RU2336435C1

RU2336435C1 - Sucker rod

Info

Publication number: RU2336435C1
Application number: RU2007112904/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Климов (RU); Владимир Александрович Климов; Константин Владимирович Валовский (RU); Константин Владимирович Валовский; Владимир Михайлович Валовский (RU); Владимир Михайлович Валовский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2007-04-06
Filing date: 2007-04-06
Publication date: 2008-10-20

Abstract

FIELD: oil and gas production industry.

SUBSTANCE: invention is related to oil production industry, i.e. to hardware to lift fluid from well and can be used to transfer motion as a part of sucker rod string from surface prime mover to downhole rod pump. Sucker rod includes hollow bar. The hollow bar is provided from both ends with heads with at least one of the side equipped with connecting part with thread element. Hollow bar is equipped with thrust areas. Through hole of the hollow bar is provided with inner bar that is provided with end stops interacting with thrust areas of hollow bar which ends are fixed in rod heads by means of detachable or permanent connection. Design of sucker rod allows for maintaining serviceable condition in case of external surface damage but with serviceable redundant element.

EFFECT: increased survivability, longer service life and reliability of sucker rod.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к техническим средствам для подъема жидкости из скважин, и может быть использовано для передачи движения в составе колонны насосных штанг от наземного привода к скважинному штанговому насосу.The invention relates to the oil industry, in particular to technical means for lifting liquid from wells, and can be used to transmit movement in the string of pump rods from a ground drive to a downhole sucker rod pump.

Известны конструкции глубинно-насосной штанги (по ГОСТ 13877 и ГОСТ Р 51161), содержащие стержень с установленными с двух сторон резьбовыми головками.There are known designs of a deep-well pump rod (according to GOST 13877 and GOST R 51161) containing a rod with threaded heads mounted on both sides.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к предлагаемой конструкции насосной штанги является полая «Насосная штанга» (см. пат.RU №2210002, F04В 47/02, опубл. 10.08.2003, Бюл. №22), содержащая стеклопластиковый полый стержень и закрепленные с обеих сторон стержня полые металлические головки с резьбовыми соединительными элементами.The closest analogue in technical essence to the proposed design of the pump rod is a hollow "Pump rod" (see US Pat. No. 22210002, F04B 47/02, publ. 08/10/2003, Bull. No. 22), containing a fiberglass hollow rod and fixed with both sides of the rod are hollow metal heads with threaded connecting elements.

Общими недостатками всех перечисленных аналогов являются:Common disadvantages of all of these analogues are:

- ограниченная надежность насосной штанги ввиду отсутствия резервных элементов;- limited reliability of the pump rod due to the lack of backup elements;

- кратковременная живучесть, определяемая только механическими свойствами материала;- short-term survivability, determined only by the mechanical properties of the material;

- неремонтопригодность из-за ограниченных возможностей диагностики и отсутствия технологий восстановления первоначальных характеристик штанги в условиях эксплуатации;- non-maintainability due to limited diagnostic capabilities and lack of technology to restore the initial characteristics of the rod in operating conditions;

- ограниченный технический ресурс из-за невозможности своевременного восстановления начальных качеств штанги во время текущих ремонтов.- limited technical resource due to the impossibility of timely restoration of the initial qualities of the rod during current repairs.

Технической задачей изобретения является повышение надежности и живучести насосной штанги, обеспечение ремонтопригодности и увеличение технического ресурса насосной штанги за счет введения в конструкцию полой штанги резервного элемента (элементов).An object of the invention is to increase the reliability and survivability of the pump rod, ensure maintainability and increase the technical resource of the pump rod by introducing a backup element (s) into the design of the hollow rod.

Указанная техническая задача может быть решена предлагаемой насосной штангой, включающей полый стержень, установленные с двух сторон на концах указанного стержня головки с резьбовыми концами.The specified technical problem can be solved by the proposed pump rod, including a hollow rod installed on both ends at the ends of the specified rod head with threaded ends.

Новым является то, что полый стержень оснащен упорными площадками, размещенными на концах штанги, и внутренним стержнем, который снабжен концевыми упорами, взаимодействующими с упорными площадками полого стержня.New is the fact that the hollow rod is equipped with thrust pads located at the ends of the rod, and an inner rod, which is equipped with end stops interacting with the thrust pads of the hollow rod.

На чертеже изображен вид с сечениями насосной штанги.The drawing shows a view with sections of a pump rod.

