SE458944B - Saett att genom sammankoppling av pumpstaangselement, sucker rods, aastadkomma en pumpstaang foer oljeuppfordring samt foer saettets genomfoerande anvaenda sucker rods, kopplingselement och monteringsverktyg - Google Patents

Description

458 944 10 15 20 25 30 Ändpartierna skall bland annat stukas för åstadkommande av nyckelavsnittet och gängomràdet. Om spânskärande metoder används vid framställningen av de gängade partierna, bryts tàgan i materialet samtidigt som man får skarpare övergångar i gängbottnarna. Det leder till spänningskoncentrationer och nedsatt hàllfasthet. Denna nackdel har man pà senare tid försökt komma till rätta med genom att framställa gängorna genom kallrullning och omsorgsfull polering. Detta ökar emellertid fram- ställningskostnaden för stângelementet till följd av den ökade arbetsàtgången och höga verktygskostnader.

Vissa material förlorar värdefulla egenskaper om de utsätts för plastisk bearbetning, varför stångelement av dylika material efter stukningsoperationerna måste värmebehandlas. I vissa fall tvingas man att helt avstå från att utnyttja sådana material.

Användning av gängförband i dessa ofta sura miljöer medför vidare stor risk för spaltkorrosion, speciellt vid starkt korroderande ràoljor, vilket ger spännings- anvisningar som nedsätter stângelementens livslängd och kräver täta reparationer. På grund av denna risk kan vissa annars önskvärda materialkvaliteter överhuvud taget inte användas.

Det krävs vidare stor aktsamhet för att gängorna inte skall skadas eller smutsas ned under transporten till eller vid lagringen och hanteringen på oljefälten.

Sucker rod-ändarna måste därför skyddas väl för att inte skador skall inträffa.

Under fältmässiga förhållanden är det föreskrivna åt- dragningsmomentet vidare svårt blir därför antingen för lågt, att åstadkomma. Momentet vilket medför att kopp- lingen lossnar eller för högt, vilket ger höga spänningar 10 15 20 25 30 458 944 i förbandet, vilket i sin tur leder till för tidigt utmattningsbrott med minskad livslängd som följd.

Uppfinningen syftar till att avhjälpa eller minska de nackdelar som föreligger vid dessa förut kända metoder.

Detta àstadkommes genom att man som sucker rods ut- nyttjar stänger med åtminstone släta cylindriska änd- partier vilka anordnas med ändarna vända mot varandra, att ett kopplingselement, bestående av en radiellt deformerbar innerhylsa med en stángändarna omslutande inneryta och en konisk ytteryta, samt en ytterhylsa med en konisk inneryta med väsentligen samma konicitet som innerhylsans ytteryta, anbringas över de båda mot varandra vända ändpartierna, att innerhylsan och ytter- hylsan med hjälp av ett monteringsverktyg bringas att förflytta sig i axialriktningen relativt varandra så att innerhylsan trycks radiellt inàt av ytterhylsan till att bilda ett friktionsförband mellan två intill- liggande sucker rods.

Genom att pumpstången sammansätts av släta cylindriska sucker rods, vilka inte behöver undergà en efterföljande behandling, kan man välja material, t ex rostfria, vars egenskaper skulle försämras av en kallbearbetning.

Vidare blir spänningskoncentrationen i stängerna lägre, vilket leder till ökad livslängd eller till att stång- elementen kan dimensioneras klenare än konventionella sucker rods med samma livslängd. Stångelementen tál dessutom stötar och slag bättre än konventionella stàngelement och är heller inte lika känsliga för ned- smutsning. Genom att stångelementen helt och hållet kan framställas och slutbehandlas i ett stàlverk kan de bibringas bättre kontrollerade materialegenskaper än om stångämnena först skall framställas i ett stàlverk 10 15 20 25 30 458 944 därefter bearbetas till den önskade formen och slutligen undergä en värmebehandling.

Medelst den dubbelhylsiga friktionskopplingen som an- vänds för att koppla samman de cylindríska stàngele- menten minskas risken för att spaltkorrosion ska ll upp- träda, varför man har större frihet vad beträffar material i kopplingselement och stäng. En annan viktig fördel är att man med hjälp av hylskopplingen och monteringsverktyget kan åstadkomma ett friktionsförband med välkontrollerad kraftöverföring. Detta uppnår man genom att monteringsverktyget, med vars hjälp kopplings- elementets ytterhylsa och innerhylsa fås att förskjuta sig axiellt relativt varandra, kan inbegripa tryck- eller vägstyrda reglerdon som avbryter denna rörelse vid ett visst förskjutningstryck respektive en viss förskjutningssträcka. En närmare beskrivning av nägra utföringsexempel av uppfinningen följer härefter med hänvisning till bifogade ritningar, varvid Fig 1 visar en konventionell sucker rods ena ände, Fig 2 visar schematiskt i ett längdsnitt sucker rods, kopplingselement och ett monteringsverktyg som används vid genomförande av sättet enligt upp- finningen, Fig 3 visar monteringsverktyget sett från ovan och anbragt på ett stångelement, Fig 4 visar i längdsnitt en andra utföringsform av ett kopplingselement enligt uppfinningen, och Fig 5 visar i perspektiv en innerhylsa ingående i det i fig 4 visade kopplingselementet.

