A (en) * | 2018-09-14 | 2018-12-25 | 济宁学院 | A kind of underwater electric actuator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2911930C (en) | Power unit of hydraulic pumping unit and corresponding hydraulic pumping unit | |
US10196883B2 (en) | Long-stroke pumping unit | |
RU2020272C1 (en) | Method of mounting well-head rod clamp | |
US10851774B2 (en) | Controller and method of controlling a rod pumping unit | |
KR870008780A (en) | Posture control device of lifting block | |
SU1751401A1 (en) | Method of polished-rod clamp installation | |
US3868820A (en) | Pump control means | |
CN2412105Y (en) | Linear motor driven non-beam pumping unit | |
US6293347B1 (en) | Sleeve and method of use for preventing polish rod scoring by a pump jack carrier structure | |
CA2322407C (en) | Curved-beam pumping unit | |
CN1287088C (en) | Electromagnetic pumping unit | |
CN212027756U (en) | Interactive balancing unit of beam-pumping unit | |
CN101182762A (en) | Beam type energy-saving oil pumping machine | |
CN204492766U (en) | Dustproof big gear wheel balance-type type wheel carrier oil pumper | |
WO2020205270A1 (en) | Pumping unit having zero-imbalanced beam, lagging counterweights, and setback crank point | |
RU2688598C1 (en) | Pumping unit | |
RU2118709C1 (en) | Group drive of sucker-rod pumps | |
CN2544097Y (en) | Cylinder type straight line motor driven oil suction machine | |
CN205778756U (en) | A kind of oil pumper intelligent speed changing energy-saving control system | |
RU2076951C1 (en) | Group drive for sucker-rod pump | |
CN1087059C (en) | Pumping unit and oil-pumping method | |
CA3040658C (en) | Slant well pumping unit | |
RU2224910C2 (en) | Pumping unit | |
CN108529410A (en) | Anti-skidding clamping device | |
CN103993841B (en) | A kind of suspension ring leaning device |