RU2238432C1

RU2238432C1 - Standing valve catcher of deep-well sucker-rod pump

Info

Publication number: RU2238432C1
Application number: RU2003117251/06A
Authority: RU
Inventors: Р.Р. Хузин (RU); Р.Р. Хузин; нов М.М. Ра (RU); М.М. Раянов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Иделойл"
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2004-10-20

Abstract

FIELD: oil producing industry.

SUBSTANCE: invention can be used in deep-well sucker-rod pumping units, namely, pipe pumps with mechanical fastening of extracted standing valve, particularly, in non-inserted sucker-rod pumps. Proposed catcher is made in form of bayonet containing catching journal with projections connected with extracted standing valve and catcher bushing connected with plunger on working end of which open inlet pair of slots is made dividing the bushing into two halves. Changing of said halves into lock pair is made in form of screw surface directed clockwise relative to working end face. Guide surface of inlet slots of each half of catcher bushing is made in form of one-side right-hand screw surface of length not less than half of axial pitch.

EFFECT: improved reliability of catcher, prevention of premature catching of bayonet joint.

4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано в скважинных штанговых насосных установках (СШНУ), а именно в трубных насосах с механическим креплением всасывающего извлекаемого клапана.The invention relates to the oil industry and can be used in borehole sucker rod pump installations (SSHNU), namely in tube pumps with mechanical fastening of a suction extractable valve.

Известно ловильное устройство всасывающего клапана глубинного штангового насоса (см. книгу "Справочная книга по добыче нефти", г. Москва, Недра, 1974 г., стр. 318), выполненное в виде байонета, содержащего ловильную цапфу с выступами на одном конце, а другим концом соединенную на резьбе с всасывающим извлекаемым клапаном (на стр. 318 цапфа не изображена), и соединенную с корпусом нагнетательного клапана плунжера ловильную втулку, в которой выполнены входная и замковая пары продольных диаметральных пазов под выступы цапфы для зацепления.Known latching device of the suction valve of a deep sucker rod pump (see the book "Reference book on oil production", Moscow, Nedra, 1974, p. 318), made in the form of a bayonet, containing a fishing pin with protrusions at one end, and the other end is connected on the thread with a suction valve to be removed (the pin is not shown on page 318), and a fishing sleeve is connected to the body of the discharge valve of the plunger, in which the input and locking pairs of longitudinal diametrical grooves are made for the protrusions of the pin for engagement.

Его недостатком является то, что оно ненадежно в работе. На практике часты случаи невостребованных срабатываний устройства, в результате неоправданные простои скважины, что отрицательно сказывается на рентабельности добычи нефти.Its disadvantage is that it is unreliable in work. In practice, there are frequent cases of unclaimed triggering of the device, as a result of unjustified downtime of the well, which negatively affects the profitability of oil production.

Известен всасывающий клапан трубного насоса 20-125-ТНМ (ОАО "Ижнефтемаш", Глубинные штанговые насосы, Каталог, ред. 2-2001, стр.33), включающий ловильную цапфу с выступами на одном конце, открытый корпус клапана, шарик клапана, седло клапана, анкерный ниппель, уплотнительное кольцо и анкерный дорн, устанавливаемый в якорном башмаке, соединенном с цилиндром посредством муфт и удлинительного ниппеля. На нижнем конце плунжера установлена ловильная втулка, которая в паре с ловильной цапфой образуют байонет - соединение двух деталей, при котором деталь с выступом (цапфа) входит в деталь с вырезом (втулка), где стопорится при повороте.Known suction valve of a pipe pump 20-125-TNM (OAO Izhneftemash, Deep rod pumps, Catalog, rev. 2-2001, p. 33), including a fishing trunnion with protrusions at one end, an open valve body, a valve ball, a seat valves, an anchor nipple, a sealing ring and an anchor mandrel installed in an anchor shoe connected to the cylinder by means of couplings and an extension nipple. A fishing sleeve is installed at the lower end of the plunger, which together with a fishing pin forms a bayonet - a connection of two parts, in which the part with a protrusion (pin) enters the part with a notch (sleeve), where it locks when turning.