Figur 1 visar en konventionell sucker rod l, som består av en làngsträckt stång med utstukade ändpartier. 10 15 20 25 30 458 944 Vardera ändpartiet innefattar ett nyckelparti 2 med huvudsakligen kvadratiskt tvärsnitt och ett gängat parti 3. Då två sucker rods sammanfogas skruvas en invändigt gängad kopplingshylsa på det ena stàngelementet, varefter det andra stàngelementet skjuvas in i kopplings- hylsan. Den slutliga àtdragningen åstadkoms med hjälp av en skaft- och käftförsedd monteringsnyckel.

Vid genomförandet av sättet enligt uppfinningen utnyttjar man, med hänvisning till fig 2, släta cylindriska stångelement, sucker rods, 4, vilka an- ordnas med ändarna vända mot varandra. Ett dubbel~ hylsigt kopplingselement 5 bringas att omsluta ändarna hos de sucker rods som skall kopplas ihop. Kopplings- elementet 5 innefattar en cirkulär innerhylsa 6, vars inneryta får omsluta stángelementen och vars ytteryta är konisk. En ytterhylsa 7 med konisk inneryta omsluter i sin tur innerhylsan 6. Koniciteten.hos de nämnda ytorna är väsentligen densamma. Innerhylsan 6 är något längre än ytterhylsan 7 och skjuter ut ur ytterhylsan 7 pà båda sidor om denna. Med hjälp av ett monterings- och demonteringsverktyg 8 bringas sedan ytterhylsan 7 att förskjuta sig relativt innerhylsan 6, så att ytterhylsan 7 pressar in den radiellt deformer- bara innerhylsan 6 mot stàngelementsändarna, varvid fastpressningskraften ökar i proportion till relativ- förskjutningen mellan hylsorna 6 och 7. När erforderlig fastpressningskraft uppnåtts, avbryts förskjutnings- rörelsen varefter monteringsverktyget avlägsnas. Den samlade pumpstángen sänks därefter ned i uppfordrings- hålet en sträcka motsvarande pumpstàngselementets längd, varefter kopplingsförfarandet upprepas till dess att pumpstàngen fått den önskade längden.

Monteringsverktyget 8 innefattar två med varandra stelt förbundna, parallella flänsar, en övre fläns 9 och en 458 944 10 15 20 25 30 nedre fläns 10. Det axiella gapet mellan flänsarna 9, 10 är därvid större än längden av ett element. Varje fläns 9, urtagning 23 kopplings- 10 är försedd med en öppen , se fig 3, vars bredd är något större än diametern hos det aktuella pumpstångselementet 4.

Den övre flänsen 9 inbegriper ett flert al tryckrum 12, i vilka kolvar, ll, lla är förskjutbart anordnade.

Tryckrummen 12 kan via icke visade ledningar inuti monteringsverktyget 8 och en yttre slanganslutning 13 förbindas med en icke visad yttre tryckkälla. Tryck- rummen 12 är även anslutbara till en utloppsledning 14.

Monteringsverktyget 8 innefattar ett handtag 15, på vilket en manöverarm 16 är monterad, vilken påverkar en omställningsventil (icke visad) som sätter tryck- rummen i förbindelse med den yttre tryckkällan när manöverarmen 16 trycks in mot handtaget 15.

När kopplingselementet 5 skall pressas fast mot stäng- elementändarna placeras monteringsverktyget 8 så att stángelementen 4 hamnar i flänsarnas 9, 10 urtag 23 med den nedre flänsen 10, som bildarettnwthàll, an- liggande mot innerhylsans 6 nedre ur ytterhylsan 7 utskjutande ände. Därefter pâverkas manöverarmen 16, så att tryckrummen 12 förbinds med den yttre tryck- källan, varvid kolvarna ll, lla, vilka är anordnade radiellt utanför innerhylsan 6 förflyttas mot ytter- hylsan 7 och förskjuter denna axiellt relativt inner- hylsan 6. Tryckförsörjningen avbryts när erforderlig förskjutning uppnåtts. Detta åstadkommas företrädesvis automatiskt, t ex genom att en tryckbegränsningsventil är inställd att begränsa trycket i tryckförsörjnings- kretsen till ett visst värde motsvarande den önskade anpressningskraften mellan innerhylsa 6 och stàngelement ventilen kan det finnas t hos kolvarna ll, lla, 4. Istället för tryckbegränsnings lägesgivarorgan som avkänner läge 10 15 20 25 30 458 944 varvid givarorganet avger en signal då kolvarna för- skjutits en erforderlig sträcka. Signalen utnyttjas för att bryta tryckkamrarnas 12 tryckfluidtillförsel.

