RU25557U1

RU25557U1 - PUMP BAR

Info

Publication number: RU25557U1
Application number: RU2002114407/20U
Authority: RU
Inventors: В.Н. Пышнов
Original assignee: Пышнов Виктор Николаевич
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2002-10-10

Description

НАСОСНАЯ ШТАНГАPUMP BAR

Полезная модель относится к нефтенерерабатывающему машиностроению и предназначена для механизации добычи нефти из скважины.The utility model relates to oil refining engineering and is intended for mechanization of oil production from a well.

Известна насосная штанга, содержаш;ая стержень из стеклопластика, металлические ниппели на его концах, с глухим отверстием на одном конце ниппеля, адгезив, расклиниваюшую деталь, которая внедрена в стержень со стороны глухого отверстия ниппеля 1.A pump rod is known that contains a fiberglass rod, metal nipples at its ends, with a blind hole at one end of the nipple, an adhesive, a proppant that is embedded in the rod from the side of the blind hole of the nipple 1.

Недостатком этой насосной пгганги является недостаточная прочность и долговечность из-за того, что отсутствие прорезей на конце стержня не позволяет внедрить расклиниваюпо/тю деталь на требуемую глубину для получения оптимального угла и шюшади конусности на конце стержня, кроме того, при внедрении раскпшшваюшей детали будет происходить неконтролируемое разр)Ш1ение конца стержня с распространением трещин вдоль тела стержня.The disadvantage of this pumping hoses is insufficient strength and durability due to the fact that the absence of slots at the end of the rod does not allow the wedged part to be inserted to the required depth to obtain the optimum angle and cone seam at the end of the shaft, in addition, when introducing the uncured part, it will occur uncontrolled discharge) The end of the rod with the propagation of cracks along the body of the rod.

Известна насосная штанга, содержащая стержень с глзошми отверстиями и с прорезями на его концах, металлические ниппели со сквозными отверстиями на концах стержня, адгезив и расклиниваюпще детали в виде конуса, которые внедрены в стержень со стороны глухого отверстия стержня 2.A known pump rod containing a rod with slots and slots at its ends, metal nipples with through holes at the ends of the rod, adhesive and proppant details in the form of a cone, which are embedded in the rod from the side of the blind hole of the rod 2.

