RU2436997C1

RU2436997C1 - Locking support of insert borehole pump

Info

Publication number: RU2436997C1
Application number: RU2010122098/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Талалай (RU); Сергей Николаевич Талалай; Валерий Николаевич Коршунов (RU); Валерий Николаевич Коршунов; Виктор Алексеевич Машков (RU); Виктор Алексеевич Машков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная фирма Кубаньнефтемаш"
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: locking support consists of support coupling (SC) 1 connected to production pipe string (PPS) 2. Cylinder 4 of bottom-hole oil pump is connected through locking element (LE) 5 to housing of seal (HS) 6 of plunger (P) 7. (LE) 5 is equipped with support projection (SP) 8, with conical surface similar to conical surface on conical support projection 3, support coupling (SC) 1. (LE) 5 is equipped with thread 9 on which there installed is seal in the form of cylindrical bushing (CB) 10 with annular outer projection 11. (LE) 5 and (CB) 10 form annular gap (AG) 12 between each other. Between (CB) 10 and inner surface of (SC) 1 there formed is annular gap 13. Erection and operation of locking support of (SC) 1 on (PPS) 2 is lowered to well to the specified depth. On rod string, to axial channel of (PPS) 2 there lowered is insert borehole pump with locking support, prior to introduction to axial channel of (SC) 1 of locking element (LE) 5 with elastic interaction by means of annular projection 11 to inner surface of (SC) 1, with fit of conical surface of (SP) 8 on mating conical surface in support coupling 3. Between outer surface of annular projection 11 and inner surface of (SC) 1 there formed is stressed tight contact owing to which the pump is retained in its place at operation.

EFFECT: higher reliability.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к замковым опорам вставных штанговых насосов для их фиксации в скважине.The invention relates to techniques for oil production, in particular to the locking supports of plug-in sucker rod pumps for their fixation in the well.

Известна конструкция замка, включающая посадочную муфту в составе лифтовой колонны труб. В осевом канале последней установлены посадочное кольцо и цанговый захват. На нижнем конце корпуса вставного насоса установлен автосцеп, включающий переводник штока, центратор, опорную втулку с конической посадочной фаской, установленную на внешней стороне переводника штока, и фиксатор в виде втулки с кольцевым выступом на нижнем конце, выполненным с возможностью взаимодействия с перьями цангового захвата при посадке насоса (см. ГОСТ Р 51896-2002. «Насосы скважинные штанговые». Общие технические требования. ГОССТАНДАРТ России, Москва).A known design of the castle, including the landing sleeve in the tubing string. In the axial channel of the latter, a landing ring and a collet are installed. An automatic coupler is installed at the lower end of the plug-in pump casing, including a stem sub, a centralizer, a support sleeve with a tapered landing chamfer installed on the outside of the stem sub, and a latch in the form of a sleeve with an annular protrusion at the lower end, designed to interact with collet feathers when pump landing (see GOST R 51896-2002. "Well sucker-rod pumps." General technical requirements. GOSSTANDART of Russia, Moscow).

Недостатки:Disadvantages:

- сложно получить надежный герметичный контакт опорной втулки с посадочным кольцом замка и одновременно ввести во взаимодействие с перьями цангового захвата кольцевой выступ на втулке фиксатора.- it is difficult to obtain reliable tight contact of the support sleeve with the seat ring of the lock and at the same time to enter into interaction with the feathers of the collet gripper ring protrusion on the sleeve of the latch.

При этом существует вероятность существования зазора между перьями цангового захвата и телом втулки фиксатора, что при работе насоса может привести к его преждевременному срыву. Например, в случае попадания песка в кольцевой зазор между плунжером и цилиндром и увеличением осевого усилия. Или, в случае торцевого контакта втулки фиксатора с перьями цанги, возможно образование зазора на контакте опорной втулки - посадочное кольцо и, соответственно, наличие утечки пластовой жидкости из лифтовой колонны труб в скважину.In this case, there is a possibility of a gap between the grip feathers and the body of the retainer sleeve, which, when the pump is in operation, can lead to its premature failure. For example, if sand enters the annular gap between the plunger and the cylinder and an increase in axial force. Or, in the case of the end contact of the retainer sleeve with the collet feathers, a gap may form on the contact of the support sleeve — the seat ring and, accordingly, the presence of formation fluid leakage from the pipe lift string into the well.