Известное ловильное устройство по технической сущности более близко к предлагаемому и может быть принято в качестве прототипа.The known fishing device in technical essence is closer to the proposed one and can be adopted as a prototype.

Всасывающий клапан, установленный в якорном башмаке, спускается в скважину с колонной насосно-компрессорных труб (НКТ), а плунжер с нагнетательным клапаном и ловильной втулкой спускаются с колонной насосных штанг. Производится подгонка плунжера, при котором ловильная втулка садится на ловильную цапфу, после чего, исходя из уровня посадки, сальниковый шток на устье скважины присоединяется к канатной подвеске и СШНУ запускается в работу.The suction valve installed in the anchor shoe is lowered into the well with the tubing string (tubing), and the plunger with the discharge valve and catch sleeve are lowered from the string of pump rods. The plunger is adjusted in which the fishing sleeve sits on the fishing pin, after which, based on the landing level, the stuffing rod at the wellhead is connected to the rope suspension and the SSHN is put into operation.

На рабочем конце ловильной втулки выполнены две пары продольных диаметральных пазов под соответствующие выступы на головке ловильной цапфы. Входная пара - это открытые со стороны рабочего торца продольные диаметральные пазы, а замковая пара - закрытые со стороны рабочего торца аналогичные пазы. Переход входных пазов в замковые выполнен в сторону выхода из ловильной втулки по винтовому пазу, направленному по вращению часовой стрелки, если смотреть на рабочий торец ловильной втулки. Каждая из половинок ловильной втулки, разделенных входной парой пазов, заострена двухсторонними винтовыми направляющими поверхностями левого Л и правого П направлений, исходящими из одной вершины, сливающимися впоследствии со входной парой пазов (см. приложение, дополнительный материал, стр. 108, там же).At the working end of the fishing sleeve there are two pairs of longitudinal diametrical grooves for the corresponding protrusions on the head of the fishing pin. The inlet pair is longitudinal diametral grooves open from the working end, and the locking pair are similar grooves closed from the working end. The transition of the input grooves into the locking grooves is made in the direction of exit from the fishing sleeve by a screw groove directed clockwise, if you look at the working end of the fishing sleeve. Each of the halves of the fishing sleeve, separated by an input pair of grooves, is sharpened by double-sided screw guiding surfaces of the left L and right P directions emanating from one vertex, merging subsequently with the input pair of grooves (see Appendix, additional material, p. 108, ibid.).

Для извлечения всасывающего клапана соединенную с колонной насосных штанг ловильную втулку опускают на ловильную цапфу. Оператор, находясь на устье скважины, поворачивает колонну насосных штанг по направлению закрепления резьбовых соединений, т.е. в правую сторону. Одновременно машинист подъемника медленно страгивает колонну насосных штанг вверх. В результате такого маневра ловильная втулка, поворачиваясь по направлению вращения часовой стрелки вокруг ловильной цапфы с выступами, входит в (замок) зацепление с последней и всасывающий клапан срывается с якоря. Производится глушение скважины, подъем колонны насосных штанг и НКТ, для слива жидкости, из которой используется отверстие в якорном башмаке, где размещался накануне всасывающий клапан. В случаях обрыва колонны насосных штанг для циркуляции жидкости при глушении скважины насосным агрегатом служит боковое отверстие в ловильной втулке, исполнение Т (см. "Вариант", стр. 108, там же).To remove the suction valve, the fishing sleeve connected to the pump rod string is lowered onto the fishing pin. The operator, being at the wellhead, turns the string of pump rods in the direction of fixing the threaded connections, i.e. to the right side. At the same time, the elevator driver slowly strains the sucker rod string up. As a result of this maneuver, the fishing sleeve, turning in the clockwise direction around the fishing pin with protrusions, engages (locks) with the latter and the suction valve breaks from the anchor. Well killing is carried out, the string of pump rods and tubing is lifted, to drain the liquid from which the hole in the anchor shoe is used, where the suction valve was placed the day before. In the event of a break in the string of pump rods for fluid circulation when killing the well, the lateral hole in the fishing sleeve, version T, serves as the pump unit (see "Option", page 108, ibid.).