Недостатком этой насосной штанги является недостаточная прочность и долговечность при повышенных температурах и при работе в наклоннонаправленных скважинах из-за того, что сквозное отверстие в ниппеле приводит к утонению стенки ниппеля в области присоединительной резьбы и зарезьбовой канавки, при этом требование разъемного соединения штанг с помош ю муфт обуславливает принципиальную невозможность применения адгезива для уплотнения присоединительной резьбы, что не позволяет использовать жесткость и прочность соединительной муфты для упрочнения утоненного ниппеля из-за зазоров в резьбовом соединении, кроме того длина присоединительной резьбы может оказаться меньше длины внутренней конической поверхности ниппеля, что приводит к дополнительной концентрации осевых растягиваюпщх напряжений в области зарезьбовой канавки, кроме того, исполнение расклинивающей детали в виде простого конуса не позволяет заполнить расклинивающей деталью все пустоты в стеклопластиковом стержне, образующиеся при его расклинивании, так как данные пустоты заполняются лишь маложестким адгезивом, что приводит к снижению жесткости соединения при повышенных температурах, кроме того стержень штанги изготовлен без износостойкого слоя на его внешней поверхности, что может приводить к разрзтпению стержня в наклоннонаправленных скважинах из-за его истираемости в результате неносредственного контакта с насосно-компрессорной трубой. Техническим результатом предложения является увеличение прочности и долговечности насосной штанги. Для достижения этого в насосной штанге, содержащей стержень с глухими отверстиями и прорезями на его концах, ниппели на концах стержня с цилиндрическими и коническими внутренними поверхностями и присоединительной резьбой, адгезив, расклинивающую деталь, каждый ниппель выполнен из двух деталей, при этом первая деталь соединяется со стержнем посредством крестообразной расклинивающей детали, которая имеет четыре одинаковых клина, выполненных таким образом, что они заполняют все пустоты в стеклопластиковом стержне, образующиеся при его расклинивании, путем соединения поверхностей клиньев посредством адгезива с внутренней конической поверхностью первой детали и с поверхностями прорезей в стержне после его расклинивания, причем длина клина равна длине внутренней конической поверхности первой детали, а образующие поверхностей клиньев, которые прилегают к внутренней поверхности первой детали, параллельны образуюпщм внутренней The disadvantage of this sucker rod is insufficient strength and durability at elevated temperatures and when working in directional wells due to the fact that the through hole in the nipple leads to thinning of the nipple wall in the area of the connecting thread and the threaded groove, while the requirement for detachable connection of the rods with couplings makes it fundamentally impossible to use adhesive to seal the connecting thread, which does not allow the use of rigidity and strength of the coupling to strengthen the thinned nipple due to gaps in the threaded connection, in addition, the length of the connecting thread may be less than the length of the internal conical surface of the nipple, which leads to an additional concentration of axial tensile stresses in the region of the threaded groove, in addition, the design of the proppant in the form of a simple cone does not Allows to fill with a proppant a detail all voids in a fiberglass rod that are formed when it is wedged, since these voids are filled only with a slightly rigid dgezivom, which leads to lower compound hardness at elevated temperatures, in addition the rod rod made without wear layer on its outer surface, which may lead to razrztpeniyu rod in controlled directional wells due to its abrasion resulting from contact with nenosredstvennogo tubing. The technical result of the proposal is to increase the strength and durability of the pump rod. To achieve this, in a pump rod containing a rod with blind holes and slots at its ends, nipples at the ends of the rod with cylindrical and conical internal surfaces and a connecting thread, adhesive, proppant, each nipple is made of two parts, while the first part is connected to the rod by means of a cross-shaped proppant, which has four identical wedges, made in such a way that they fill all the voids in the fiberglass rod formed when it p wedging by connecting the surfaces of the wedges by means of adhesive with the inner conical surface of the first part and with the surfaces of the slots in the rod after it is wedged, the length of the wedge being equal to the length of the internal conical surface of the first part, and the generatrix of the surfaces of the wedges that are adjacent to the inner surface of the first part are parallel to internal

M / t{fO:fконической поверхности первой детали и поверхности клиньев, которые прилегают к стеклопластику, также параллельны поверхностям прорезей после расклинивания стержня, при этом максимальная ширина b каждого клина должна составлять не более 25%-30% от разности между длиной внутренней окружности с максимальным диаметром D в коническом отверстии первой детали и длиной окружности стержня, а максимальная глубина h расклинивающей детали должна быть меньше максимального внутреннего диаметра D в коническом отверстии первой детали, первая деталь содержит металлическую втулку с резьбой на ее внешней поверхности для соединения со второй деталью и длина этой резьбы LI должна быть не менее длины L внутренней конической поверхности втулки, вторая деталь ниппеля содержит с одной стороны внешнюю присоединительную резьбу, а с другой стороны она имеет глухое отверстие с внутренней резьбой для соединения с первой деталью и длина этой резьбы Li2 должна быть не менее длины резьбы на первой детали LI, а глубина глухого отверстия 1 должна быть больше длины резьбы LI, при этом первая и вторая детали завинчиваются друг в друга с применением адгезива, образуя неразъемное соединение, а внешняя поверхность стержня запщш;ается износостойким материалом, который покрывает не менее 70% площади внешней поверхности стержня. Предложение поясняется чертежами, на которых показаны: фиг.1 насосная пгганга, фиг.2 -ниппель, фиг.З -первая деталь ниппеля, фиг.4 вторая деталь ниппеля, фиг.З - крестообразная расклинивающая деталь, фиг.6 - стержень с износостойким покрытием . Насосная штанга содержит (фиг.1) стержень 1 с износостойким материалом на его поверхности 6, ниппель 2 и расклинивающую деталь 3. Стержень 1 (фиг.6) имеет глухие отверстия 4, прорези 5 на его концах и износостойкий материал 6 на поверхности. Ниппель 2 (фиг.2) имеет две детали 7,8, которые соединяются посредством резьбы и адгезива 9 . Первая деталь 7 (фиг.З) имеет резьбу 12 для соединения со второй деталью ниппеля.M / t {fO: f of the conical surface of the first part and the surface of the wedges that are adjacent to the fiberglass are also parallel to the surface of the slots after the rod is wedged, while the maximum width b of each wedge should be no more than 25% -30% of the difference between the inner circumference with the maximum diameter D in the conical hole of the first part and the circumference of the rod, and the maximum depth h of the proppant must be less than the maximum internal diameter D in the conical hole of the first part, the first part It contains a metal sleeve with a thread on its outer surface for connection with the second part and the length of this thread LI must be not less than the length L of the inner conical surface of the sleeve, the second part of the nipple contains an external connecting thread on one side and a blind hole on the other with internal thread for connection to the first part and the length of this thread Li2 must be not less than the length of the thread on the first part LI, and the depth of the blind hole 1 must be greater than the length of the thread LI, while the first and second part and screwed into each other using adhesive, forming an integral connection, and the outer surface of the rod is pressed; it is a wear-resistant material that covers at least 70% of the outer surface of the rod. The proposal is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a pump pipe, FIG. 2 is an nipple, FIG. 3 is a first part of a nipple, FIG. 4 is a second part of a nipple, FIG. 3 is a cross-shaped proppant, FIG. 6 is a rod with a wear-resistant coated. The pump rod contains (Fig. 1) a rod 1 with wear-resistant material on its surface 6, a nipple 2 and a proppant 3. The rod 1 (Fig. 6) has blind holes 4, slots 5 at its ends and wear-resistant material 6 on the surface. The nipple 2 (figure 2) has two parts 7.8, which are connected by thread and adhesive 9. The first part 7 (Fig.Z) has a thread 12 for connection with the second part of the nipple.

