RU2124109C1

RU2124109C1 - Rod string

Info

Publication number: RU2124109C1
Application number: RU97109278A
Authority: RU
Inventors: С.Г. Зубаиров; М.А. Токарев
Original assignee: Зубаиров Сибагат Гарифович; Токарев Михаил Андреевич
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1997-05-28
Publication date: 1998-12-27

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: this can be used in operation of oil wells primarily those of them with bore-holes deviated by sucker rod pumps. Rod string of sucker rod pump incorporating pump rods and blind couplings is provided with pivoted couplings installed along length of rod string at sections of bore-hole deviation and at lower part of rod string. Pivoted couplings are made in the form of sleeve with internal bore and connecting thread at one end for pump rod, and split supporting bush which is rigidly connected with other end of sleeve. It is provided with tapered bore located inside sleeve at level of its bore. Also incorporated is half-rod with spherical head-piece which is located in bore of sleeve and is kinematically linked simultaneously with tapered bore in split supporting bush and end of rod which is screwed in threaded end of sleeve. Body of half-rod is seated in axial hole of split supporting bush with radial clearance. Aforesaid embodiment of sucker pump rod string allows for enhancing reliability and longevity of rod string when operating in incline-directed and deviated bore-holes. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин, преимущественно искривленных, штанговыми скважинными насосами. The invention relates to techniques for oil production and can be used in the operation of wells, mainly curved, sucker rod pumps.

Известна колонна штанг, состоящая из штанг конечной длины, соединенных между собой с помощью глухих муфт (ГОСТ 13877-80). Недостатком такой колонны является ненадежность и недолговечность ее работы в искривленных скважинах из-за перегиба штанг и вызываемых этим дополнительных напряжений изгиба в зоне перехода от тела штанг к участку повышенной жесткости, состоящему из головок соединяемых штанг и муфты. A known column of rods, consisting of rods of finite length, interconnected by means of blind couplings (GOST 13877-80). The disadvantage of such a column is the unreliability and fragility of its work in deviated wells due to the kink of the rods and the additional bending stresses caused by this in the transition zone from the body of the rods to the section of increased rigidity, consisting of the heads of the connected rods and couplings.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является штанговая колонна, состоящая из собственно штанг, глухих муфт и "устройства для соединения насосных штанг" (Авт. св. N 474599, Б.И. N 23, 1975 ), устанавливаемых только в нижней части колонны, испытывающей сжатие при ходе вниз, и состоящих из нижней полумуфты, снабженной штоком с полусферической головкой и ограничителем осевого перемещения, размещенными в окне, которое выполнено в верхней полумуфте. Недостатком такой колонны является низкая надежность и недолговечность работы на участках искривления скважин из-за дополнительных напряжений изгиба в штангах в зонах перехода тела штанги в головку при соединении с помощью глухих муфт и в зонах перехода от штока к ограничителю осевого перемещения в "устройствах для соединения насосных штанг" при ходе вверх за счет эксцентричного приложения растягивающей нагрузки. Недостатками такой колонны, размещаемой в колонне труб с ограниченными внутренними диаметрами, являются также большие диаметральные размеры штанговой колонны в местах установки. "Устройства для соединения насосных штанг", ухудшающие гидродинамику потока откачиваемой жидкости, низкая нагрузочная способность колонны из-за ослабления поперечных сечений окнами, нетехнологичность изготовления. The closest technical solution (prototype) is a rod string, consisting of the rods themselves, blind couplings and a "device for connecting pump rods" (Aut. St. N 474599, B. I. N 23, 1975), installed only in the lower part of the column experiencing compression during the down stroke, and consisting of a lower coupling half, equipped with a stem with a hemispherical head and an axial displacement limiter, placed in a window that is made in the upper coupling half. The disadvantage of such a column is the low reliability and short life of the well bending sections due to additional bending stresses in the rods in the areas of transition of the body of the rod to the head when connecting with blind couplings and in the areas of transition from the rod to the axial displacement limiter in "pump connection devices rods "during the upward stroke due to the eccentric application of the tensile load. The disadvantages of such a column placed in a pipe string with limited internal diameters are also the large diametrical dimensions of the rod string at the installation site. "Devices for connecting sucker rods" that worsen the hydrodynamics of the flow of pumped liquid, low load capacity of the column due to the weakening of the cross sections of the windows, low-tech manufacturing.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности штанговой колонны в наклонно направленных и искривленных скважинах. The aim of the invention is to increase the reliability and durability of the rod string in directional and curved wells.

Сущность изобретения заключается в том, что известная штанговая колонна, включающая насосные штанги и глухие муфты, согласно изобретению снабжена шарнирными муфтами, установленными по длине колонны на участках искривления скважин и в нижней части колонны, выполненными в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанг на одном конце, разрезной опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной конической расточкой, размещенной внутри стакана на уровне его расточки, и полуштанги со сферической головкой, размещенной в расточке стакана и кинематически связанной одновременно с конической расточкой разрезной опорной втулки и торцом штанги, ввернутой в резьбовой конец стакана, а тело полуштанги размещено в осевом отверстии разрезной опорной втулки с радиальным зазором. The essence of the invention lies in the fact that the known rod string, including pump rods and blind couplings, according to the invention is equipped with swivel couplings installed along the length of the string in the sections of the curvature of the wells and in the lower part of the string, made in the form of a glass with an internal bore and connecting thread for the rods at one end, a split support sleeve rigidly connected to the second end of the glass and provided with a conical bore placed inside the glass at the level of its bore, and a half-rod with a spherical a second head placed in the bore of the cup and kinematically connected simultaneously with the conical bore of the split supporting sleeve and the end of the rod screwed into the threaded end of the glass, and the body of the half-rod is placed in the axial hole of the split supporting sleeve with a radial clearance.

