RU2163310C1

RU2163310C1 - Multipurpose pulley for oil-well sucker-rod pumping unit

Info

Publication number: RU2163310C1
Application number: RU2000105661/06A
Authority: RU
Inventors: Ш.Ф. Тахаутдинов; Н.Г. Ибрагимов; тов М.Ш. Зал; М.Ш. Залятов; нов М.М. Ра; М.М. Раянов
Original assignee: Нефтегазодобывающее управление "Альметьевнефть" ОАО "Татнефть"
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-02-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry; well operation. SUBSTANCE: loaded threaded joint is made in form of flexible system. Axis of loaded threaded joint is arranged in parallel with generating line of multipurpose pulley conical surface, and support surface for threaded joint ball head is made square to bolt axis. Wedges are suspended from supports arranged in side slots parallel to generating line of multipurpose pulley conical surface, wedge-lining pair being connected together. Optimum arrangement of loaded threaded joint relative to wedge connector and use of flexible system in wedge drive improve operation reliability. Connection of wedge together with replaceable lining and provision of required orientation of this pair relative to drive pulley owing to suspending of pair provide convenience in servicing. EFFECT: improved reliability, facilitated servicing. 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к приводу скважинной штанговой насосной установки (СШНУ), и может быть использовано при эксплуатации скважин в нефтегазодобывающих отраслях промышленности. The invention relates to techniques for oil production, in particular to the drive of a downhole sucker rod pumping unit (SSHNU), and can be used in the operation of wells in the oil and gas industries.

Вращательное движение к редуктору станка-качалки передается посредством клиноременной передачи через шкивы, установленные, соответственно, на валах редуктора и электродвигателя ( Г.В. Молчанов, А.Г. Молчанов. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. - М.:Недра, 1984 г., стр. 104- 108). При посадке шкива на вал электродвигателя, а в общем случае это ведущий элемент, наиболее широкое применение нашло конусное соединение с использованием промежуточной затяжной втулки с наружным угловым положением, что способствует оперативному монтажу и демонтажу шкива (П.И. Орлов. Основы конструирования. - М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 295, 296, рис. 322 ж). В этом случае для каждого режима работы требуется свой конкретный шкив определенного размера, что указывает на отсутствие универсальности шкива и приводит к повышению себестоимости и металлоемкости нефтепромыслового оборудования. The rotational movement to the gearbox of the rocking machine is transmitted through V-belt transmission through pulleys mounted, respectively, on the shafts of the gearbox and electric motor (G.V. Molchan, A.G. Molchanov. Machines and equipment for oil and gas production. - M.: Nedra , 1984, pp. 104-108). When a pulley is mounted on an electric motor shaft, and in general it is a driving element, the cone connection using an intermediate tightening sleeve with an external angular position is most widely used, which facilitates the quick assembly and disassembly of the pulley (P.I. Orlov. Design Basics. - M .: Engineering, 1977, pp. 295, 296, Fig. 322 g). In this case, each operating mode requires its own specific pulley of a certain size, which indicates the lack of universality of the pulley and leads to an increase in the cost and metal consumption of oilfield equipment.

Одной из причин подземного ремонта малодебитного фонда скважин (с числом качаний менее 4 об/мин) является засорение клапанных узлов насоса различным мусором, нарушение режима работы глубинно-насосного оборудования из-за некоторых физико-химических свойств добываемой жидкости. Реанимация же глубинно-насосного оборудования таких скважин в большинстве случаев наступает при промывке подземного оборудования за счет временного форсирования СШНУ, как правило, с привлечением подъемного агрегата, относящегося к службе подземного ремонта скважин, что приводит к снижению рентабельности нефтедобычи. One of the reasons for the underground repair of a low-yield well stock (with the number of swings of less than 4 rpm) is the clogging of the pump valve assemblies with various debris, violation of the operating mode of the pumping equipment due to some physicochemical properties of the produced fluid. The resuscitation of the downhole pumping equipment of such wells in most cases occurs when washing the underground equipment due to the temporary forcing of the secondary school, usually with the involvement of a lifting unit belonging to the underground well repair service, which leads to a decrease in the profitability of oil production.