Известна замковая опора глубинного насоса. Узел замковой опоры состоит из переводника, опорного седла, цангового пружинного захвата и посадочной муфты. Насос оснащается фиксатором в виде втулки с кольцевым выступом на нижнем конце. При спуске и установке насоса в скважине фиксатор пропускается внутрь цангового пружинного захвата, с раздвиганием последних в радиальном направлении, посадкой на конусную фаску опорного седла, с герметизацией осевого канала лифтовой колонны труб от призабойной зоны скважины (см. «Глубинонасосный способ добычи нефти». Открытое акционерное общество «Роснефть - Ставрополь - нефтегаз». Ковалев Н.И., Черников B.C., Чесноков С.И., г.Нефтекумск, 2001 г., с.30).Known castle support of the deep pump. The lock support assembly consists of a sub, a support saddle, a collet spring grip and a landing sleeve. The pump is equipped with a sleeve retainer with an annular protrusion at the lower end. When launching and installing the pump in the well, the latch passes into the collet spring grip, pushing the latter in the radial direction, landing on the conical facet of the support seat, and sealing the axial channel of the pipe lift string from the bottom-hole zone of the well (see "Deep-pumping method of oil production". Joint Stock Company Rosneft - Stavropol - Neftegaz. Kovalev NI, Chernikov BC, Chesnokov SI, Neftekumsk, 2001, p.30).

Недостатки конструкции аналогичны тем, что имеет замок для вставных штанговых насосов, выпускаемых по ГОСТ Р 51896 - 2002 г.Design flaws are similar to those that have a lock for plug-in sucker rod pumps manufactured according to GOST R 51896 - 2002

Известна замковая опора вставного скважинного штангового насоса, включающая посадочный ниппель (муфту) с конической фаской внутри, в составе лифтовой колонны труб, корпус крепления с двумя связанными между собой верхним и нижним плунжерами, взаимодействующими с соответствующими ступенями посадочного ниппеля. В осевом канале нижнего плунжера установлен обратный клапан и запорное устройство в виде затвора с поршнем, жестко связанным с нижним плунжером. Нижняя ступень посадочного ниппеля снабжена коническими седлами. Фиксация вставного штангового насоса осуществляется за счет восприятия перепада верхним плунжером, диаметр которого принят больше диаметра плунжера нижнего (см. SU 987177, 07.01.83)Known castle support plug-in borehole sucker rod pump, including the landing nipple (sleeve) with a tapered chamfer inside, as part of the pipe string, the mounting housing with two interconnected upper and lower plungers that interact with the corresponding steps of the landing nipple. A check valve and a locking device in the form of a shutter with a piston rigidly connected to the lower plunger are installed in the axial channel of the lower plunger. The lower stage of the landing nipple is equipped with conical saddles. The insertion of the sucker-rod pump is fixed due to the perception of the difference by the upper plunger, the diameter of which is greater than the diameter of the lower plunger (see SU 987177, 01.01.83)

Известна конструкция замковой опоры вставного скважинного штангового насоса, принятая авторами в качестве прототипа. Замковая опора содержит опорную муфту с внутренней цилиндрической поверхностью и посадочным конусом, замковый элемент с наружной цилиндрической поверхностью, установленный с натягом в опорной муфте уплотнитель (см. SU 1232843А, 23.05.1986).A known design of the castle support plug-in borehole sucker rod pump, adopted by the authors as a prototype. The locking support comprises a supporting sleeve with an inner cylindrical surface and a seating cone, a locking element with an external cylindrical surface, a gasket mounted with an interference fit in the supporting sleeve (see SU 1232843A, 05.23.1986).

Опорная муфта и замковый элемент установлены с возможностью взаимодействия их опорных конических поверхностей. Замковый элемент снабжен кольцевыми канавками, в которых установлены уплотнительные элементы с продольными ребрами на внешней стороне, по их периметру.The support sleeve and the locking element are installed with the possibility of interaction of their supporting conical surfaces. The locking element is provided with annular grooves in which sealing elements are installed with longitudinal ribs on the outside, around their perimeter.

Недостатки:Disadvantages:

- усилие удержания скважинного насоса напрямую зависит от упругих свойств материала, находящегося в замкнутом объеме канавок трапецеидального сечения. Деформация эластичных продольных ребер к центру, при контакте с внутренней цилиндрической поверхностью опорной муфты, не позволяет обеспечить полную герметизацию продольных пазов между продольными ребрами.- the holding force of the downhole pump directly depends on the elastic properties of the material located in the closed volume of the grooves of the trapezoidal section. The deformation of the elastic longitudinal ribs towards the center, in contact with the inner cylindrical surface of the support sleeve, does not allow for complete sealing of the longitudinal grooves between the longitudinal ribs.