На фиг. 1 представлена штанговая колонна, на фиг. 2 - узел А. In FIG. 1 shows a rod string; FIG. 2 - node A.

Штанговая колонна состоит их насосных штанг 1, глухих штанговых муфт 2 и шарнирных муфт 2, включающих стакан 4 с внутренней расточкой 5 и присоединительной резьбой 6, разрезную опорную втулку 7 с конической расточкой 8, жестко связанную со стаканом 4, полуштангу 9 со сферической головкой 10, размещенной в расточке 5 стакана 4 и кинематической связанной одновременно с торцем штанги 1, ввернутой в стакан 4, и с конической расточкой 8 разрезной опорной втулки 7. Между телом полуштанги 9 и осевым отверстием разрезной опорной втулки 7 имеется расчетный радиальный зазор 11. The rod string consists of pump rods 1, blind rod couplings 2 and swivel couplings 2, including a cup 4 with an internal bore 5 and a connecting thread 6, a split support sleeve 7 with a tapered bore 8, rigidly connected to the cup 4, a half-rod 9 with a spherical head 10 placed in the bore 5 of the glass 4 and kinematically connected simultaneously with the end of the rod 1, screwed into the glass 4, and with the conical bore 8 of the split support sleeve 7. Between the body of the half-rod 9 and the axial hole of the split support sleeve 7 there is a calculated rad Clearance 11.

Штанговая колонна работает следующим образом. При ходе вверх по всей длине колонны действуют растягивающие усилия, которые передаются от штанги к штанге через глухие 2 и шарнирные 3 муфты, причем в шарнирных муфтах, установленных в зонах искривления, усилие от веса столба жидкости и расположенной ниже части колонны штанг через сферическую головку 10 полушатанги 9, самоустанавливающейся по касательной к искривленному участку скважины, передается конической расточке 8 разрезной опорной втулки 7 и далее стакану 4 и выше расположенной штанге. При ходе вниз растянутая часть колонны работает идентично, а в нижней части, испытывающей усилия сжатия, эти усилия через сферическую головку передаются непосредственно торцу расположенной выше штанги, причем между ними обеспечивается точечный контакт. The rod column operates as follows. When moving upward along the entire length of the column, tensile forces act, which are transmitted from rod to rod through blind 2 and articulated 3 couplings, and in articulated couplings installed in curvature zones, the force from the weight of the liquid column and the lower part of the column of rods through a spherical head 10 the half-bar 9, which is self-aligning tangentially to the curved section of the well, is transmitted to the conical bore 8 of the split support sleeve 7 and then to the cup 4 and above the rod. During the downward movement, the stretched part of the column works identically, and in the lower part experiencing compression forces, these forces are transmitted directly through the spherical head to the end of the rod located above, and point contact is provided between them.

Положительный эффект при использовании предлагаемой штанговой колонны достигается за счет исключения в ней напряжений изгиба на искривленных участках скважины в течение всего цикла работы, а в нижней - в течение хода вверх. При ходе вниз напряжения изгиба в сжатой части колонны значительно уменьшаются или исчезают полностью за счет передачи части сжимающей силы через стаканы стенкам насосно-компрессорных труб. Уменьшаются и удельные давления на контакте муфт с трубами, а следовательно, и износ за счет увеличения длины контакта. A positive effect when using the proposed rod string is achieved by eliminating bending stresses in it on the curved sections of the well during the entire work cycle, and in the lower one during the upward stroke. During the downward course, the bending stresses in the compressed part of the column significantly decrease or disappear completely due to the transfer of part of the compressive force through the glasses to the walls of the tubing. The specific pressures at the contact of the couplings with the pipes, and hence the wear due to the increase in the contact length, are also reduced.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в любых искривленных и наклонно направленных скважинах, в которых штанговая колонна совершает возвратно-поступательное движение. The present invention can be used in any curved and directional wells, in which the rod string makes a reciprocating motion.

Claims

Rod string, including pump rods and blind couplings, characterized in that it is equipped with hinged couplings installed in the sections of the curvature of the wells and in the lower part of the string and made in the form of a glass with an internal bore and a connecting thread for the rod at one end, a split supporting sleeve, rigidly connected to the second end of the glass and provided with a conical bore placed inside the glass at the level of its bore, and a half-rod with a spherical head placed in the glass bore and kinematically connected constant simultaneously with the conical bore of the split bearing sleeve and the end of the rod, screwed into the threaded end of the nozzle, and polushtangi body taken in the axial bore of the split bearing bush with radial clearance calculated.