Ускорения числа качаний в тех же пределах можно достичь с помощью той же СШНУ за счет установки на вал электродвигателя ведущего шкива увеличенного диаметра с последующим возвратом СШНУ на прежний режим работы. При этом для снижения трудовых затрат и повышения производительности труда упомянутую выше технологическую операцию желательно произвести, не снимая с вала электродвигателя действовавшего ранее шкива, диаметр которого может быть различным в зависимости от дебита каждой конкретной скважины. Для проведения такой технологической операции обслуживающему персоналу выгодно иметь один универсальный шкив, с помощью которого можно было бы охватить максимальное количество СШНУ, подлежащих форсированию. Acceleration of the number of swings within the same range can be achieved using the same SSHNU by installing an increased diameter driving pulley on the electric motor shaft and then returning the SSHNU to its previous operating mode. At the same time, in order to reduce labor costs and increase labor productivity, it is desirable to carry out the above-mentioned technological operation without removing the previously existing pulley from the electric motor shaft, the diameter of which can be different depending on the flow rate of each particular well. To carry out such a technological operation, it is advantageous for service personnel to have one universal pulley, with which it would be possible to cover the maximum number of secondary schools to be forced.

Универсальный шкив для форсирования СШНУ по патенту Российской Федерации N 2140017 С 1 является наиболее подходящим средством для проведения указанной выше технологической операции. Этот шкив выполнен в виде чашки с днищем на тыльном торце, а насадная деталь - в виде равнорасположенных по окружности клиньев, зафиксированных от осевого смещения относительно ведущего элемента (шкива) привода, а также связанных с днищем шкива посредством нагруженного резьбового соединения. По середине насадной детали на ее поверхностях зацепления со шкивом и ведущим элементом выполнены продольные проходные, соответственно, лыска и паз. Ширина паза на клине соответствует ширине подкладки с аналогичным пазом, что и у клина. A universal pulley for forcing SSHNU according to the patent of the Russian Federation N 2140017 C1 is the most suitable means for carrying out the above technological operation. This pulley is made in the form of a cup with a bottom at the rear end, and the nozzle is in the form of wedges equally spaced around the circumference, fixed from axial displacement relative to the drive drive element (pulley), and also connected to the bottom of the pulley by means of a threaded connection. In the middle of the nozzle part on its engagement surfaces with a pulley and a driving element, longitudinal aisles, respectively, of a flat and a groove are made. The width of the groove on the wedge corresponds to the width of the lining with the same groove as the wedge.

Благодаря конструктивному решению шкив приобретает универсальность, по сути дела, заменив очередной шкив, конкретного типоразмера на простой набор подкладок, что снижает металлоемкость, затраты на изготовление, создает удобства в обслуживании. Универсальный шкив позволяет его установку непосредственно на действующий ведущий шкив привода СШНУ, благодаря чему достигается повышение производительности труда. Thanks to the constructive solution, the pulley gains versatility, in fact, replacing the next pulley of a specific size with a simple set of linings, which reduces the metal consumption, manufacturing costs, creates ease of maintenance. The universal pulley allows its installation directly on the existing driving pulley of the SSHNU drive, thereby increasing labor productivity.

К недостаткам универсального шкива по патенту N 2140017 относятся наличие перекоса в резьбовом соединении в процессе его монтажа на ведущий шкив СШНУ, возможность расслабления резьбового соединения и имеющие место неудобства в обслуживании, заключающиеся в том, что трудно первоначально расположить на ведущем шкиве свободно " болтающиеся" клинья и, тем более, с подкладкой. Все три клина при этом приходится располагать одновременно, т.к. со стороны электродвигателя СШНУ нет доступа. The disadvantages of the universal pulley according to patent N 2140017 include the presence of a skew in the threaded connection during its installation on the drive pulley of the SSHNU, the possibility of loosening the threaded connection and inconvenience in servicing, consisting in the fact that it is difficult to initially place freely “dangling” wedges on the drive pulley and, especially, with a lining. In this case, all three wedges have to be located at the same time, because there is no access from the SSHNU electric motor.

