RU2170327C1

RU2170327C1 - Pump rod extractor

Info

Publication number: RU2170327C1
Application number: RU99122310A
Authority: RU
Inventors: С.Ю. Вагапов; Ю.Г. Вагапов
Original assignee: Вагапов Самат Юнирович; Вагапов Юнир Гафурович; ОАО "Ишимбайский машиностроительный завод"
Priority date: 1999-10-25
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2001-07-10

Abstract

FIELD: oil and gas production, repair of wells. SUBSTANCE: pump rod extractor has body, adapter, collet with fins located in windows of body. Adapter is coupled to body with the use of bars. Bars are mounted to catch body of extracted rod. Outer surfaces of fins have ledges for interaction with upper edges of windows of body. EFFECT: expanded functional capabilities of pump rod extractor, its enhanced reliability while it is sunk into pipes with deposits of paraffin-resin components of oil. 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для использования в процессе ремонта скважин. The invention relates to the oil industry and is intended for use in the process of repairing wells.

Широко известен ловитель аварийных насосных штанг, содержащий корпус со сквозным каналом, эксцентричный переводник для присоединения к рабочей колонне, захватный элемент, выполненный в виде двурогой вилки, установленной в корпусе оси (Ловитель типа ЛШПМ2. Амиров А.Д. и др. "Справочная книга по текущему и капитальному ремонту нефтяных скважин". - М.: Недра, 1979). The catcher of emergency sucker rods is widely known, it contains a body with a through channel, an eccentric sub for connecting to the working string, a gripping element made in the form of a two-horned fork installed in the axle body (Catcher of the type LSHPM2. Amirov AD, etc. "Reference book on the current and capital repair of oil wells. "- M .: Nedra, 1979).

Недостаток известного устройства - малая грузоподъемность, что связано с тем, что, во-первых, в известном ловителе захватный элемент (вилка) работает на изгиб, а поскольку толщина последнего ограничена зазором между муфтой ловимой штанги и стенкой насосных труб, это обстоятельство ограничивает нагрузку, воспринимаемую захватным элементом. Во-вторых, присоединительный переводник, установленный на корпусе с эксцентриситетом с целью размещения рядом тела ловимой штанги подвергается под рабочей нагрузкой внецентровому растяжению, что вызывает в переводнике дополнительные изгибающие напряжения, наложение которых на растягивающие напряжения ограничивает грузоподъемность устройства. A disadvantage of the known device is its low carrying capacity, due to the fact that, firstly, in the known catcher, the gripping element (fork) works to bend, and since the thickness of the latter is limited by the gap between the coupling of the catch rod and the wall of the pump pipes, this circumstance limits the load, perceived by the gripping element. Secondly, a connecting sub mounted on a case with an eccentricity in order to place the catch rod body next to it undergoes eccentric tension under the working load, which causes additional bending stresses in the sub, the application of which to tensile stress limits the load-carrying capacity of the device.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является ловитель штанг, содержащий корпус, переводник, подпружиненную цангу, перья которой размещены в окнах, выполненных на корпусе (АС N 662689). Closest to the claimed device by technical nature is a rod catcher containing a housing, a sub, a spring-loaded collet, the feathers of which are placed in the windows made on the housing (AC N 662689).

Указанный ловитель под шифрами ШК-47, ШК-57 (штанголовка комбинированная) изготавливается Ишимбайским машиностроительным заводом. Основной недостаток известного устройства - низкая надежность в скважинах, где в насосных трубах имеются значительные парафиносмолистые отложения. В таких скважинах подпружиненная цанга известного ловителя иногда занимает рабочее положение преждевременно, т.е. до контакта с головой аварийной (ловимой) колонны, т.к. пружина цанги отжимается под действием сопротивления вязкой массы в трубах. The specified catcher under the codes ShK-47, ShK-57 (combined rod) is manufactured by the Ishimbay Machine-Building Plant. The main disadvantage of the known device is the low reliability in wells, where there are significant paraffin-tar deposits in the pumping pipes. In such wells, the spring-loaded collet of a well-known catcher sometimes occupies a working position prematurely, i.e. before contact with the head of the emergency (catch) column, as the collet spring is pressed out under the action of the resistance of the viscous mass in the pipes.