Насосная штанга, включающая полый стержень 1, установленные с двух сторон на концах полого стержня головки 2, имеющие хотя бы с одной стороны соединительную часть с резьбовым элементом 3. Полый стержень 1 оснащен на концах упорными площадками 4. В сквозное отверстие полого стержня 1 установлен внутренний стержень 5, который снабжен концевыми упорами 6, взаимодействующими с упорными площадками 4 полого стержня 1, концы которого закреплены в головках 2 штанги с помощью разъемного или неразъемного соединения А.A pump rod comprising a hollow rod 1, mounted on both sides at the ends of the hollow rod of the head 2, having at least one connecting part with a threaded element 3. The hollow rod 1 is equipped at the ends with thrust pads 4. An internal hole is installed in the through hole of the hollow rod 1 the rod 5, which is equipped with end stops 6, interacting with the thrust pads 4 of the hollow rod 1, the ends of which are fixed in the heads 2 of the rod using a detachable or integral connection A.

Насосная штанга работает следующим образом.The sucker rod operates as follows.

При помощи резьбовых элементов 3 головки 2 она устанавливается в колонну перед спуском в скважину (на чертеже не показана). Верхняя часть колонны полых штанг соединяется с тяговым устройством, например станком-качалкой (на чертеже не показан), а нижняя - с рабочим органом, например со штанговым насосом (на чертеже не показан). Штанга, состоящая из полого 1 и внутреннего 5 стержней, воспринимает рабочую нагрузку поэлементно, каждый из стержней 1 и 5 является резервным для другого, при частичном разрушении полого стержня 1 внутренний стержень 5 способен воспринять большую нагрузку, чем обеспечивается повышенная надежность насосной штанги. В условиях аварийного разрушения полого стержня 1 внутренний стержень 5 способен временно воспринять полную нагрузку, чем обеспечивается повышенная живучесть; а также обеспечивается ремонтопригодность за счет возможности обнаружения опасных разрушений полого стержня 1 до начала разрушения внутреннего стержня 5 и соответственно возможности своевременного ремонта полого стержня 1. Создаются предпосылки для увеличения технического ресурса насосной штанги за счет обеспечения возможности своевременного (до наступления момента полного разрушения штанги) восстановления начальных качеств полого 1 и внутреннего 5 стержней во время текущих ремонтов.Using the threaded elements 3 of the head 2, it is installed in the column before being lowered into the well (not shown in the drawing). The upper part of the column of hollow rods is connected with a traction device, for example, a rocking machine (not shown in the drawing), and the lower part with a working body, for example with a rod pump (not shown in the drawing). A rod consisting of a hollow 1 and an inner 5 rods perceives the workload element by element, each of the rods 1 and 5 is redundant for the other, with a partial destruction of the hollow rod 1, the inner rod 5 is able to absorb a greater load, which ensures increased reliability of the pump rod. In conditions of emergency destruction of the hollow rod 1, the inner rod 5 is able to temporarily absorb the full load, which provides increased survivability; and maintainability is ensured due to the possibility of detecting dangerous damage to the hollow rod 1 before the destruction of the inner rod 5 and, accordingly, the possibility of timely repair of the hollow rod 1. Prerequisites are created for increasing the technical life of the pump rod by ensuring the possibility of timely (before the moment of complete destruction of the rod) restoration initial qualities of hollow 1 and internal 5 rods during current repairs.

При возникновении в полом стержне 1 проникающих коррозионных повреждений дальнейшее развитие коррозии будет временно останавливаться на естественной границе между полым 1 и внутренним 5 стержнями, что также обеспечивает повышенную живучесть в условиях воздействия коррозии, ремонтопригодность и возможность увеличения технического ресурса.If penetrating corrosion damage occurs in the hollow rod 1, further corrosion development will temporarily stop at the natural boundary between the hollow 1 and the inner 5 rods, which also provides increased survivability under the influence of corrosion, maintainability and the possibility of increasing the technical resource.

При возникновении в полом стержне 1 усталостных трещин их дальнейшее развитие будет останавливаться на естественной границе между стержнями 1 и 5, что также обеспечивает повышенную живучесть в условиях воздействия циклически изменяющейся рабочей нагрузки, ремонтопригодность и повышенный технический ресурс.If fatigue cracks occur in the hollow rod 1, their further development will stop at the natural boundary between the rods 1 and 5, which also provides increased survivability under the influence of cyclically changing workload, maintainability and increased technical resource.

Своевременное обнаружение дефектов стержня 1, неизбежно приводящих к ее отказу, становится возможным до момента полного разрушения штанги без применения специальных методов контроля, например визуально.Timely detection of defects of the rod 1, which inevitably leads to its failure, becomes possible until the rod is completely destroyed without the use of special control methods, for example, visually.

Ремонт штанги становится возможным общеизвестными методами путем ремонта дефектов полого стержня 1, например сваркой, наложением клееных и сварных заплат, в том числе в эксплуатационных условиях.Repair of the rod becomes possible by well-known methods by repairing defects of the hollow rod 1, for example by welding, applying glued and welded patches, including in operating conditions.

