RU2472033C2

RU2472033C2 - Bore-hole pump actuating device

Info

Publication number: RU2472033C2
Application number: RU2009111175/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Петрович Масленников; Альберт Максутович Шайхуллов; Александр Михайлович Высотских; Асгар Маратович Валеев; Александр Александрович Коновалов
Original assignee: Евгений Петрович Масленников; Альберт Максутович Шайхуллов; Александр Михайлович Высотских; Асгар Маратович Валеев; Александр Александрович Коновалов
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-01-10
Also published as: RU2009111175A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: between two traverses of suspension of actuator there installed is toroidal elastic element forming a closed cavity connected to atmosphere by means of spring-loaded small outlet valve. Height of elastic element in open position is equal at least to the delay value of polished stock from head of balance-beam during downward movement.

EFFECT: increased operating reliability of device.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для глубинно-насосных скважин со структурообразующей добываемой нефтью.The invention relates to the oil industry and can be used for deep-well wells with structure-forming produced oil.

Известно, что остановка добывающих скважин с нефтью, содержащей достаточное количество парафина, приводит к тиксотропному образованию в ней структуры и появлению статических или предельных динамических напряжений сдвига. В период запуска установки в работу происходит так называемое «зависание» колонны насосных штанг при ходе вниз. Происходит опережение головки балансира, и последующий ход вверх сопровождает ударом, приводящим к поломкам оборудования.It is known that stopping production wells with oil containing a sufficient amount of paraffin leads to the thixotropic formation of a structure in it and the appearance of static or ultimate dynamic shear stresses. During the start-up of the installation, the so-called “freezing” of the string of pump rods occurs during the downward stroke. The head of the balancer is ahead of its head, and the subsequent upward move accompanies a blow, leading to equipment breakdowns.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для запуска глубинного насоса в работу в скважинах со структурообразующей жидкостью, содержащее канатную подвеску, траверсы, упорные втулки, замкнутую полость с двумя клапанами (SU 1548517, 07.03.1990).Closest to the proposed invention is a device for starting a submersible pump to work in wells with a structure-forming fluid, comprising a cable suspension, traverses, thrust bushings, a closed cavity with two valves (SU 1548517, 03.03.1990).

В этой установке между канатной подвеской и колонной насосных штанг расположен цилиндр с глухим поршнем. Установка обладает низкой надежностью ввиду того, что нагрузка от подземного оборудования передается головке балансира через глухой поршень как в рабочем положении, так и в период запуска. Происходит быстрый износ и поломки такого поршня от больших нагрузок веса штанг и жидкости в насосно-компрессорных трубах.In this installation, a cylinder with a blind piston is located between the cable suspension and the string of pump rods. The installation has low reliability due to the fact that the load from the underground equipment is transferred to the head of the balancer through a blind piston both in the working position and during the start-up period. This piston quickly deteriorates and breaks down due to heavy loads of rod and fluid weights in tubing.

Задача, поставленная в изобретении, - повышение надежности работы устройства.The task set in the invention is to increase the reliability of the device.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в устройстве, включающем канатную подвеску, траверсы, упорные втулки, замкнутую полость с двумя клапанами, между двумя траверсами подвески установлен тороидальный упругий элемент, образующий замкнутую полость, связанную с атмосферой с помощью входного клапана большого диаметра и подпружиненного выходного клапана малого диаметра, причем высота упругого элемента в разжатом положении не меньше величины отставания полированного штока от головки балансира при ходе вниз.The task and the technical result are achieved by the fact that in the device including the cable suspension, traverses, thrust bushings, a closed cavity with two valves, a toroidal elastic element is installed between the two traverses of the suspension, forming a closed cavity connected to the atmosphere using an inlet valve of large diameter and a spring-loaded outlet valve of small diameter, and the height of the elastic element in the open position is not less than the lag of the polished rod from the head of the balancer during the down stroke.

На фиг.1 показана схема устройства в обычном (рабочем) положении, на фиг.2 - в период запуска установки в работу при отставании штанговой колонны от головки балансира.Figure 1 shows a diagram of the device in the normal (operating) position, figure 2 - during the start-up of the installation in operation when the rod column lags from the head of the balancer.

Скважина 1 оборудована штанговой насосной установкой, приводимой в движение станком-качалкой. Привод осуществляется через полированный шток 2, закачивающийся вверху клиновым зажимом 3, канаты 4 и 5, связанные с головкой балансира станка-качалки и проходящие через верхнюю 6 и нижнюю 7 траверсы, а также установленные между ними упорные втулки 8 и 9. Между верхней траверсой 6 и нижней траверсой 7 размещен упругий тороидальный элемент 10, заполненный воздухом и имеющий сообщение с атмосферой через шариковые клапаны 11 (выходной) и 12 (входной). Диаметр клапана 12 существенно превышает диаметр подпружиненного клапана 11. Через клапан 12 атмосферный воздух входит в герметичную полость упругого элемента 10 при его расширении, а через клапан 11 воздух выходит из элемента 10 при его сжатии. Расширение элемента 10 вследствие увеличенного диаметра клапана 12 происходит быстро, а сжатие из-за малого диаметра клапана 12 - медленно.Well 1 is equipped with a sucker rod pump driven by a rocking machine. The drive is carried out through a polished rod 2, pumped at the top by a wedge clamp 3, ropes 4 and 5, connected to the head of the balancer of the rocking machine and passing through the upper 6 and lower 7 of the beam, and also the stop bushings 8 and 9 installed between them. Between the upper beam 6 and the lower traverse 7 is placed elastic toroidal element 10, filled with air and in communication with the atmosphere through ball valves 11 (output) and 12 (input). The diameter of the valve 12 significantly exceeds the diameter of the spring-loaded valve 11. Through the valve 12, atmospheric air enters the sealed cavity of the elastic element 10 when it expands, and through the valve 11 the air leaves the element 10 when it is compressed. The expansion of the element 10 due to the increased diameter of the valve 12 is fast, and compression due to the small diameter of the valve 12 is slow.

