RU2167995C1

RU2167995C1 - Tandem joint of polished rod with sucker rod string

Info

Publication number: RU2167995C1
Application number: RU2000102833A
Authority: RU
Inventors: М.Ш. Залятов; Р.Р. Валиев; Р.Ш. Тахаутдинов; А.Х. Ганеев; М.М. Раянов
Original assignee: Нефтегазодобывающее управление "Альметьевнефть" ОАО "Татнефть"
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2001-05-27

Abstract

FIELD: operation of oil wells with sucker-rod pumps. SUBSTANCE: gripping member is split and has riffled internal surface for sucker rod. Gripping member is made in the form of tandem of upper and lower parts, each conjugated from outside with removable bushing fixed in body. Upper part and free end of sucker rod are connected with each other by joint excluding their axial displacement relative to each other. Internal cavity of body is isolated from effect of environment. In its upper part, body has thread for joining with polished rod. Tandem joint of polished rod with sucker rod string guarantees reliable coupling with body of sucker rod due to its lock joint with upper gripping member and uniform distribution of load between tandem gripping members. EFFECT: improved design. 1 dwg

Description

Изобретение относится к эксплуатации нефтяных скважин глубинными штанговыми насосами. The invention relates to the operation of oil wells by sucker rod pumps.

После спуска скважинного штангового насоса, проверки герметичности труб и правильности посадки конуса необходимо выбрать запас длины хода в соответствии с характеристикой насоса, затем соединить колонну штанг с подвеской балансира и запустить станок-качалку ( Мухаметзянов А.К и др. Добыча нефти штанговыми насосами. - М.: Недра, 1993, с. 128, 129, 188, 201). Правильная посадка плунжера обеспечивается подбором необходимой длины верхней штанги и соединения ее с устьевым штоком посредством соединительной муфты ( Г.В. Молчанов, А.Г. Молчанов. Машины и оборудование для добычи нефти и газа.- М.: Недра, 1984 г. с. 106, рис. У...2., поз. 23). В этом случае применяются штанги укороченной длины, ГОСТ 13877-80 (1000; 1200; 1500; 2000; 3000 мм) со значительным интервалом длин. На практике же, например, при использовании устройства для обработки призабойной зоны скважин и добычи нефти из скважины (патент 1794312 A3, E 21 В 43/25; 43/00), работа которого связана с характерным скачкообразным циклическим изменением нагрузки на насос в больших пределах, а также для обеспечения более оптимального режима работы штанговой скважинной насосной установки (ШСНУ) в целом, имеет место необходимость более точной подгонки посадки плунжера, причем в интервалах меньших, чем интервалы длин укороченных стандартных штанг. After lowering the borehole sucker rod pump, checking the tightness of the pipes and the correct cone seating, it is necessary to select the power reserve in accordance with the characteristics of the pump, then connect the rod string to the balancer suspension and start the rocking machine (A. Mukhametzyanov et al. Oil production by rod pumps .-- M .: Nedra, 1993, p. 128, 129, 188, 201). The correct landing of the plunger is ensured by the selection of the required length of the upper rod and its connection with the wellhead using a coupling (G.V. Molchanov, A.G. Molchanov. Machines and equipment for oil and gas production.- M .: Nedra, 1984, . 106, fig. Y ... 2., Pos. 23). In this case, shortened rods are used, GOST 13877-80 (1000; 1200; 1500; 2000; 3000 mm) with a significant interval of lengths. In practice, for example, when using a device for processing the bottom-hole zone of wells and oil production from a well (patent 1794312 A3, E 21 В 43/25; 43/00), the operation of which is associated with a characteristic spasmodic cyclic change in the load on the pump over large limits , as well as to ensure a more optimal operating mode of the sucker rod pumping unit (SHSNU) as a whole, there is a need for a more accurate fitting fit of the plunger, and in intervals shorter than the length intervals of the shortened standard rods.