В процессе затягивания болтов, находящихся в резьбовом соединении с клиньями, последние совершают сложное движение - по оси и в радиальном направлении шкива, внедряясь в ведущий шкив на некоторую глубину по его образующим (особенно, если он изготовлен из чугуна или алюминия, что имеет место на практике), а головка болта при этом продолжает оставаться на первоначальном уровне, что приводит к перекосу резьбового соединения. Кроме того, в процессе работы по причине возникающих вибраций имеет место пластическая деформация контактирующих между собой силовых деталей в цепи "универсальный шкив - ведущий шкив", т.е. явление холодной ползучести металлов, из-за чего происходит расслабление болтового соединения и начинается пробуксовка шкивов. Эти факты указывают на недостаточную надежность универсального шкива. In the process of tightening the bolts in threaded connection with the wedges, the latter make a complex movement - along the axis and in the radial direction of the pulley, penetrating into the drive pulley to a certain depth along its generators (especially if it is made of cast iron or aluminum, which takes place on practice), and the bolt head at the same time continues to remain at the initial level, which leads to a distortion of the threaded connection. In addition, in the process of work, due to the occurring vibrations, plastic deformation of the contacting power parts in the chain "universal pulley - driving pulley" takes place, i.e. the phenomenon of cold creep of metals, due to which there is a relaxation of the bolted connection and the slipping of the pulleys begins. These facts indicate the insufficient reliability of the universal pulley.

Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности и облегчения обслуживания универсального шкива. The technical task of the invention is to increase the reliability and ease of maintenance of a universal pulley.

Поставленная задача достигается тем, что нагруженное резьбовое соединение выполнено в виде упругой системы, ось нагруженного резьбового соединения расположена параллельно образующей конусной поверхности универсального шкива, а опорная поверхность под головку болта резьбового соединения выполнена перпендикулярной к оси болта, причем клинья подвешены на опорах, расположенных в боковых, параллельных образующей конусной поверхности универсального шкива пазах, при этом пара "клин- подкладка" соединена заодно. The task is achieved in that the loaded threaded connection is made in the form of an elastic system, the axis of the loaded threaded connection is parallel to the generatrix of the conical surface of the universal pulley, and the supporting surface under the head of the bolt of the threaded connection is made perpendicular to the axis of the bolt, and the wedges are suspended on supports located in the side parallel to the generatrix of the conical surface of the universal pulley grooves, while the pair of "wedge-lining" is connected at the same time.

На фиг. 1 изображен продольный разрез универсального шкива; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1; на фиг. 3 - продольный разрез универсального шкива с набором сменных подкладок; на фиг. 4 - разрез по линии Б-Б на фиг. 3. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a universal pulley; figure 2 is a view along arrow a in figure 1; in FIG. 3 is a longitudinal section of a universal pulley with a set of interchangeable linings; in FIG. 4 is a section along the line BB in FIG. 3.