Работа устройства происходит следующим образом.The operation of the device is as follows.

В период хода головки балансира вниз из-за сильного торможения колонны штанг в высоковязкой структурированной среде произойдет отставание полированного штока 2 от головки балансира. При этом траверсы 6 и 7 будут продолжать движение вниз, а расстояние между зажимом 3 и траверсой 6 будет увеличиваться. Элемент 10 благодаря своей упругости будет, следуя за зажимом 3, расширяться за счет свободного прохождения воздуха через клапан 12 увеличенного размера. Высота тороидального упругого элемента в разжатом положении выбирается не меньше величины отставания полированного штока от головки балансира при ходе вниз.During the stroke of the head of the balancer down due to strong braking of the column of rods in a highly viscous structured medium, the polished rod 2 will lag behind the head of the balancer. In this case, the traverse 6 and 7 will continue to move down, and the distance between the clamp 3 and the traverse 6 will increase. The element 10 due to its elasticity will, following the clamp 3, expand due to the free passage of air through the oversized valve 12. The height of the toroidal elastic element in the extended position is selected not less than the lag of the polished rod from the head of the balancer during the downward stroke.

По достижении крайнего нижнего положения головка балансира, канаты 4, 5 и траверсы 6 и 7 начнут движение вверх (фиг.2). Полированный шток и колонна штанг также сразу начнут движение вверх благодаря тому, что передаваемая нагрузка сжатия на элемент 10 не позволит последнему быстро деформироваться ввиду малого диаметра подпружиненного клапана 11 и медленному выходу воздуха из элемента 10. Таким образом, величина хода вверх штангового насоса будет временно уменьшена, но движение штанговой колонны вверх произойдет уже в безударном режиме. При дальнейшем движении колонны штанг и полированного штока вверх нагрузка сжатия, передаваемая от зажима 3 элементу 10, постепенно вернет к концу хода упругий элемент 10 в сжатое начальное положение за счет выхода воздуха через клапан 12.Upon reaching the lowest position, the head of the balancer, ropes 4, 5 and traverse 6 and 7 will begin to move upward (figure 2). The polished rod and the rod string will also immediately begin to move upward, because the transmitted compression load on the element 10 will not allow the latter to deform quickly due to the small diameter of the spring-loaded valve 11 and the slow exit of air from the element 10. Thus, the upward stroke of the rod pump will be temporarily reduced , but the movement of the rod column up will occur in unstressed mode. With further movement of the column of rods and polished rod upward, the compression load transmitted from the clamp 3 to the element 10 will gradually return the elastic element 10 to the compressed initial position by the end of the stroke due to the release of air through the valve 12.

При следующем движении колонны штанг вниз произойдет повторное отставание полированного штока 2 от канатной подвески и расширение упругого элемента 10. Ввиду того, что при этом вязкость жидкости за счет разрушения ее структуры после первого движения уменьшится, величина отставания полированного штока 2 от головки балансира также несколько уменьшится. Наконец, наступит момент полного разрушения структуры жидкости в колонне насосно-компрессорных труб, и дальнейшая работа установки будет происходить без отставания полированного штока. Упругий элемент 10 при этом будет находиться постоянно в сжатом положении при обоих ходах полированного штока, а траверса 6 будет передавать нагрузки оборудования траверсе 7 и далее головке балансира через втулки 8 и 9.During the next downward movement of the rod string, the polished rod 2 again lags behind the rope suspension and the elastic element 10 expands. Due to the fact that the viscosity of the liquid decreases due to the destruction of its structure after the first movement, the lag of the polished rod 2 from the balancer head will also decrease slightly . Finally, there will come a moment of complete destruction of the liquid structure in the tubing string, and the installation will continue to operate without lagging the polished rod. In this case, the elastic element 10 will be constantly in a compressed position during both strokes of the polished rod, and the beam 6 will transfer the equipment loads to the beam 7 and then to the balancer head through bushings 8 and 9.

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства является обеспечение безударного режима работы установки в период пуска скважины с высоковязкой нефти и предупреждение преждевременного обрыва колонны штанг. Кроме того, для работы устройства не требуются какие-либо энергозатраты. Устройство имеет простое исполнение и надежность в работе благодаря передаче нагрузок от веса штанг и жидкости на балансир по стандартной схеме - через втулки 8 и 9.The technical and economic advantage of the proposed device is to provide an unshocked mode of operation of the installation during the start-up of a well with high viscosity oil and to prevent premature breakage of the rod string. In addition, the device does not require any energy consumption. The device has a simple design and reliability in operation due to the transfer of loads from the weight of the rods and liquid to the balancer according to the standard scheme - through bushings 8 and 9.

Claims

A device for starting a deep well pump in wells with a structure-forming fluid, comprising a rope suspension, traverses, thrust bushings, a closed cavity with two valves, characterized in that, in order to increase the reliability of operation, a toroidal elastic element is formed between the two traverses of the suspension, forming a closed a cavity associated with the atmosphere by means of an inlet valve of large diameter and a spring-loaded outlet valve of small diameter, and the height of the elastic element in the open position is not less than Ichin lag polished rod of the rocker head on the downstroke.