Наиболее правильная и точная посадка плунжера достигается путем определения длины верхней насосной штанги нормальной длины по месту, на устье скважины, укорачивания по намеченному месту и соединения ее непосредственно по телу с устьевым штоком при помощи, например, штанголовки, которая по конструктивным признакам и назначению является наиболее близким аналогом (оборудование, инструменты и приспособления для подземного и капитального ремонта скважин; Каталог-справочник, часть 1; Инструменты для обследования, очистки скважин и проведения ловильных работ; НПП "Нефтехиммаш", стр.32; 420073, г. Казань, а/я 156, тел/факс 8.432.75-22-43 1996 г.). The most correct and accurate fit of the plunger is achieved by determining the length of the upper pump rod of normal length in place, at the wellhead, shortening to the intended place and connecting it directly through the body to the wellhead using, for example, a rod head, which, by design and design, is the most a close analogue (equipment, tools and devices for underground and overhaul of wells; Directory, part 1; Tools for inspection, cleaning of wells and conducted I was fishing operations; SPE "Neftehimmash", p.32, 420073, Kazan, and / I 156, tel / fax 8.432.75-22-43 1996).

Штанголовка предназначена для захвата и извлечения из скважины оборванных или отвинченных штанг и устьевого штока, а захватный элемент в ней может быть выполнен в виде плашек или цанги. The rod head is designed to capture and remove from the well ragged or unscrewed rods and wellhead rod, and the gripping element in it can be made in the form of dies or collets.

Однако использование этой штанголовки в качестве соединительного узла между колонной насосных штанг и устьевым штоком недопустимо ввиду возможного срыва колонны насосных штанг с захватного механизма или обрыва штанги по месту захвата из-за образования порчи тела штанги захватным элементом (цангой, плашками и т.п.) под влиянием циклических, динамических нагрузок, возникающих при работе штангового насоса. However, the use of this rod head as a connecting unit between the column of pump rods and the wellhead rod is unacceptable due to the possible disruption of the column of pump rods from the gripping mechanism or the break of the rod at the gripping place due to the formation of damage to the rod body by the gripping element (collet, dies, etc.) under the influence of cyclic, dynamic loads arising from the operation of a sucker rod pump.

В качестве ближайшего аналога выбран источник информации US 5771968, 1998. As the closest analogue, the source of information US 5771968, 1998 was selected.

В этом источнике информации раскрыто соединение устьевого штока с колонной насосных штанг, включающее полый корпус с изолированной внутренней полостью от внешней среды с соединительной резьбой в верхней его части для соединения с устьевым штоком, расположенный в корпусе разрезной захватный элемент с рифленой внутренней рабочей поверхностью под захватываемую насосную штангу и наружной конусной поверхностью. This source of information discloses the connection of the wellhead rod with a string of pump rods, including a hollow body with an isolated internal cavity from the external environment with a connecting thread in its upper part for connection with the wellhead, a split gripping element located in the body with a grooved inner working surface for the gripping pump rod and outer conical surface.

Недостатком известного соединения является низкая надежность зацепления за тело насосной штанги. A disadvantage of the known connection is the low reliability of engagement with the body of the pump rod.

Техническая задача изобретения состоит в создании такого захватного механизма, соединяющего устьевой шток с колонной насосных штанг, который бы обеспечил надежное зацепление непосредственно за тело насосной штанги и работу ШСНУ в допустимых пределах нагрузки на насос. The technical task of the invention is to create such a gripping mechanism that connects the wellhead rod with a string of pump rods, which would provide reliable engagement directly on the body of the pump rod and the operation of the SHSNU within the permissible load limits on the pump.