В процессе подгонки плунжера ловильная втулка, например, может быть направлена на ловильную цапфу по правой винтовой поверхности П. Это приводит к некоторому повороту ловильной втулки, а вместе с ней и нижнего конца колонны насосных штанг на некоторый угол. Если смотреть со стороны рабочего торца ловильной втулки, последняя окажется повернутым против направления вращения часовой стрелки. При этом колонна насосных штанг оказывается под действием упругих сил кручения, наподобие пружины кручения. В результате такого эффекта, например, при любом продольном смещении колонны насосных штанг "закрученный" накануне ее нижний конец вместе с ловильной втулкой стремятся занять исходное угловое положение, прижимаясь к выступам ловильной цапфы той же боковой поверхностью, по которой и сели на ловильную цапфу. Очевидно, при таком раскладе сил зацепление втулки с цапфой не произойдет и операция подгонки плунжера завершится нормально без осложнений.In the process of fitting the plunger, the fishing sleeve, for example, can be directed to the fishing pin on the right screw surface of P. This leads to a certain rotation of the fishing sleeve, and with it the lower end of the string of pump rods by a certain angle. If you look from the side of the working end of the fishing sleeve, the latter will be turned counterclockwise. In this case, the string of pump rods is under the action of elastic torsion forces, like a torsion spring. As a result of this effect, for example, for any longitudinal displacement of the pump rod string, the lower end of it, “twisted” the day before, together with the fishing sleeve, tend to occupy the initial angular position, pressing against the protrusions of the fishing pin with the same lateral surface along which they sit on the fishing pin. Obviously, in this situation, the engagement of the sleeve with the pin will not occur and the operation of fitting the plunger will complete normally without complications.

А в случае направления (стыковки) ловильной втулки по ее левой винтовой поверхности Л складывается обратная ситуация. Под действием упругих сил кручения, возникших накануне при стыковке, ловильная втулка при первой же возможности старается занять исходное положение и переходит в замковую пару продольных диаметральных пазов. Таким образом, в процессе подгонки плунжера срабатывает невостребованное зацепление байонета, которое может привести к непредвиденным осложнениям (к холостым спускоподъемным операциям глубинно-насосного оборудования) в то время, когда вероятность стыковки ловильного устройства по левой Л или правой П винтовой направляющей поверхности составляет в процентах 50 на 50. По этой причине зачастую ловильные устройства такой конструкции не находят полнообъемного применения.And in the case of the direction (docking) of the fishing sleeve along its left helical surface A, the opposite situation develops. Under the action of elastic torsion forces that arose the day before when docking, the fishing sleeve tries to take its initial position as soon as possible and passes into a locking pair of longitudinal diametrical grooves. Thus, in the process of fitting the plunger, an unclaimed bayonet engagement is triggered, which can lead to unforeseen complications (to idle tripping operations of the downhole pumping equipment) at a time when the probability of docking the fishing device on the left L or right P screw guide surface is 50 percent by 50. For this reason, often fishing devices of this design do not find full use.

Ему присущи те же недостатки, что и вышеописанному аналогу.It has the same disadvantages as the above analogue.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы ловильного устройства и предотвращение невостребованного зацепления ловильной цапфы с ловильной втулкой.An object of the present invention is to increase the reliability of the fishing device and to prevent unclaimed engagement of the fishing pin with the fishing sleeve.

