RU2312968C1

RU2312968C1 - Articulated sucker rod connection

Info

Publication number: RU2312968C1
Application number: RU2006111315/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Галай (BY); Михаил Иванович Галай; ненко Николай Александрович Дем (BY); Николай Александрович Демяненко; Александр Иванович Лобов (BY); Александр Иванович Лобов
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2006-04-06
Publication date: 2007-12-20

Abstract

FIELD: oil production, particularly sucker rod and rod coupling connections, particularly protective and safety devices for sucker-rod well pumps.

SUBSTANCE: device comprises spherical finger, coupling put on the finger, subs to be connected to sucker rods and joined along spherical surface. Threaded lock nut with conical surface mating spherical coupling surface is installed between coupling and upper sub. Thrust split ring adapted to secure lock nut on spherical finger is installed inside lock nut. Extension or depression having hexahedral or another shape is formed at lower end of spherical finger. The extension or depression is adapted for spherical finger fixation during assemblage. Threaded connections of spherical finger and coupling with upper and lower subs are additionally retained with fastening screws.

EFFECT: decreased bending and torque loads, prevention of unauthorized sucker rod unscrewing, decreased pressure applied by rod string in flow string wall, reduced flow string and sucker rod wear.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к соединению насосных штанг и штанговых муфт, и может быть использовано для штанговых глубинных насосов в качестве защитного и предохранительного устройства.The invention relates to the oil industry, in particular to the connection of sucker rods and rod couplings, and can be used for sucker rod pumps as a protective and safety device.

Известен центратор штанговый (RU 2176717 С1, МПК E21В 17/10, 2000), который содержит цилиндрический корпус с расположенными в нем отверстиями и размещенными в них роликами, корпус выполнен секционным, каждая секция содержит один ролик, соединение секций между собой выполнено шарнирным, а соединение центратора со штангами осуществляется через штанговые головки, шарнирно связанные с секциями центратора.A well-known centralizer rod (RU 2176717 C1, IPC E21B 17/10, 2000), which contains a cylindrical body with holes located therein and placed in them rollers, the body is made sectional, each section contains one roller, the connection of the sections together is hinged, and The centralizer is connected to the rods through the rod heads pivotally connected to the centralizer sections.

Недостатком известного центратора является то, что он не решает проблему нейтрализации всех изгибающих и крутящих нагрузок, действующих на колонну насосных штанг, кроме того, центратор не позволяет полностью исключить несанкционированный отворот насосных штанг, слабым звеном в системе центратор - насосные штанги является шарнир, ось которого имеет площадь поперечного сечения меньшую, чем площадь поперечного сечения насосных штанг.A disadvantage of the known centralizer is that it does not solve the problem of neutralizing all bending and torsion loads acting on the string of pump rods, in addition, the centralizer does not completely eliminate the unauthorized opening of the pump rods, the weak link in the centralizer - pump rod system is the hinge, whose axis has a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the sucker rods.

Известен также шарнир поворотный штанговый (BY 4375 С1, МПК E21В 17/05, 2002), содержащий корпус, две полумуфты и соединительный элемент, размещенный в корпусе, связанный с одной из полумуфт и выполненный в виде штока с головкой, расположенной между выступом корпуса с одной стороны и диском из высокопрочного материала с низкими фрикционными свойствами - с другой.Also known is a swivel rod hinge (BY 4375 C1, IPC E21B 17/05, 2002) comprising a housing, two coupling halves and a connecting element located in the housing, connected to one of the coupling halves and made in the form of a rod with a head located between the housing protrusion with one side and a disc made of high-strength material with low frictional properties - on the other.

Недостатком известного шарнира является то, что он решает только проблему снятия крутящих нагрузок. Не снижает изгибающие нагрузки, действующие на колонну насосных штанг при прохождении искривленных участков скважины, кроме того, шарнир не позволяет исключить несанкционированный отворот насосных штанг.A disadvantage of the known hinge is that it only solves the problem of removing torque loads. It does not reduce the bending loads acting on the string of pump rods during the passage of curved sections of the well, in addition, the hinge does not allow to exclude unauthorized turnaround of the pump rods.

Наиболее близким техническим решением является соединительная муфта насосных штанг (RU 2211909 С2, МПК Е21В 17/01, 17/05, 2003), содержащая составной корпус, связанный между собой шарнирным соединением, выполненным в виде шарового пальца, части корпуса выполнены полыми, соединение нижней части корпуса с шаровым пальцем и верхней частью корпуса выполнено по эквидистантным сферическим поверхностям с зазором, регулируемым с помощью фиксатора, размещенного в резьбовом отверстии верхней части корпуса с шагом резьбы меньше шага резьбы крепления шарового пальца.The closest technical solution is the connecting rod of the sucker rods (RU 2211909 C2, IPC ЕВВ 17/01, 17/05, 2003), containing a composite housing interconnected by a swivel made in the form of a spherical pin, parts of the housing are made hollow, the connection of the bottom parts of the body with the ball finger and the upper part of the body is made on equidistant spherical surfaces with a gap adjustable with a latch located in the threaded hole of the upper part of the body with a thread pitch less than the thread pitch of the ball mount Alzen.