Универсальный шкив состоит из корпуса 1 с канавками 2 (фиг.1) под клиновой ремень (не указан), днищем 3 на тыльном торце и ребрами жесткости 4 на переднем торце (фиг. 1,2). Внутренняя конусная поверхность 5 (фиг. 3) является посадочной под равнорасположенные по окружности клинья 6 (фиг. 1-4) с соответствующим наружным угловым положением. Клинья 6 установлены в кольцевом пространстве, образовавшемся между посадочной поверхностью 5 корпуса 1 и ведущим шкивом 7 с диаметром Д₁, установленным на валу 8 электродвигателя 9. Клин 6 зафиксирован от осевого смещения относительно ведущего шкива 7 с помощью выступа 10, сопряженного с соответствующим торцом ведущего шкива 7. Внутри клина 6 выполнено резьбовое отверстие под болт 11. При этом ось резьбового соединения расположена параллельно образующей конусной поверхности 5, а опорная поверхность 12 под головку болта 11 - перпендикулярно последнему, что обеспечивает нормальную работу резьбового соединения без перекосов. Под головку болта 11 установлен набор тарельчатых пружин 13, что предупреждает расслабление клинового соединения по причине образования пластической деформации на деталях этого соединения.The universal pulley consists of a housing 1 with grooves 2 (Fig. 1) for a V-belt (not specified), a bottom 3 at the rear end and stiffeners 4 at the front end (Fig. 1,2). The inner conical surface 5 (Fig. 3) is a landing under wedges 6 equally spaced around the circumference (Fig. 1-4) with the corresponding external angular position. Wedges 6 are installed in the annular space formed between the seating surface 5 of the housing 1 and the driving pulley 7 with a diameter D ₁ mounted on the shaft 8 of the electric motor 9. The wedge 6 is fixed from axial displacement relative to the driving pulley 7 using the protrusion 10, conjugated with the corresponding end face of the leading pulley 7. Inside the wedge 6, a threaded hole is made for the bolt 11. In this case, the axis of the threaded connection is parallel to the generatrix of the conical surface 5, and the supporting surface 12 under the head of the bolt 11 is perpendicular to the last In the afternoon, which ensures the normal operation of the threaded connection without warps. A set of Belleville springs 13 is installed under the head of the bolt 11, which prevents the wedge joint from relaxing due to the formation of plastic deformation on the parts of this joint.

Упругие характеристики соединения системы (в данном случае резьбового соединения) можно до некоторой степени изменять установкой упругих элементов на болтах, на корпусе или увеличением упругости болтов, корпусов (П.И. Орлов. Основы конструирования, том 1. - М.: Машиностроение, 1977 г., стр. 364, 366, 435, 450). The elastic characteristics of the system connection (in this case, a threaded connection) can be changed to some extent by installing elastic elements on the bolts, on the housing or increasing the elasticity of the bolts, housings (PI Orlov. Fundamentals of Design, Volume 1. - M .: Mechanical Engineering, 1977 G., p. 364, 366, 435, 450).

Например, само днище 3 с опорной поверхностью 12 может быть выполнено упругим, и тогда отпадает необходимость в тарельчатых пружинах 13, или диаметр болта 11 преднамеренно может быть уменьшен для придания ему продольной упругости и т.д. и т.п. For example, the bottom 3 itself with the supporting surface 12 can be made elastic, and then there is no need for Belleville springs 13, or the diameter of the bolt 11 can be deliberately reduced to give it longitudinal elasticity, etc. etc.

В тех случаях, когда диаметр ведущего шкива Д₂ < Д₁ (фиг.3,1), дополнительно используется комплект сменных подкладок 14, соединенных заодно с клиньями 6 посредством, например, шплинта 15. На переднем торце подкладки 14 предусмотрен, как и у клина 6, выступ 16, который предотвращает осевое смещение подкладки 14 с клином 6 относительно ведущего шкива 17.In those cases when the diameter of the driving pulley D ₂ <D ₁ (Fig. 3.1), an additional set of interchangeable pads 14 is used, which are connected at the same time with the wedges 6 by means of, for example, a cotter pin 15. At the front end of the lining 14 is provided, as with the wedge 6, the protrusion 16, which prevents the axial displacement of the lining 14 with the wedge 6 relative to the drive pulley 17.

По середине клина 6 и подкладки 14 (фиг. 4) выполнены, соответственно, лыска 18 и паз 19, благодаря которым достигается их контактирование по крайним участкам соответственно 20,21 и устойчивость в работе. Клин 6 и подкладка 14 скомпонованы так, что ширина паза аналогичного назначения на клине совпадает с шириной подкладки (фиг.4). In the middle of the wedge 6 and the lining 14 (Fig. 4), respectively, the flat 18 and the groove 19 are made, due to which they are contacted in the extreme sections, respectively, 20.21 and stability in operation. The wedge 6 and the lining 14 are arranged so that the width of the groove of a similar purpose on the wedge coincides with the width of the lining (figure 4).