Поставленная задача решается описываемым ловильным устройством всасывающего клапана глубинного штангового насоса, выполненного в виде байонета, содержащего ловильную цапфу с выступами, соединенную с всасывающим извлекаемым клапаном, и соединенную с плунжером ловильную втулку, на рабочем конце которой выполнена открытая входная пара пазов, разделяющие ее на две половинки, переход которых в замковую пару выполнен в виде винтовой поверхности, направленной по вращению часовой стрелки относительно ее рабочего торца.The problem is solved by the described fishing device of the suction valve of the deep rod pump, made in the form of a bayonet, containing a fishing pin with protrusions connected to a suction extractable valve, and a fishing sleeve connected to the plunger, at the working end of which there is an open input pair of grooves dividing it into two halves, the transition of which into the locking pair is made in the form of a helical surface directed clockwise relative to its working end.

Новым является то, что направляющая поверхность входных пазов каждой из половинок ловильной втулки выполнена в виде односторонней правой винтовой поверхности длиной, равной не менее половины ее осевого шага.New is that the guide surface of the input grooves of each of the halves of the fishing sleeve is made in the form of a one-sided right helical surface with a length equal to at least half of its axial pitch.

На фиг 1 изображена фронтальная проекция ловильной втулки;In Fig 1 shows a frontal projection of the fishing sleeve;

на фиг.2- профильная проекция ловильной втулки;figure 2 is a profile projection of the fishing sleeve;

на фиг.3 - фронтальная проекция ловильной цапфы;figure 3 is a front view of the fishing trunnion;

на фиг.4 - развертка рабочего конца ловильной втулки по ее наружному диаметру.figure 4 is a scan of the working end of the fishing sleeve along its outer diameter.

Ловильная втулка 1 (фиг.1) устройства соединена с корпусом нагнетательного клапана (не показаны) посредством резьбы 2 и служит одновременно держателем седла (не показано) этого клапана. Для циркуляции жидкости в ней предусмотрено центральное отверстие 3, а боковые отверстия 4 служат для циркуляции жидкости при глушении скважины насосным агрегатом в случае обрыва штанг.The fishing sleeve 1 (Fig. 1) of the device is connected to the body of the discharge valve (not shown) by means of thread 2 and serves simultaneously as a seat holder (not shown) of this valve. To circulate the fluid, a central hole 3 is provided in it, and the side openings 4 serve to circulate the fluid when killing the well with a pump unit in case of rod breakage.

Рабочий конец ловильной втулки 1 снабжен двумя парами продольных диаметральных пазов: входная 5 (фиг.2) и замковая 6 (фиг.1) пары пазов под соответствующие выступы 7 ловильной цапфы 8 (фиг.3). Входная пара 5 пазов выполнена открытой со стороны рабочего нижнего торца ловильной втулки 1, а замковая пара 6 пазов занимает тупиковое положение по отношению к рабочему торцу ловильной втулки 1. Переход входной пары 5 в замковую пару 6 пазов выполнен в сторону выхода из ловильной втулки 1 по винтовому пазу 9, направленному по вращению часовой стрелки при виде на рабочий торец ловильной втулки 1.The working end of the fishing sleeve 1 is equipped with two pairs of longitudinal diametrical grooves: input 5 (figure 2) and locking 6 (figure 1) pairs of grooves for the corresponding protrusions 7 of the fishing pin 8 (figure 3). The input pair of 5 grooves is made open from the working lower end of the fishing sleeve 1, and the locking pair of 6 grooves is in a dead end relative to the working end of the fishing sleeve 1. The transition of the input pair 5 into the locking pair of 6 grooves is made towards the exit from the fishing sleeve 1 by screw groove 9, directed clockwise when looking at the working end of the fishing sleeve 1.