Недостатком известной соединительной муфты насосных штанг является сложность изготовления четырех сопрягаемых эквидистантных сферических поверхностей, не позволяющая обеспечить полную взаимозаменяемость всех деталей и подразумевающая селективную сборку всего узла. Кроме того, конструкция фиксатора не обеспечивает надежное стопорение сопрягаемых деталей и тем самым не позволяет полностью исключить несанкционированный отворот насосных штанг.A disadvantage of the known connecting sleeve of the sucker rods is the difficulty of manufacturing four mating equidistant spherical surfaces, which does not allow to ensure complete interchangeability of all parts and imply the selective assembly of the entire assembly. In addition, the design of the latch does not provide reliable locking of the mating parts and thereby does not completely eliminate the unauthorized opening of the sucker rods.

Задачей изобретения является повышение эффективности устранения изгибающих и крутящих нагрузок, действующих на колонну насосных штанг в интервале глубин с интенсивным набором кривизны, снижение износа насосных штанг и насосно-копрессорных труб, упрощение сборки шарнира и обеспечение полной взаимозаменяемости всех деталей в процессе сборки шарнирного соединения насосных штанг и тем самым снижение себестоимости его изготовления.The objective of the invention is to increase the efficiency of eliminating bending and torsion loads acting on the string of pump rods in the depth range with an intensive set of curvature, reducing wear on the pump rods and pump and compressor tubes, simplifying the assembly of the hinge and ensuring complete interchangeability of all parts during assembly of the swivel connection of the pump rods and thereby reducing the cost of its manufacture.

Поставленная задача достигается за счет того, что шарнирное соединение насосных штанг, содержащее сферический палец, муфту, надетую на него, сопрягаемые между собой по сферической поверхности, согласно изобретению, содержит переводники для присоединения к насосным штангам, между муфтой и верхним переводником установлена резьбовая контргайка с конической поверхностью, сопрягаемой с наружной сферической поверхностью муфты, внутри контргайки установлено упорное разрезное кольцо, посредством которого контргайка фиксируется на сферическом пальце, на нижнем торце сферического пальца устроен выступ (или впадина) шестигранной или иной формы, предназначенный для фиксации сферического пальца в процессе сборки.The task is achieved due to the fact that the swivel of the sucker rods containing a spherical finger, a sleeve worn on it, mating with each other on a spherical surface, according to the invention, contains sub for connecting to the sucker rods, a threaded lock nut with a conical surface mating with the outer spherical surface of the coupling, a thrust split ring is installed inside the lock nut, through which the lock nut is fixed on a spherical finger, on the lower end of the spherical finger there is a protrusion (or depression) of a hexagonal or other shape, designed to fix the spherical finger in the assembly process.

Резьбовые соединения сферического пальца и муфты с верхним и нижним переводниками могут дополнительно фиксироваться стопорными винтами.The threaded joints of the spherical finger and the coupling with the upper and lower sub can be additionally fixed with locking screws.

На чертеже представлено шарнирное соединение насосных штанг, содержащее сферический палец 1, муфту 2 с внутренней 3 и наружной 4 сферическими поверхностями. Сферическая поверхность 4 муфты 2 сопрягается с конической поверхностью 5, устроенной на контргайке 6. На сферическом пальце 1 устроена канавка 7, в которой установлено упорное разрезное кольцо 8, фиксирующее контргайку 6, навернутую на сферический палец 1. На резьбовую часть 9 сферического пальца 1 навернут верхний переводник 10, который дополнительно фиксируется стопорным винтом 11. В муфту 2 ввернут нижний переводник 12, который дополнительно фиксируется стопорным винтом 13. На торце сферического пальца 1 устроен выступ шестигранной формы 14.The drawing shows a swivel of sucker rods containing a spherical pin 1, a sleeve 2 with an inner 3 and an outer 4 spherical surfaces. The spherical surface 4 of the coupling 2 is mated with a conical surface 5 arranged on the lock nut 6. A groove 7 is arranged on the spherical finger 1, in which a thrust split ring 8 is installed, fixing the lock nut 6, screwed onto the spherical finger 1. Screwed onto the threaded part 9 of the spherical finger 1 the upper sub 10, which is additionally fixed by the locking screw 11. In the sleeve 2 is screwed the lower sub 12, which is additionally fixed by the locking screw 13. At the end of the spherical finger 1, a hexagonal protrusion 14 is arranged.