сквозную внутреннюю полость в виде цилиндрической поверхности 10 для соединения со стержнем 1 и в виде конической поверхности 11 с противоположной стороны. Вторая деталь (фиг.4) имеет с одной стороны присоединительную резьбу 13 для для соединения пгганг между собой посредством муфты (на рис. не показаны), а с другой стороны глухое отверстие с резьбой 14 для соединения с первой деталью. Расклинивающая крестообразная деталь 3 (фиг. 5) имеет форму усеченного конуса, который дополнительно имеет четыре одинаковых клина, при этом образующая 15 клина параллельна образующей 16 усеченного конуса, а образзшэпще 19 и 20 образуют сходящийся клин, оси 17 и 18 являются осями симметрии клиньев и расклинивающей детали в целом и расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Расклинивающая деталь 3 в виде крестообразного конуса устанавливается в глухом отверстии 4 и в пазах 5 стержня 1 таким образом, что усеченный конус заполняет глухое отверстие, а клинья заполняют разрезанные поверхности пазов 5. Адгезив 21 соединяет поверхности расклинивающей детали 3 со стержнем 1 и с внутренней конической поверхностью первой детали 11, а также стержень 1 с внутренней поверхностью первой детали ниппеля.a through internal cavity in the form of a cylindrical surface 10 for connection with the rod 1 and in the form of a conical surface 11 from the opposite side. The second part (Fig. 4) has a connecting thread 13 on one side for connecting the pipe glands with each other by means of a coupling (not shown in the figure), and on the other hand there is a blind hole with a thread 14 for connecting to the first part. The proppant cross-shaped part 3 (Fig. 5) has the shape of a truncated cone, which additionally has four identical wedges, while the forming 15 wedges are parallel to the generating 16 of the truncated cone, and the shapes 19 and 20 form a converging wedge, the axes 17 and 18 are the axes of symmetry of the wedges and proppants in general and are located in mutually perpendicular planes. The proppant 3 in the form of a cross-shaped cone is installed in the blind hole 4 and in the grooves 5 of the rod 1 so that the truncated cone fills the blind hole, and the wedges fill the cut surfaces of the grooves 5. Adhesive 21 connects the surfaces of the proppant 3 with the rod 1 and with the inner conical the surface of the first part 11, as well as the rod 1 with the inner surface of the first part of the nipple.

