RU2167997C1

RU2167997C1 - Joint of polished rod with sucker rod string

Info

Publication number: RU2167997C1
Application number: RU2000102835A
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 use of sucker-rod pumps. SUBSTANCE: in joint, lower part of gripping member from outside is conjugated with removable bushing over conical surface. Upper part of gripping member is conjugated with body over conical surface reverse to conical surface of lower part. Gripping member has circular projection for respective groove provided on end of gripped sucker rod. Internal cavity of body is isolated from effect of environment. Body upper part has thread for connecting with polished rod. Gripping member is split and has riffled internal working surface for gripped sucker rod. EFFECT: reliable engagement with rod body and operation of pump plant within rated loads. 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 ( Молчанов Г. В. , Молчанов А. Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. -М.: Недра, 1984, 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 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 and others. 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 (Molchanov G.V., Molchanov A.G. Machines and equipment for oil and gas production. -M .: Nedra, 1984, p. 106 , fig. U ... 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 bottom-hole zones 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 pump unit (SHSNU) as a whole, there is a need for a more accurate fit of the plunger landing, 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 прототипа выбрано 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 конусной наружной поверхностью в нижней части (US 5771968, 1998). As a prototype, the connection of the wellhead rod with the string of pump rods was selected, 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 a conical outer surface at the bottom (US 5771968, 1998).

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 простого по конструкции 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 a simple construction 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 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 конусной наружной поверхностью в нижней части, и установленную в корпусе неподвижно съемную втулку, внутренняя поверхность которой соответствует конусной поверхности захватного элемента, на конце захватываемой насосной штанги выполнена канавка, нижняя часть захватного элемента сопряжена снаружи со съемной втулкой, а его верхняя часть снаружи сопряжена с корпусом по конусной поверхности, обратной конусной поверхности его нижней части, при этом захватный элемент в верхней части снабжен выступом под канавку на конце захватываемой насосной штанги. 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 conical outer surface in the lower part, and a motionless removable sleeve installed in the housing, the inner surface of which corresponds to the conical surface of the gripping element is visible, a groove is made at the end of the gripping pump rod, the lower part of the gripping element is mated externally with a removable sleeve, and its upper part is mated to the housing on the conical surface opposite the conical surface of its lower part, while the gripping element is in the upper equipped with a protrusion under the groove at the end of the gripping pump rod.

На приведенном чертеже изображен продольный разрез соединения устьевого штока с колонной насосных штанг в рабочем положении. В полом корпусе 1, соединенном с устьевым штоком 2, расположен захватный элемент 3 в виде отдельных, как минимум, двух плашек с разрезами 4 в нижней части и рифленой внутренней поверхностью 5 под захватываемую насосную штангу 6. Захватный элемент 3 в верхней части снабжен кольцевым выступом 1 под соответствующую канавку 8, предусмотренную на конце захватываемой штанги 6. В том случае, когда захватный элемент состоит, например, из двух половин, на каждой из которых достаточно выполнить выступ 7 прямым, а не кольцевым, под соответствующую прямую канавку на конце захватываемой насосной штанги, выполненную, например, ножовкой по металлу, зубилом, секачом и т.п. На верхнем и нижнем концах захватного элемента 3 выполнены наружные конусные поверхности 9 и 10, сопряженные соответственно с корпусом 1 и съемной втулкой 11, положение которой в корпусе 1 фиксируется посредством установочного винта 12 с центральным отверстием под насосную штангу 6. The drawing shows a longitudinal section of the 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 3 in the form of at least two dies with cuts 4 in the lower part and a corrugated inner surface 5 for the gripping pump rod 6. The gripping element 3 in the upper part is provided with an annular protrusion 1 for the corresponding groove 8 provided at the end of the gripping rod 6. In the case when the gripping element consists, for example, of two halves, on each of which it is enough to make the protrusion 7 straight, and not annular, under the corresponding straight channel an avku at the end of a gripping pump rod, made, for example, with a hacksaw for metal, a chisel, a chopper, etc. On the upper and lower ends of the gripping element 3, external conical surfaces 9 and 10 are made, which are associated with the housing 1 and the removable sleeve 11, the position of which in the housing 1 is fixed by means of a set screw 12 with a central hole for the pump rod 6.

Внутренняя полость корпуса 1 заполнена смазкой и изолирована от внешней агрессивной среды благодаря уплотнительному кольцу 13 и применению уплотнительной ленты ФУМ в резьбовых соединениях. The internal cavity of the housing 1 is filled with grease and isolated from the external aggressive environment due to the O-ring 13 and the use of the FUM sealing tape in threaded joints.