Каждая из половинок ловильной втулки, разделенных входной парой продольных диаметральных пазов, заострена на входе за счет односторонней правой направляющей винтовой поверхности 11. Это значит, что направление винтовой поверхности правое, если смотреть на рабочий торец ловильной втулки. Длина винтовой поверхности 11, изображенной на фиг.1, 2, 4, соответствует половине ее осевого шага t. Для обеспечения работы ловильного устройства с гарантированной надежностью винтовая поверхность 11 может быть выполнена и на большей, чем половина ее осевого шага, длине L (фиг.4). Тогда начало винтовой поверхности 11 на каждой из половинок ловильной втулки перемещается из точки 12 в точку 13 и острые окончания этих половинок приобретают форму 14 или 15 или какую-нибудь другую, заключенную пунктирными линиями 16, 17 соответственно.Each of the halves of the fishing sleeve, separated by an input pair of longitudinal diametrical grooves, is pointed at the entrance due to the one-sided right guide screw surface 11. This means that the direction of the screw surface is right when looking at the working end of the fishing sleeve. The length of the helical surface 11 shown in figures 1, 2, 4, corresponds to half of its axial pitch t. To ensure the operation of the fishing device with guaranteed reliability, the helical surface 11 can be performed on more than half of its axial pitch, the length L (figure 4). Then the beginning of the screw surface 11 on each of the halves of the fishing sleeve moves from point 12 to point 13 and the sharp ends of these halves take the form of 14 or 15 or some other, enclosed by dashed lines 16, 17, respectively.

Работа ловильного устройства заключается в следующем.The operation of the fishing device is as follows.

При подгонке плунжера (не указан) ловильная втулка 1, например, коснувшись своим острым концом в точке 12 (фиг.4) выступов 7 цапфы 8 (фиг.3), направляется по винтовой линии 11 и далее по входной паре 5 продольных диаметральных пазов 9. При этом происходит закручивание нижнего конца колонны насосных штанг на некоторый угол против направления вращения часовой стрелки, если смотреть снизу вверх. Колонна насосных штанг оказывается под действием упругих сил кручения, стремящихся вернуть ее в исходное угловое положение. При малейшем продольном смещении колонны насосных штанг вверх ловильная втулка 1 прижимается к выступам 7 цапфы 8 той же боковой стороной, по которой контактировала при стыковке, т.е. зацепление ловильной втулки 1 с ловильной цапфой не произойдет и операция подгонки плунжера завершится нормально без осложнений.When fitting the plunger (not specified), the fishing sleeve 1, for example, touching its sharp end at point 12 (Fig. 4) of the protrusions 7 of the journal 8 (Fig. 3), is guided along a helical line 11 and then along an input pair 5 of longitudinal diametrical grooves 9 In this case, the lower end of the string of pump rods is twisted by a certain angle against the direction of rotation of the clockwise direction, as viewed from the bottom up. The column of pump rods is under the action of elastic torsion forces, seeking to return it to its original angular position. At the slightest longitudinal displacement of the column of pump rods up, the fishing sleeve 1 is pressed against the protrusions 7 of the pin 8 with the same lateral side that it contacted during docking, i.e. engagement of the fishing sleeve 1 with the fishing pin will not occur and the operation of fitting the plunger will complete normally without complications.