Стержень 1 может быть выполнен из коррозионно-стойкого материала, нгипример, стеклопластика, износостойкое покрытие выполнено из износостойкого материала, например, полиамида, ниппель 2 и расклинивающая деталь 3 - из металла, например, стали.The rod 1 can be made of a corrosion-resistant material, for example, fiberglass, the wear-resistant coating is made of a wear-resistant material, for example, polyamide, nipple 2 and proppant 3 - from metal, for example steel.

Ниппель и расклинивающая деталь на другом конце стержня 1 (на фиг.1 не показаны) выполнены аналогично.The nipple and the proppant at the other end of the rod 1 (not shown in FIG. 1) are made similarly.

Соотношение диаметра стержня DO к диаметру do глухого отверстия 4 равно 4ч-9, при этом оптимальная величина из этого диапазона зависит от диаметра стержня. Данное соотношение выбрано из условий прочности стержня и технологичности выпо1шения глухого отверстия. чThe ratio of the diameter of the rod DO to the diameter do of the blind hole 4 is 4h-9, while the optimal value from this range depends on the diameter of the rod. This ratio is selected from the conditions of the strength of the rod and the manufacturability of the blind hole. h

SMiimo части стержня 1, a с другого конца - коническую поверхность И на длине L(2,5 4-4,0) DI с углом полу раствора конуса Pi 2°4-4. Длина L конической поверхности 11 первой детали ниппеля 7 равна длине LII расклинивающей детали 3 и длине LO прорезей 5 в стержне 1 и длине LS глухого отверстия 4 и равна (2,5 ч- 4) DO , при этом оптимальная величина из этого диапазона зависит от диаметра стержня. Угол р1 полу раствора конической поверхности 11 первой детали ниппеля равен углу р2 полу раствора расклинивающей детали 3 и составляет 2 - 4, при этом оптимальная величина из этого диапазона зависит от диаметра стержня. Длина резьбы LI в первой детали ниппеля до.11жна быть больше длины конической поверхности L, а длина резьбы Li2 во второй детали ниппеля должна быть не менее, чем LI. Длина глухого отверстия 1 до.11жна быть больше, чем Li2. Максимальный размер расклинивающей детали h должен быть меньпхе максимального диаметра D внутренней конической поверхности первой детали ниппеля. Максимальная ширина клина b должна удовлетворять следуюшему соотношению Если ширина будет больше, чем в приведенном соотношении, то стеклопластиковый стержень может быть разрушен при сборке от усилий сжатия, если же ширина будет меньше, то уменьшится жесткость соединения. Приведенные соотношения и длин конических поверхностей ниппелей и расклиниваюпщх деталей обусловлены прочностными требованиями к штанге и конструктивными особенностями. Например, если уменьшать угол конусности, то уменьшится и прочность соединения вследствие уменьшения эффекта клинового соединения, если же увеличивать угол конусности, то толшина первой детали ниппеля будет стремиться к ну.1по, что также уменьшит прочность. Если размер расклинивающей детали b(0,254-0,3)7i(D-Do)SMiimo part of the rod 1, and from the other end - the conical surface And on the length L (2.5 4-4.0) DI with the angle of the floor of the cone Pi 2 ° 4-4. The length L of the conical surface 11 of the first part of the nipple 7 is equal to the length LII of the proppant 3 and the length LO of the slots 5 in the rod 1 and the length LS of the blind hole 4 and is equal to (2.5 h-4) DO, while the optimal value from this range depends on the diameter of the rod. The angle p1 of the semi-solution of the conical surface 11 of the first nipple part is equal to the angle p2 of the semi-solution of the proppant 3 and is 2-4, and the optimal value from this range depends on the diameter of the rod. The length of the thread LI in the first part of the nipple up to 11 must be greater than the length of the conical surface L, and the length of the thread Li2 in the second part of the nipple must be no less than LI. The length of the blind hole 1 to 11 must be longer than Li2. The maximum size of the wedging part h must be less than the maximum diameter D of the inner conical surface of the first part of the nipple. The maximum width of the wedge b must satisfy the following relation: If the width is greater than in the given ratio, then the fiberglass rod can be destroyed during assembly from compression forces, if the width is smaller, the joint stiffness will decrease. The given ratios and lengths of the conical surfaces of the nipples and the wedging parts are determined by the strength requirements for the rod and structural features. For example, if the taper angle is reduced, the joint strength will also decrease due to a decrease in the effect of the wedge connection, if the taper angle is increased, the thickness of the first part of the nipple will tend to well, which will also reduce the strength. If the size of the proppant b (0.254-0.3) 7i (D-Do)

h будет больше, чем D, то сборка будет невозможна. Если размер L , будет больше, чем LI, то возншснет концентрация осевых растягиваюшдх напряжений.h will be greater than D, then assembly will be impossible. If the size L is larger than LI, then the concentration of axial tensile stresses will increase.