При наличии механических примесей в добываемой продукции может иметь место случай заклинивания плунжера в цилиндре, с соответствующим увеличением осевой нагрузки. Это, в свою очередь, может привести к образованию щели между коническими поверхностями опорной муфты и замковым элементом, что, при наличии продольных пазов, приведет к утечке пластовой жидкости из лифтовой колонны труб в скважину и необходимости извлечения насоса.In the presence of mechanical impurities in the produced products, there may be a case of jamming of the plunger in the cylinder, with a corresponding increase in axial load. This, in turn, can lead to the formation of a gap between the conical surfaces of the support sleeve and the locking element, which, in the presence of longitudinal grooves, will lead to leakage of the formation fluid from the pipe string into the well and the need to remove the pump.

- применение упругих элементов из эластомеров в условиях скважины и негативного воздействия на них пластовой жидкости существенно снижает долговечность и наработку на отказ скважинного насоса.- the use of elastic elements from elastomers in a well condition and the negative impact of formation fluid on them significantly reduces the durability and MTBF.

Задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение надежности фиксации вставного скважинного насоса, обеспечение герметичности (изоляции) полости лифтовой колонны труб от полости скважины, позволяет увеличить внутренний диаметр цилиндра и снизить гидравлическое сопротивление.The task of the present invention is to increase the reliability of fixing the plug-in borehole pump, ensuring the tightness (isolation) of the cavity of the pipe tubing from the cavity of the well, allows to increase the internal diameter of the cylinder and reduce hydraulic resistance.

Технический результат достигается тем, что замковая опора, содержащая опорную муфту, с внутренней цилиндрической поверхностью и посадочным конусом, замковый элемент с наружной цилиндрической поверхностью, установленный с натягом в опорной муфте и уплотнитель, замковый элемент снабжен резьбой на наружной поверхности и уплотнителем в виде цилиндрической втулки, нижний конец которой снабжен внутренней резьбой, а верхний имеет кольцевой выступ, причем уплотнитель установлен на резьбе замкового элемента, с образованием между ними кольцевого зазора, в верхней части и напряженного контакта кольцевого выступа с внутренней цилиндрической поверхностью опорной муфты.The technical result is achieved by the fact that the locking support containing the supporting sleeve, with an inner cylindrical surface and a seating cone, a locking element with an external cylindrical surface mounted with an interference fit in the supporting sleeve and a seal, the locking element is provided with a thread on the outer surface and a seal in the form of a cylindrical sleeve the lower end of which is provided with an internal thread, and the upper has an annular protrusion, the seal being mounted on the thread of the locking element, with the formation of rings between them th gap, in the upper part and the stiff contact of the annular protrusion with the inner cylindrical surface of the support sleeve.

Конструкция замковой опоры поясняется чертежом.The design of the castle support is illustrated in the drawing.

Замковая опора состоит из опорной муфты 1, установленной на лифтовой трубе 2 и содержащей конический опорный выступ 3.The castle support consists of a support sleeve 1 mounted on an elevator pipe 2 and containing a conical support ledge 3.

В осевой канал опорной муфты 1 пропущен корпус 4 скважинного насоса, связанный через замковый элемент 5 с корпусом уплотнения 6 плунжера 7.In the axial channel of the support sleeve 1, a downhole pump housing 4 is passed through a locking element 5 with a seal housing 6 of the plunger 7.

Замковый элемент 5 снабжен ответным опорным выступом 8 с конической поверхностью, аналогичной конической поверхности опорного выступа 3 опорной муфты 1.The locking element 5 is provided with a counter support protrusion 8 with a conical surface similar to the conical surface of the support protrusion 3 of the support sleeve 1.

Замковый элемент 5 снабжен соединительной резьбой 9 для соединения с цилиндром 4 скважинного насоса и уплотнителем, выполненным в виде цилиндрической втулки 10, с внутренней резьбой на нижнем конце и кольцевым наружным выступом 11 на верхнем конце. Между наружной поверхностью замкового элемента 5 и внутренней поверхностью цилиндрической втулки 10 образован кольцевой зазор 12.The locking element 5 is provided with a connecting thread 9 for connecting to the cylinder 4 of the downhole pump and a seal made in the form of a cylindrical sleeve 10, with an internal thread at the lower end and an annular external protrusion 11 at the upper end. An annular gap 12 is formed between the outer surface of the locking element 5 and the inner surface of the cylindrical sleeve 10.