Порядок сборки соединения заключается в том, что подгонку плунжера насоса (не указаны) осуществляют с использованием последней верхней насосной штанги 6, которая впоследствии отрезается по месту непосредственно на устье скважины и на конце штанги специальным приспособлением протачивается канавка 8. The order of assembly of the connection is that the fitting of the pump plunger (not indicated) is carried out using the last upper pump rod 6, which is subsequently cut in place directly at the wellhead and at the end of the rod a groove 8 is machined with a special tool.

На свободный конец штанги 6 надеваются установочный винт 12 с уплотнительным кольцом 13, втулка 11. Захватный элемент 3 накладывается на верхний конец штанги 6 так, чтобы кольцевой выступ 7 оказался в канавке 8 штанги 6. Придерживая одной рукой зажимной элемент 3 на этом уровне, другой рукой втулка 11 с установочным винтом 12 подаются вверх до упора об зажимной элемент 3. On the free end of the rod 6 put on the set screw 12 with the sealing ring 13, the sleeve 11. The gripping element 3 is superimposed on the upper end of the rod 6 so that the annular protrusion 7 is in the groove 8 of the rod 6. Holding one clamping element 3 at this level, the other hand sleeve 11 with the set screw 12 are fed up to the stop on the clamping element 3.

Итак на головку насосной штанги 6 в сборе с зажимным элементом 3, втулкой 11 и установочным винтом 12 надевается корпус 1, который соединяется с установочным винтом 12 с таким натягом, чтобы насосная штанга 6 была надежно обжата и на уровне канавки 8, и на уровне цанги с рифлением 5 благодаря конусным разъемам соответственно 9 и 10. После этого устьевой шток 2 заворачивается в корпус 1 и соединяется с подвеской балансира и ШСНУ запускается в работу. So, on the head of the pump rod 6 with the clamping element 3, the sleeve 11 and the set screw 12, a housing 1 is put on, which is connected to the set screw 12 with such an interference fit that the pump rod 6 is reliably crimped both at the level of groove 8 and at the level of the collet with corrugation 5 due to the conical connectors 9 and 10, respectively. After that, the wellhead rod 2 is wrapped in the housing 1 and connected to the suspension of the balancer and the SHNU is put into operation.

Захват насосной штанги обеспечивается по максимально возможным участкам, т.е. по двум и наиболее концам захватного элемента 3. Внесение в конструкцию захватного элемента 3 промежуточного участка зацепления только теоретически может быть оправдано, а на практике же зацепление насосной штанги с захватным элементом по трем и более участкам может быть достигнуто, например, путем совместной обработки (притирки) сопрягаемых деталей, причем за одну установку, что в полевых условиях на устье скважины исключено. Grip of the pump rod is provided at the maximum possible sites, i.e. at the two and most ends of the gripping element 3. The introduction into the design of the gripping element 3 of the intermediate engagement section can only theoretically be justified, but in practice, engagement of the pump rod with the gripping element in three or more sections can be achieved, for example, by joint processing (grinding) ) mating parts, and for one installation, which is excluded in the field at the wellhead.

Во избежание порчи тела штанги рифление и твердость рабочей поверхности должны соответствовать поставленным требованиям. Для нормальной работы такого соединения вовсе необязательно иметь захватный элемент с острыми твердыми зубьями. In order to prevent damage to the body of the rod, the corrugation and hardness of the working surface must meet the specified requirements. For the normal operation of such a compound, it is not necessary at all to have a gripping element with sharp hard teeth.

В предложенном соединении устьевого штока с колонной насосных штанг осевая нагрузка независимо от внешних факторов органически распределяется между дополняющими друг друга и работающими в одной упряжке верхним кольцевым и нижним цанговым захватами, благодаря чему тело обыкновенной насосной штанги сохраняет заложенную в ней несущую способность. In the proposed connection of the wellhead rod with the string of pump rods, the axial load, regardless of external factors, is organically distributed between the upper annular and lower collet grips complementing each other and working in the same harness, due to which the body of an ordinary pump rod retains the bearing capacity embedded in it.

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 conical an outer surface in the lower part and a removable sleeve installed in the housing, the inner surface of which corresponds to the conical surface of the gripping element nta, characterized in that a groove is made at the end of the gripping pump rod, the lower part of the gripping element is mated externally with a removable sleeve, and its upper part is mated to the housing on the conical surface opposite the conical surface of its lower part, with the gripping element in the upper part equipped with a protrusion under the groove at the end of the gripping pump rod.