Укажем еще на один недостаток, заключающийся в том, что при использовании ловителя не гарантирована ловля аварийной колонны в тех случаях, когда над захватываемым муфтовым соединением может находиться некоторая часть тела штанги. В промысловой практике обрыв происходит чаще именно таким образом, т.к. участки штанги, прилегающие к головкам, содержат большое количество концентратов напряжений. Поэтому в этих случаях известный ловитель-прототип приходится дополнять еще одним ловителем, установив его между корпусом и переводником прототипа. Назначение второго ловителя в таком тандеме - комбинированной штанголовке (ШК) - захват аварийной колонны за тело штанги в случае если известный основной ловитель-прототип не достигнет захватываемой муфты на аварийной колонне из-за наличия тела штанги над ней. Таким образом, к недостаткам известного ловителя следует отнести и сложность компоновки ловильного инструмента при его использовании, что выражается в необходимости применения вместе с ним второго ловителя для захвата штанги за тело. We point out another drawback, namely, that when using a catcher, fishing for an emergency convoy is not guaranteed in cases where some part of the rod body may be located above the coupling coupling. In fishing practice, the cliff often occurs in this way, because sections of the rod adjacent to the heads contain a large number of stress concentrates. Therefore, in these cases, the known prototype catcher has to be supplemented with another catcher, installing it between the body and the prototype sub. The purpose of the second catcher in such a tandem - a combined rod (SHK) - is to capture the emergency column by the body of the rod in the event that the known main prototype catcher does not reach the clutch on the emergency column due to the presence of the rod body above it. Thus, the disadvantages of the known catcher should include the complexity of the layout of the fishing tool when using it, which is expressed in the need to use a second catcher with it to capture the rod by the body.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей ловителя штанг за счет обеспечения захвата муфтового соединения аварийной колонны при наличии над ней части тела аварийной штанги, а также повышение его надежности в случае спуска в трубы с отложениями парафиносмолистых компонентов нефти. The purpose of the invention is the expansion of the functionality of the rod catcher by providing the capture of the coupling connection of the emergency column in the presence of a part of the body of the emergency rod above it, as well as increasing its reliability in case of descent into pipes with deposits of paraffin-tar oil components.

Поставленная цель достигается тем, что переводник связан с корпусом посредством стрежней, расположенных с возможностью размещения между ними тела ловимой штанги, а на наружной поверхности перьев выполнены уступы для взаимодействия с верхними кромками окон корпуса. This goal is achieved by the fact that the sub is connected to the casing by means of rods arranged to accommodate the bodies of the catch rod between them, and ledges are made on the outer surface of the feathers for interaction with the upper edges of the casing windows.

Благодаря такому исполнению соединения корпуса с переводником в предложенном устройстве тело ловимой штанги, находящееся над захватываемым резьбовым соединением аварийной колонны, проходит через корпус устройства и располагается выше него между стержнями переводника, а захват происходит штатно, т.е. цанговым захватным элементом за муфту штанги. Указанная способность в работе устройства позволяет обойтись без применения вместе с ним второго, страхующего ловителя, осуществляющего захват за тело штанги. Кроме того, жидкость и асфальтосмолистые и парафиновые компоненты нефти, проходящие через устройство при его спуске в скважину, свободно проходят через промежутки между стержнями как в осевом, так и в радиальном направлениях, благодаря чему обеспечивается спуск ловителя в "грязные" скважины. Поскольку указанные стержни - в количестве 2 или более - могут быть расположены осесимметрично, что исключает их внецентровое растяжение с изгибом, благодаря чему повышается грузоподъемность устройства. При этом в результате зацепления перьев цанги за кромки окон корпуса исключается возможность преждевременного перемещения цанги в рабочее положение под действием вязкой массы парафина, проходящей через ловитель. Due to this embodiment of the connection of the housing with the sub in the proposed device, the body of the catch rod located above the gripped threaded connection of the emergency column passes through the device body and is located above it between the rods of the sub, and the capture occurs normally, i.e. collet gripping element for the rod coupling. The indicated ability in the operation of the device allows you to do without using a second, safety catcher, capturing the body of the rod. In addition, the liquid and the asphalt-resinous and paraffin oil components passing through the device when it is lowered into the well pass freely through the gaps between the rods in both axial and radial directions, which ensures that the trap is lowered into "dirty" wells. Since these rods - in an amount of 2 or more - can be located axisymmetrically, which excludes their eccentric tension with bending, thereby increasing the load capacity of the device. Moreover, as a result of engagement of the collet feathers over the edges of the case windows, the possibility of premature movement of the collet to the working position under the influence of a viscous mass of paraffin passing through the catcher is excluded.

По вопросам новизны и соответствия устройства критерию "изобретательский уровень" сообщаем следующее. Concerning the novelty and compliance of the device with the criterion of "inventive step", we report the following.