Сборка шарнирного соединения насосных штанг происходит следующим образом.Assembly swivel sucker rods is as follows.

Муфта 2 надевается на сферический палец 1, затем в канавку 7 пальца 1 устанавливается упорное разрезное кольцо 8 и на резьбовую часть 9 наворачивается контргайка 6 с таким условием, чтобы муфта 2 свободно поворачивалась относительно сферического пальца 1 и контргайки 6 без осевого люфта на угол β по всем азимутальным направлениям. Затем на резьбовую часть 9 сферического пальца 1 наворачивается верхний переводник 10. Удерживая контргайку 6 и сферический палец 1 за шестигранный выступ 14, производят крепление верхнего переводника 10 на сферическом пальце 1 с крутящим моментом, обеспечивающим условие нераскрытия стыка, и дополнительно фиксируют стопорным винтом 11. После этого в муфту 2 вворачивается нижний переводник 12, крепится с моментом, обеспечивающим условие нераскрытия стыка, дополнительно нижний переводник 12 фиксируется в муфте 2 стопорным винтом 13. Шарнирное соединение насосных штанг готово к установке в колонне насосных штанг.The coupling 2 is put on the spherical pin 1, then a thrust split ring 8 is installed in the groove 7 of the pin 1 and the lock nut 6 is screwed onto the threaded part 9 so that the coupling 2 freely rotates relative to the spherical pin 1 and the lock nut 6 through an angle β through all azimuth directions. Then, the upper sub 10 is screwed onto the threaded part 9 of the spherical finger 1. Holding the lock nut 6 and the spherical finger 1 by the hexagonal protrusion 14, the upper sub 10 is mounted on the spherical finger 1 with a torque that ensures the condition of non-opening of the joint, and is additionally fixed with the locking screw 11. After that, the lower sub 12 is screwed into the clutch 2, is fastened with a moment ensuring the condition of non-disclosure of the joint, in addition, the lower sub 12 is fixed in the clutch 2 by the locking screw 13. Hinged joint nenie sucker rods ready to be installed in the rod string.

Шарнирное соединение насосных штанг работает следующим образом.Swivel pump rods works as follows.

При возникновении изгибающих и крутящих усилий в колонне насосных штанг при прохождении участков набора кривизны нижний переводник 12 в месте с муфтой 2 поворачивается относительно сферического пальца 1 и верхнего переводника 10 на угол β, предотвращая тем самым изгиб насосных штанг, кроме того, шарнирное соединение насосных штанг обеспечивает свободный поворот колонны насосных штанг вокруг своей оси, что гарантированно устраняет возможность несанкционированного отворота колонны штанг.When bending and twisting forces occur in the string of pump rods when passing sections of the set of curvature, the lower sub 12 in place with the sleeve 2 is rotated relative to the spherical pin 1 and the upper sub 10 by an angle β, thereby preventing bending of the sucker rods, in addition, the articulated connection of the sucker rods provides free rotation of the string of pump rods around its axis, which guaranteedly eliminates the possibility of unauthorized flap of the string of rods.

Использование предлагаемого шарнирного соединения насосных штанг позволит значительно снизить, а во многих случаях полностью исключить изгибающие и крутящие нагрузки, действующие на колонну насосных штанг в искривленных участках скважин, полностью исключить возможность несанкционированного отворота насосных штанг, снизить давление колонны штанг на стенку НКТ и тем самым уменьшить износ НКТ и колонны насосных штанг, что в свою очередь увеличит срок службы всего комплекса глубинно-насосного оборудования.The use of the proposed swivel joint of the sucker rods will significantly reduce, and in many cases completely eliminate bending and torsional loads acting on the string of sucker rods in bent sections of the wells, completely eliminate the possibility of unauthorized turning of the sucker rods, reduce the pressure of the string of rods on the tubing wall and thereby wear of tubing and sucker rod string, which in turn will increase the life of the entire complex of downhole pumping equipment.

Claims

1. Swivel of sucker rods containing a spherical finger, a sleeve worn on it, mating with each other on a spherical surface, characterized in that it contains sub for connecting to the sucker rods, a threaded lock nut with a conical surface mating with the outer spherical surface of the coupling, inside the lock nut, a split stop ring is installed, by means of which the lock nut is fixed on the spherical finger, and on the lower end of the spherical finger a protrusion or depression is arranged in a hexagonal or other shape, designed to fix the spherical finger during the assembly process.

2. The connection according to claim 1, characterized in that the threaded connections of the spherical finger and the coupling with the upper and lower sub are additionally fixed with locking screws.