Подгонка плунжера с аналогичным исходом может получиться и в случае, когда выступы 7 цапфы 8 при входе в ловильную втулку 1 будут направлены не по винтовой поверхности 11, а непосредственно по левую сторону от точки 12 (фиг.4) по входной паре продольных диаметральных пазов 5 (фиг.1). Стыковка и отделение байонета произойдет по входной паре 5 продольных диаметральных пазов. Однако такое отделение может привести и к отрицательному исходу, если операция подгонки плунжера производится в наклонной скважине с колонной насосных штанг, оснащенной центраторами, скребками. При первой же попытке отделиться от цапфы 8 ловильная втулка 1 вследствие действия остаточных напряжений кручения в колонне насосных штанг может незначительно повернуться, например, в ту сторону, чтобы выступы 7 цапфы 8 успели попасть в переходной винтовой паз 9, что приводит к невостребованному срабатыванию байонета. Для устранения этого недостатка необходимо, чтобы длина винтовой поверхности (аналогичная длине резьбы, например, стандартного болта) должна быть больше, чем половина осевого шага винтовой поверхности (фиг.4). А для вертикальных скважин и в тех случаях, когда колонна насосных штанг не испытывает остаточных напряжений кручения, т.е. когда колонна насосных штанг лишена возможности повернуться случайно при отделении байонета, достаточная длина винтовой поверхности соответствует половине ее осевого шага.A fitting of the plunger with a similar outcome can be obtained in the case when the protrusions 7 of the pin 8 at the entrance to the fishing sleeve 1 will not be directed along the screw surface 11, but directly on the left side of point 12 (Fig. 4) along the input pair of longitudinal diametrical grooves 5 (figure 1). Docking and bayonet separation will occur along the input pair of 5 longitudinal diametrical grooves. However, such separation can lead to a negative outcome if the plunger fitting operation is performed in an inclined well with a string of pump rods equipped with centralizers and scrapers. At the first attempt to separate from pin 8, the fishing sleeve 1 due to the action of residual torsion stresses in the string of pump rods may slightly turn, for example, so that the protrusions 7 of pin 8 can get into the transitional screw groove 9, which leads to an unclaimed activation of the bayonet. To eliminate this drawback, it is necessary that the length of the helical surface (similar to the length of the thread, for example, a standard bolt) should be greater than half the axial pitch of the helical surface (figure 4). And for vertical wells, and in cases where the string of pump rods does not experience residual torsional stresses, i.e. when the string of pump rods is unable to rotate accidentally when the bayonet is detached, a sufficient length of the helical surface corresponds to half its axial pitch.

Для извлечения всасывающего клапана (не показан), установленного в якорном башмаке (не показан) и соединенного с ловильной цапфой (фиг.3), соединенную с нижним окончанием плунжера (не показано) ловильную втулку (фиг.1) опускают посредством колонны насосных штанг (не показана) на ловильную цапфу (фиг.3). Согласно известной технологии оператор, находясь на устье скважины, поворачивает колонну насосных штанг по направлению закрепления ее резьбовых соединений. Одновременно машинист подъемника медленно страгивает колонну насосных штанг вверх. В результате такого маневра ловильная втулка, поворачиваясь по направлению вращения часовой стрелки вокруг ловильной цапфы с выступами, входит в (замок) зацепление с последней и всасывающий клапан срывается с якоря. Производится глушение скважины, подъем колонны насосных штанг и т.д.To remove the suction valve (not shown) installed in the anchor shoe (not shown) and connected to the fishing pin (Fig. 3), the fishing sleeve (Fig. 1) connected to the lower end of the plunger (not shown) is lowered by means of a column of pump rods ( not shown) on the fishing pin (figure 3). According to known technology, the operator, being at the wellhead, turns the string of pump rods in the direction of fixing its threaded joints. At the same time, the elevator driver slowly strains the sucker rod string up. As a result of this maneuver, the fishing sleeve, turning in the clockwise direction around the fishing trunnion with protrusions, engages (locks) with the latter and the suction valve breaks from the anchor. Well killing, lifting of a string of pump rods, etc.

Предложенное ловильное устройство повышает надежность ее работы, предотвращает невостребованное срабатывание ловильного устройства, что положительно отражается на рентабельности добычи нефти.The proposed fishing device increases the reliability of its operation, prevents unclaimed operation of the fishing device, which positively affects the profitability of oil production.

Claims

The suction valve suction valve of the deep-well pump, made in the form of a bayonet, containing a fishing pin with protrusions, connected to a suction extractable valve, and a fishing sleeve connected to the plunger, at the working end of which there is an open input pair of grooves dividing it into two halves, the transition of which in the lock pair is made in the form of a helical surface directed clockwise relative to its working end, characterized in that the guide surface of the input grooves second halves of a fishing sleeve is formed as a right-sided helical surface length equal to at least half of its axial step.