Из доступных заявителем источников неизвестна конструкция ловителя штанг, совпадающая с предложенным устройством. По нашему мнению, заявляемое устройство не является явным конструктивным усовершенствованием ни аналога, ни прототипа, модернизируемых в отдельности. Предложенное устройство также не сводится лишь к конструкторскому объединению в нем признаков аналога с признаками прототипа, так как заявляемый ловитель содержит и новые конструктивные признаки, отсутствующие в указанных известных устройствах. Благодаря последним в предложенном устройстве исключено, во-первых, внецентровое приложение рабочей нагрузки от корпуса к переводнику, что имеет место в аналоге и является в нем одной из причин малой грузоподъемности; во-вторых, в предложенном ловителе исключено его преждевременное срабатывание во время спуска в скважину. Таким образом, новые конструктивные признаки предложенного устройства приводят к тому, что оно объединяет преимущества известных аналога и прототипа, будучи свободным от существенных недостатков последних. Изложенное свидетельствует, что заявляемое устройство обладает новым сочетанием преимуществ, которого нет в отдельности ни у аналога, ни у прототипа, т. е. совокупность отличительных признаков придает заявляемому изобретению новые свойства. Поэтому с учетом приведенных выше обстоятельств техническое решение, предложенное в настоящей заявке, на наш взгляд, следует считать отвечающим критерию "изобретательский уровень". From the sources available by the applicant, the design of a rod catcher matching the proposed device is unknown. In our opinion, the claimed device is not a clear structural improvement of either the analogue or the prototype, which are upgraded separately. The proposed device also does not boil down to a design association of the features of an analogue with the features of a prototype, since the inventive catcher also contains new design features that are absent in these known devices. Thanks to the latter, the proposed device excludes, firstly, an off-center application of the workload from the housing to the sub, which takes place in the analogue and is one of the reasons for its low carrying capacity; secondly, in the proposed catcher precluded its premature operation during the descent into the well. Thus, the new design features of the proposed device lead to the fact that it combines the advantages of the known analogue and prototype, being free from significant disadvantages of the latter. The foregoing indicates that the claimed device has a new combination of advantages, which is not found separately in either the analogue or the prototype, i.e., the set of distinctive features gives the claimed invention new properties. Therefore, taking into account the above circumstances, the technical solution proposed in this application, in our opinion, should be considered as meeting the criterion of "inventive step".

На фиг. 1 изображен предложенный ловитель, общий вид до захвата штанги; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение С-С на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed catcher, General view to the capture of the bar; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 1; in FIG. 4 is a section CC in FIG. 1.

Устройство в верхней части штанги содержит переводник 1, который через стержни 2 связан с корпусом 3. Цанга 4 имеет перья 5, которые размещены в окнах 6 корпуса 3. На перьях 5 выполнены уступы 7, которые находятся ниже верхних кромок 8 окон 6 корпуса 3. Цанга 4 поджата пружиной 9. Внутри корпуса 3 между окнами 6 выполнены бурты 10. На нижних концах перьев 5 имеются внутренние бурты 11. На корпусе 3 выполнен байонетный паз 12, в зацеплении с которым находится винт 13, установленный на цанге 4. The device in the upper part of the rod contains an adapter 1, which is connected through the rods 2 to the housing 3. The collet 4 has feathers 5, which are placed in the windows 6 of the housing 3. On the feathers 5 there are ledges 7, which are located below the upper edges 8 of the windows 6 of the housing 3. Collet 4 is preloaded by spring 9. Inside the casing 3, collars 10 are made between the windows 6. At the lower ends of the feathers 5 there are internal collars 11. A bayonet groove 12 is made on the casing 3, and a screw 13 mounted on the collet 4 is engaged.

Работа ловителя происходит следующим образом. The work of the catcher is as follows.