Между наружной поверхностью уплотнителя в виде цилиндрической втулки 10, под кольцевым наружным выступом 11 и внутренней цилиндрической поверхностью опорной муфты 1 образован кольцевой зазор 13.An annular gap 13 is formed between the outer surface of the seal in the form of a cylindrical sleeve 10, under the annular outer protrusion 11 and the inner cylindrical surface of the support sleeve 1.

Замковая опора работает следующим образом.Castle support works as follows.

На лифтовой колонне труб 2 опорная муфта 1 опускается на заданную глубину.On the tubing string 2, the support sleeve 1 is lowered to a predetermined depth.

Вставной скважинный насос, в сборе с замковым элементом 5, спускается в скважину на глубину установки опорной муфты 1.The plug-in well pump, complete with the locking element 5, is lowered into the well to the depth of installation of the support sleeve 1.

Уплотнитель (в виде цилиндрической втулки), далее - уплотнитель 10, выполнен с диаметральными размерами кольцевого наружного выступа 11, превосходящими размеры внутреннего диаметра осевого канала опорной муфты 1, чтобы обеспечить напряженный герметичный контакт.The seal (in the form of a cylindrical sleeve), then the seal 10, is made with a diametric dimension of the annular outer protrusion 11, exceeding the dimensions of the inner diameter of the axial channel of the support sleeve 1, to ensure tight tight contact.

При вводе уплотнителя 10 внутрь осевого канала опорной муфты 1 ее кольцевой выступ 11 взаимодействует с ее конической поверхностью и вводится внутрь, с перемещением до упора конической поверхностью 8 замкового элемента 5 в ответную коническую поверхность 3 опорной муфты 1.When introducing the seal 10 into the axial channel of the support sleeve 1, its annular protrusion 11 interacts with its conical surface and is inserted inward, with the tapered surface 8 of the locking element 5 moving to the stop in the mating conical surface 3 of the support sleeve 1.

Уплотнитель 10, при взаимодействии с внутренней поверхностью опорной муфты 1, своим кольцевым наружным выступом 11 упруго деформируется к оси с сохранением кольцевого зазора 12 между внутренней поверхностью уплотнителя 10 и наружной замкового элемента 5. Напряженный контакт, в месте их взаимодействия, позволяет удерживать на месте цилиндр 4 штангового насоса, с сохранением герметичности осевого канала лифтовой колонны труб 2 от полости скважины, даже в случае отсутствия герметичного контакта конической поверхности 8 замкового элемента 5 с ответной конической поверхностью 3 опорной муфты 1.The seal 10, when interacting with the inner surface of the support sleeve 1, with its annular outer protrusion 11 is elastically deformed to the axis while maintaining an annular gap 12 between the inner surface of the seal 10 and the outer locking element 5. The tense contact, in the place of their interaction, allows holding the cylinder in place 4 sucker rod pumps, while maintaining the axial channel of the elevator pipe string 2 from the well cavity, even in the absence of tight contact of the conical surface 8 of the locking element 5 s from conical surface 3 of the support sleeve 1.

Перемещением плунжера 7 в крайнее верхнее положение относительно цилиндра 4 скважинного насоса и приложением осевой нагрузки уплотнитель 10 перемещается вверх относительно опорной муфты 1, с выходом из взаимодействия с ее внутренней поверхностью кольцевого выступа 11 уплотнителя 10. Далее скважинный насос извлекается из скважины.By moving the plunger 7 to its highest position relative to the cylinder 4 of the downhole pump and applying axial load, the seal 10 moves upward relative to the support sleeve 1, out of the interaction with its inner surface of the annular protrusion 11 of the seal 10. Then, the downhole pump is removed from the well.

Claims

The locking support of an insert borehole pump, comprising a support sleeve with an inner cylindrical surface and a seating cone, a locking element with an external cylindrical surface mounted with an interference fit in the support sleeve, a sealant, characterized in that the locking element is provided with a thread and a seal in the form of a cylindrical sleeve, lower end which is equipped with an internal thread, and the upper has an annular protrusion, and the seal is mounted on the thread of the locking element, with the formation of an annular gap between them in the upper parts and intense contact of the annular protrusion with the inner cylindrical surface of the support sleeve.