Для удобства в обслуживании клинья 6 (фиг.4) подвешены на опорах 22, расположенных в боковых продольных, проходных пазах 23 клина 6, причем эти пазы выполнены параллельно оси болта 11. For ease of maintenance, the wedges 6 (Fig. 4) are suspended on supports 22 located in the lateral longitudinal, through grooves 23 of the wedge 6, and these grooves are made parallel to the axis of the bolt 11.

Кратковременное форсирование СШНУ посредством универсального шкива осуществляется в следующем порядке. Short-term forcing SSHNU by means of a universal pulley is carried out in the following order.

Снимаются клиновые приводные ремни с ведущего шкива 7 СШНУ. Универсальный шкив устанавливается на ведущий шкив 7 в сборе с клиньями 6 при отпущенных болтах 11. Убедившись в зацеплении выступов 10 за ведущий шкив 7, равномерно подтягиваются болты 11. За счет перемещения электродвигателя 9 сокращается межосевое расстояние между ведомым (не указан) и ведущим 7 шкивами привода СШНУ. Приводные ремни надеваются на универсальный шкив 1 и натягиваются. V-belts are removed from the drive pulley 7 SSHNU. The universal pulley is mounted on the drive pulley 7 with wedges 6 when the bolts 11 are released. After making sure that the protrusions 10 are engaged in the drive pulley 7, the bolts 11 are evenly tightened. By moving the electric motor 9, the axle distance between the driven (not specified) and the drive 7 pulleys is reduced SSHNU drive. Drive belts are put on universal pulley 1 and pulled.

После пробного запуска СШНУ, убедившись в нормальной установке универсального шкива, СШНУ выводится на форсированный режим работы. После достижения поставленной цели СШНУ останавливается, универсальный шкив снимается путем отпускания болтов 11, приводные ремни снова надеваются на ведущий шкив 7 и СШНУ возвращается на оптимальный режим с прежним числом качаний станка-качалки. After a trial run of the SSHNU, having ascertained the normal installation of the universal pulley, the SSHNU is displayed in the forced operation mode. After reaching the set goal, the SSHNU is stopped, the universal pulley is removed by loosening the bolts 11, the drive belts are put on the drive pulley 7 again and the SSHNU returns to the optimal mode with the same number of swings of the rocking machine.

Благодаря оптимальному расположению нагруженного резьбового соединения по отношению к клиновому разъему и применению упругой системы в приводе клина достигается повышение надежности в работе, а соединение клина со сменной подкладкой заодно и обеспечение требуемой ориентации этой пары по отношению к ведущему шкиву за счет ее подвешивания на специальных опорах создают удобства в обслуживании. Due to the optimal location of the loaded threaded connection with respect to the wedge connector and the use of an elastic system in the drive of the wedge, an increase in reliability is achieved, and the connection of the wedge with a replaceable lining at the same time and ensuring the required orientation of this pair with respect to the drive pulley due to its suspension on special supports create ease of maintenance.

Claims

A universal pulley for forcing a borehole sucker-rod pumping unit with grooves for a V-belt and a seating inner conical surface for a corresponding outer surface of wedges equally spaced around the circumference with an inner engagement surface with a driving pulley, additionally equipped with a set of interchangeable linings for the corresponding diameter of the driving pulley and fixed from axial displacement relative to drive pulley, as well as those associated with the rear end of the universal pulley by means of a loaded about a threaded connection, and in the middle of the wedge on its engagement surfaces with a universal pulley and a driving pulley, there are longitudinal passage flats and grooves respectively, the width of the latter corresponding to the width of the lining with the same internal groove as the wedge, characterized in that the loaded threaded connection made in the form of an elastic system, the axis of the loaded threaded connection is parallel to the generatrix of the conical surface of the universal pulley, and the supporting surface under the bolt head is threaded of the joint is made perpendicular to the axis of the bolt, and the wedges are suspended on the supports located in the grooves parallel to the generatrix of the conical surface of the pulley parallel to the grooves, while the pair of wedges - lining is connected at the same time.