Ловитель насосных штанг через переводник 1 соединяется с рабочей колонной штанг и спускается в скважину. Во время прохождения ловителя через зону отложений парафина в насосно-компрессорных трубах смесь парафиносмолистых осадков вместе со скважинной жидкостью перетекает через корпус 3, цангу 4, корпус 3 и далее покидает устройство, проходя между стержнями 2. При этом перемещение цанги 4 вверх под действием вязкой парафиносмолистой массы предотвращается благодаря зацеплению уступов 7 перьев 5 с кромками 8 окон. Сила, необходимая для срыва цанги из зацепления, при прочих равных условиях, зависит от жесткости перьев на изгиб и к тому же автоматически регулируется сопротивлением вязкой парафиновой массы движению ловителя вниз, т.к. чем больше последнее, тем сильнее перья цанги отжимаются от оси устройства в стороны давлением парафиновой массы внутри корпуса. (Совершенно аналогично тому, как происходит прижим самоуплотняющейся манжеты поршня к цилиндру в гидравлических устройствах). После посадки ловителя на ловимую часть аварийной колонны штанг - на муфтовое соединение или на его разрушенные элементы - ловимая муфта проходит между буртами 11 перьев 5 и упирается под цангу 4. Если над ловимой муфтой аварийной колонны имеется часть оторванного тела штанги, последнее происходит через корпус 3 и располагается между стержнями 2. Далее под действием веса рабочей колонны происходит срыв уступов 7 с кромок 8 окон и цанга 4 перемещается относительно корпуса 3 вверх. При этом винт 13, находящийся в байонетном пазе 12, поворачивает цангу 4 с перьями 5 на некоторый угол относительно корпуса 3, в результате чего бурты 11 перьев 5 оказываются над буртами 10. В таком положении завершается захват ловимой муфты, после чего нагрузка от аварийной колонны от захваченной муфты через бурты 11 перьев 5 передается к буртам 10 корпуса 3 ловителя. The catcher of the sucker rods through the sub 1 is connected to the working string of the rods and goes down into the well. During the passage of the trap through the zone of paraffin deposits in the tubing, the mixture of paraffin-tar sediments together with the well fluid flows through the body 3, collet 4, body 3 and then leaves the device passing between the rods 2. At the same time, the collet 4 is moved upward by the action of viscous paraffin-tar mass is prevented by the engagement of the ledges 7 feathers 5 with the edges of 8 windows. The force required to break the collet out of engagement, ceteris paribus, depends on the stiffness of the feathers in bending and is also automatically adjusted by the resistance of the viscous paraffin mass to the downward movement of the catcher, since the larger the latter, the stronger the collet feathers are squeezed from the device axis to the sides by the pressure of the paraffin mass inside the case. (In exactly the same way as the self-sealing piston cuff is pressed against the cylinder in hydraulic devices). After the catcher is planted on the trapped part of the emergency rod string — on the coupling joint or on its destroyed elements — the trapped coupling passes between the shoulders of 11 feathers 5 and rests on the collet 4. If there is a part of the torn rod body above the trapped coupling of the emergency column, the latter occurs through the body 3 and is located between the rods 2. Further, under the influence of the weight of the working column, the ledges 7 are disrupted from the edges 8 of the windows and the collet 4 moves upward relative to the housing 3. In this case, the screw 13, located in the bayonet groove 12, rotates the collet 4 with feathers 5 by a certain angle relative to the housing 3, as a result of which the collars 11 of the feathers 5 are above the collars 10. In this position, the catch of the clutch is completed, and then the load from the emergency tower from the captured coupling through the shoulders 11 feathers 5 is transmitted to the shoulders 10 of the body 3 of the catcher.

По мнению заявителей, предложенный ловитель насосных штанг найдет преимущественное применение в следующих случаях:
в скважинах с отложением парафиносмолистых осадков;
в наклонных скважинах, когда из-за истирания муфтовых соединений размеры последних становятся нестабильными, в результате чего возникают трудности захвата последних шлипсовыми зажимами;
при ловле муфт, обработанных ТВЧ, когда из-за высокой твердости поверхности зацепление муфт со шлипсовыми ловителями ненадежно;
когда ловимая головка аварийной колонны вообще не имеет протяженной цилиндрической наружной поверхности, например, если обрыв произошел у основания резьбы или в квадрате аварийной штанги.According to the applicants, the proposed sucker rod catcher will find primary use in the following cases:
in wells with deposition of paraffin-resinous sediments;
in deviated wells, when due to abrasion of the coupling joints, the dimensions of the latter become unstable, as a result of which there are difficulties in gripping the latter with slip-type clamps;
when catching couplings treated with HDTV, when, due to the high hardness of the surface, the engagement of couplings with slips catchers is unreliable;
when the catch head of the emergency column does not have an extended cylindrical outer surface at all, for example, if a break occurs at the base of the thread or in the square of the emergency rod.

В заключение сообщаем, что нами проводятся промысловые испытания опытного образца ловителя, которые подтвердили изложенные выше преимущества. In conclusion, we inform that we are conducting field trials of a prototype catcher, which confirmed the above advantages.

Claims

Sucker rod rods comprising a housing, sub, collet with feathers located in the windows of the housing, characterized in that the sub is connected to the housing via rods arranged to accommodate the body of the catch rod between them, and on the outer surface of the feathers there are ledges for interaction with the upper the edges of the case windows.