Полый стержень 1 оснащен упорными площадками 4, которые могут иметь следующие исполнения:The hollow rod 1 is equipped with thrust pads 4, which can have the following versions:

- в качестве упорных площадок 4 используются торцы полого стержня 1, что упрощает конструкцию;- as the thrust pads 4 are used the ends of the hollow rod 1, which simplifies the design;

- в качестве упорных площадок 4, например, используются торцы цилиндрических выборок со стороны резьбовых элементов 3, выполненных размером больше диаметра внутреннего стержня 5 и соосно с ним, что позволяет уменьшить массу и габариты штанги.- as the thrust pads 4, for example, the ends of the cylindrical samples are used from the side of the threaded elements 3, made larger than the diameter of the inner rod 5 and aligned with it, which reduces the weight and dimensions of the rod.

Внутренний стержень 5 оснащен концевыми упорами 6, которые могут иметь следующие исполнения:The inner rod 5 is equipped with end stops 6, which can have the following versions:

- в качестве концевых упоров 6 используют детали разъемных соединений с возможностью фиксации, например используется тело резьбовых деталей, которые могут перемещаться по ответной резьбе на концах внутреннего стержня 5 или полого стержня 1, до упора в упорные площадки 4, что позволяет регулировать установку внутреннего стержня 5 и улучшить технологичность сборки штанги;- as the end stops 6, detachable connection parts are used with the possibility of fixation, for example, the body of threaded parts is used, which can move along the mating thread at the ends of the inner rod 5 or hollow rod 1, all the way into the thrust pads 4, which allows you to adjust the installation of the inner rod 5 and improve the manufacturability of the rod assembly;

- в качестве концевых упоров 6 используют элементы неразъемных соединений, например используются концевые заклепочные головки, что позволяет улучшить технологичность сборки штанги.- as the end stops 6 use elements of permanent connections, for example, use end rivet heads, which improves the manufacturability of the Assembly of the rod.

В качестве упорных площадок 4 и концевых упоров 6 может быть использовано неразъемное соединение концов полого стержня 1 и внутреннего стержня 5 следующих исполнений:As thrust pads 4 and end stops 6 can be used one-piece connection of the ends of the hollow rod 1 and the inner rod 5 of the following versions:

- с помощью сварки, что повышает надежность соединения и обеспечивает герметичность внутренней полости от проникновения рабочей среды при эксплуатации;- using welding, which increases the reliability of the connection and ensures the tightness of the internal cavity from the penetration of the working medium during operation;

- запрессовкой, что также повышает надежность соединения и обеспечивает герметичность внутренней полости от проникновения рабочей среды при эксплуатации.- pressing, which also increases the reliability of the connection and ensures the tightness of the internal cavity from the penetration of the working medium during operation.

Внутренний стержень 5 может быть выполнен составным в виде продольных тросов или набора стержней различного профиля, что позволяет еще больше повысить живучесть штанги за счет увеличения количества резервных элементов.The inner rod 5 can be made integral in the form of longitudinal cables or a set of rods of different profiles, which can further increase the survivability of the rod by increasing the number of backup elements.

Внутренний стержень 5 может быть полым с замкнутой или открытой внутренней полостью, что позволит снизить массу штанги и использовать внутреннюю полость для вспомогательных целей, например для подачи химического реагента в скважину.The inner rod 5 may be hollow with a closed or open internal cavity, which will reduce the weight of the rod and use the internal cavity for auxiliary purposes, for example, for supplying a chemical reagent to the well.

Таким образом, предлагаемая конструкция насосной штанги способна сохранять работоспособное состояние при неисправном состоянии внешней поверхности, но при сохранении работоспособности резервного элемента, т.е. повысить живучесть, обеспечить возможность ремонта насосной штанги в эксплуатационных условиях, что увеличивает технический ресурс, и, как следствие, повысить в целом надежность штанги по показателям ремонтопригодности, безотказности, долговечности.Thus, the proposed design of the pump rod is able to maintain a healthy state in case of a faulty condition of the outer surface, but while maintaining the health of the backup element, i.e. to increase survivability, to provide the possibility of repairing the pump rod under operating conditions, which increases the technical resource, and, as a result, to increase the overall reliability of the rod in terms of maintainability, reliability, and durability.

Claims

A sucker rod comprising a hollow rod, mounted on both ends at the ends of the hollow rod of the head, having at least one connecting part with a threaded element, characterized in that the hollow rod is equipped with thrust pads located at the ends of the rod, and an inner rod that is provided end stops interacting with thrust pads of the rod.