Поставленная задача достигается тем, что в соединении устьевого штока с колонной насосных штанг, содержащем полый корпус с изолированной внутренней полостью от воздействия внешней среды с соединительной резбой в верхней его части для соединения с устьевым штоком, расположенный в корпусе разрезной захватный элемент с рифленой внутренней рабочей поверхностью под захватываемую насосную штангу и наружней конусной поверхностью, захватный элемент выполнен в виде тандема из верхней и нижней частей, каждая из которых снаружи сопряжена со съемной, установленной в корпусе неподвижно, втулкой, причем верхняя часть и свободный конец насосной штанги связаны между собой соединением, исключающим их осевое взаимосмещение. The problem is achieved in that in the connection of the wellhead rod with a string of pump rods containing a hollow body with an isolated internal cavity from the external environment with a connecting thread in its upper part for connection with the wellhead, located in the housing is a split gripping element with a corrugated inner working surface under the gripping pump rod and the outer conical surface, the gripping element is made in the form of a tandem of the upper and lower parts, each of which is externally associated with me fixedly installed in the housing, the bushing, the upper portion and the free end of the sucker rod interconnected compound precluding their axial vzaimosmeschenie.

На приведенном чертеже изображен продольный разрез тандема-соединения устьевого штока с колонной насосных штанг в рабочем положении. В полом корпусе 1, соединенном с устьевым штоком 2, расположен захватный элемент в виде тандема из верхней 3 и нижней 4 частей. Верхний захватный элемент 3 состоит из отдельных, как минимум, двух плашек с разрезами 5 в нижней конусной части, а нижний захватный элемент 4 может быть выполнен в виде отдельных плашек или цанги. The drawing shows a longitudinal section of the tandem connection of the wellhead rod with a string of pump rods in the working position. In the hollow body 1, connected to the wellhead 2, there is a gripping element in the form of a tandem of the upper 3 and lower 4 parts. The upper gripping element 3 consists of at least two dies with cuts 5 in the lower conical part, and the lower gripping element 4 can be made in the form of separate dies or collets.

Каждый захватный элемент (3, 4) расположен в съемной конусной втулке (6 и 7) соответственно. Верхний захватный элемент 3 снабжен выступом 8 под соответствующую канавку 9, предусмотренную на конце захватываемой насосной штанги 10. Выступ 8 в захватном элементе и соответствующая канавка 9 (любая - прямая или кольцевая) на насосной штанге 10 образуют в сборе, в общем случае, замковое соединение, которое исключает их осевое взаимосмещение на любой стадии работы тандема-соединения. Осевое взаимосмещение этих двух деталей может быть предотвращено и иными средствами, как соединение их между собой на резьбе, штифте, с помощью стопорных пружинных колец и т.д., что приводит к уменьшению поперечного сечения штанги, снижает ее несущую способность. Each gripping element (3, 4) is located in a removable conical sleeve (6 and 7), respectively. The upper gripping element 3 is provided with a protrusion 8 for the corresponding groove 9 provided at the end of the gripping pump rod 10. The protrusion 8 in the gripping element and the corresponding groove 9 (either straight or annular) on the pump rod 10 form an assembly, generally a lock connection , which eliminates their axial misalignment at any stage of the tandem connection. The axial mutual displacement of these two parts can be prevented by other means, such as connecting them together on a thread, a pin, using retaining spring rings, etc., which leads to a decrease in the cross section of the rod, reduces its bearing capacity.

Аналогичное по назначению замковое соединение может быть создано и за счет перемены мест выступа и канавки под него. Например, кольцевой выступ, буртик на головке штанги может быть получен в результате пластической ее деформации ударами молотка путем соединения конца штанги со втулкой, кольцом или другой головкой посредством электросварки и т.д., под которыми может быть расположен захватный элемент. A similar purpose lock connection can be created by changing the places of the protrusion and grooves under it. For example, an annular protrusion, a collar on the head of the rod can be obtained as a result of plastic deformation by hammer blows by connecting the end of the rod to a sleeve, ring or other head by electric welding, etc., under which the gripping element can be located.