Насосную штангу изготавливают следующим образом.The sucker rod is made as follows.

На внеышюю поверхность стержня 1 наносят износостойкое покрытие 6, на концы стержня износостойкое покрытие не наносится. На внутреннюю поверхность первой детали 7, на все поверхности расклинивающей детали 3 и на концы стержня 1 наносится адгезив 21. Затем первая деталь 7 устанавливается на конец стержня 1. Носле этого в глухие отверстия 4 и в пазы 5 стержня 1 устанавливается расклиниваюшая деталь 3, при этом,A wear-resistant coating 6 is applied to the externally surface of the rod 1, a wear-resistant coating is not applied to the ends of the rod. Adhesive 21 is applied to the inner surface of the first part 7, to all surfaces of the proppant 3 and to the ends of the rod 1. Then the first part 7 is installed on the end of the rod 1. After that, a proppant 3 is installed in the blind holes 4 and in the grooves 5 of the rod 1, this

концы стержня 1 расклиниваются и расклиниваюпхая деталь с нанесенным наthe ends of the rod 1 are wedged and wedged

нее адгезивом заполняет все пустоты в стеклопластиковом стержне, образующиеся при расюшнивании. Далее на резьбу 12 первой детали 7 и на резьбу 14 второй детали 8 наносится адгезив, после чего детали 8 и 7 свинчиваются друг с другом. Второй ниппель собирается аналогично, после чего происходит отверждение адгезива.it fills with adhesive all the voids in the fiberglass core, which are formed during rasheshivanie. Next, an adhesive is applied to the thread 12 of the first part 7 and to the thread 14 of the second part 8, after which the parts 8 and 7 are screwed together. The second nipple is assembled similarly, after which the adhesive cures.

1.Патент РФ №02117132, кл.М1ЖР16В11/00.1. RF patent No. 02117132, class M1ZH161611 / 00.

2.Патент РФ № 2182642 кл.МПК F16B11/002. RF patent No. 2182642 class IPC F16B11 / 00

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

Claims

A sucker rod containing a rod with blind holes and slots at its ends, nipples at the ends of the rod with cylindrical and conical inner surfaces on each nipple having a common axis, and a connecting thread from the side of the conical inner surface, adhesive, proppants, characterized in that each nipple is made of two parts, while the first part is connected to the rod by means of a cross-shaped proppant, which has four identical wedges, made in this way, then they fill all the voids in the fiberglass rod that are formed when it is wedged by connecting the surfaces of the wedges by means of adhesive with the inner conical surface of the first part and with the surfaces of the slots in the rod after it is wedged, and the length of the wedge is equal to the length of the internal conical surface of the first part, and wedges that are adjacent to the inner surface of the first part are parallel to the generatrices of the inner conical surface of the first part and the surface of the wedges, which are adjacent to fiberglass, are also parallel to the surface of the slots after the rod is wedged, while the maximum width b of each wedge should be no more than 25-30% of the difference between the length of the inner circle with the maximum diameter D in the conical hole of the first part and the circumference of the rod, and the maximum the depth h of the proppant must be less than the maximum inner diameter D in the conical hole of the first part, the first part contains a metal sleeve with a thread on its outer surface for connection with the second part and the length of this thread L ₁ must be not less than the length L of the inner conical surface of the sleeve, the second part of the nipple contains on the one hand an external connecting thread, and on the other hand it has a blind hole with an internal thread for connection with the first part and the length L of the thread ₁₂ should be less than the thread length L ₁ of the first part, a blind hole depth L ₂ must be greater than the length L _1, the first and second parts are screwed into one another with an adhesive to form a one-piece unity, and the outer surface of the rod is protected by a wear resistant material that covers at least 70% of the outer surface of the rod.