Положение съемных втулок 6, 7 с захватными элементами 3, 4 и насосной штангой 10 фиксируется в корпусе 1 установочным винтом 11 с центральным отверстием под насосную штангу и уплотнительным кольцом 12. Внутренняя полость корпуса 1 заполнена смазкой и изолирована от внешней агрессивной среды благодаря уплотнительному кольцу 12 и применению уплотнительной ленты ФУМ в резьбовых соединениях. The position of the removable sleeves 6, 7 with the gripping elements 3, 4 and the pump rod 10 is fixed in the housing 1 with a set screw 11 with a central hole for the pump rod and the sealing ring 12. The internal cavity of the housing 1 is filled with grease and isolated from the external aggressive environment due to the sealing ring 12 and the use of FUM sealing tape in threaded joints.

Порядок сборки тандема-соединения заключается в том, что подгонку плунжера насоса (не указаны) осуществляют с использованием последней верхней насосной штанги 10, которая впоследствии отрезается по месту непосредственно на устье скважины и на конце штанги специальным приспособлением протачивается, например, кольцевая канавка 9. The assembly procedure for the tandem connection is that the fitting of the pump plunger (not indicated) is carried out using the last upper pump rod 10, which is subsequently cut in place directly at the wellhead and, at the end of the rod, a special device is pierced, for example, an annular groove 9.

На свободный конец насосной штанги 10 надеваются установочный винт 11 с уплотнительным кольцом 12, втулка 7 с нижним захватным элементом 4, втулка 6. Верхний захватный элемент 3 накладывается на верхний конец штанги 10 так, чтобы кольцевой выступ 8 оказался в канавке 9 насосной штанги 10. Придерживая одной рукой верхний захватный элемент 3, под него подводится последовательно втулка 6, нижний захватный элемент 4 со втулкой 7 и установочный винт 11 с уплотнительным кольцом 12, после чего корпус 1 заворачивается на установочный винт 11, корпус 1 соединяется с устьевым штоком 2 и ШСНУ запускается в работу. A set screw 11 with a sealing ring 12, a sleeve 7 with a lower gripping element 4, a sleeve 6 is put on the free end of the pump rod 10. The upper gripping element 3 is superimposed on the upper end of the rod 10 so that the annular protrusion 8 is in the groove 9 of the pump rod 10. Holding the upper gripping element 3 with one hand, a sleeve 6, the lower gripping element 4 with the sleeve 7 and the set screw 11 with the o-ring 12 are fed sequentially under it, after which the housing 1 is screwed onto the set screw 11, the housing 1 is connected wellhead rod 2 and SHSNU starts to work.

Тандем-соединение устьевого штока с колонной насосных штанг гарантирует надежное зацепление за тело насосной штанги благодаря замковому соединению ее с верхним захватным элементом, обеспечивающему автоматический самозажим расположенных тандемно захватных элементов с равномерным распределением нагрузки между ними. The tandem connection of the wellhead rod with the string of pump rods ensures reliable engagement of the body of the pump rod due to its lock connection with the upper gripping element, which provides automatic self-clamping of the located tandem gripping elements with a uniform load distribution between them.

То конструктивное свойство, что захватные элементы расположены в конусных съемных втулках, позволяет обеспечить применение в соединении двух и более захватных пар "захватный элемент - конусная втулка", расположенных последовательно друг над другом. The design property that the gripping elements are located in conical removable sleeves allows the use of two or more gripping pairs of the "gripping element - conical sleeve" arranged in series one above the other in the connection.

Claims

The connection of the wellhead rod with the string of pump rods, containing a hollow body with an isolated internal cavity from the external environment with a connecting thread in its upper part for connection with the wellhead, located in the housing is a split gripping element with a grooved inner working surface for the gripping pump rod and the outer cone surface, characterized in that the gripping element is made in the form of a tandem of the upper and lower parts, each of which is externally associated with a removable, installed in the housing is stationary, a sleeve, and the upper part and the free end of the pump rod are interconnected by a connection that excludes their axial misalignment.