I den visade utföringsformen innefattar ytterhylsan 7 en axiellt genomgående oljekanal 17, som via en sido- gren 18 stár i förbindelse med ytterhylsans 7 inneryta. vid montering och demontering förs tryckolja in mellan innerhylsans 6 ytteryta och ytterhylsans 7 inneryta.

Den härigenom bildade oljespalten underlättar den relativa förskjutningsrörelsen. Den nedre flänsen 10 är försedd med en fjäderbelastad plugg 19, varvid monteringsverktyget 8 placeras så att pluggen 19 till- sluter oljekanalens 17 nedre öppning. En av kolvarna lla är försedd med en hålförsedd insprutningskolv 20, vilken är belägen i axelriktningen mitt för pluggen 19. Insprutningskolven 20 tillsluter kanalens 17 övre öppning och står via en bàsning 21 i kolven lla i förbindelse med motsvarande tryckkammare. Då denna tryckkammare 12 trycksätts kommer olja att strömma in mellan hylsorna, varefter kolvarna ll, lla förskjuter ytterhylsan 7 relativt innerhylsan 6 enligt det tidigare beskrivna sättet.

Kopplingselementet demonteras lika enkelt genom att verktyget 8 vänds om och flänsen 10 placeras mot innerhylsans 6 övre ände och kolvarna ll, lla får verka mot ytterhylsans 7 nedre ände.

Ett alternativ till det ovan beskrivna kopplingselementet visas i fig 4 och 5. Detta innefattar en ytterhylsa 7 och en innerhylsa 22. Innerhylsan 22 är axiellt slitsad för att underlätta radiell deformation. Liksom vid det i fig 2 beskrivna kopplingselementet är innerhylsans 22 ytteryta och ytterhylsans 7 inneryta koniska, så att 458 944 innerhylsan kommer att pressas inåt mot stångelementen 4 och genom friktion låsa dessa då ytterhylsan 7 för- skjuts relativt innerhylsan 6. Ett monteringsverktyg liknande det i fig 2 kan därvid utnyttjas för denna åtgärd. I detta fall innefattar verktyget inte någon oljeinjektionskolv eller någon tätníngsplugg.

Claims (15)

10 15 20 25 30 458 944 P a t e n t k r a v

1. Sätt att åstadkomma en i ett oljeuppfordringshål anordnad fram- och àtergående pumpstång, varvid pumpstångselement, s k sucker rods, successivt samman- fogas med hjälp av kopplingselement till att bilda en pumpstång, k ä n n e t e c k n a t av att man som sucker rods utnyttjar stângelement (4) med åtminstone släta cylindriska ändpartier, vilka anordnas med ändarna vända mot varandra, att ett kopplingslement (5), bestående av en radiellt deformerbar innerhylsa (6, 22) med en stángändarna omslutande inneryta och konisk ytteryta och en ytterhylsa (7) med en konisk inneryta med väsentligen samma konicitet som innerhylsans (6, 22) ytteryta, anbringas över de båda mot varandra vända ändpartierna, att innerhylsan (6, 22) och ytterhylsan (7) med hjälp av ett monteringsverktyg (8) bringas att förflytta sig i axialriktningen relativt varandra, så att innerhylsan (6, 22) trycks radiellt inåt av ytterhylsan (7) till att bilda ett friktionsförband mellan två intilliggande sucker rods.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att en oljespalt bildas mellan innerhylsans (6) ytteryta och ytterhylsans (7) inneryta innan innerhylsan (6) och ytterhylsan (7) bringas att förflytta sig relativt varandra.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att ytterhylsan (7) innefattar en i båda ändar axiellt genomgående kanal (17) samt en från kanalen (17) till ytterhylsans (7) inneryta gående sidokanal (18) och att kanalens (17) ena öppning tillslutes innan olja leds in genom den andra öppningen till bildning av oljespalten mellan innerhylsan (6) och ytterhylsan (7). 458 10 15 20 25 944 10

4. Stångelement, sucker rod, för ástadkommande av en sammanhängande pumpstàng för oljeuppfordring, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone stång- elementets (4) ändpartier är utformade som släta cylindriska ytor.

5. Stångelement enligt krav 4, k ä n n e t e c k - n a t av att stàngelementet (4) utgöres av en slät cylindrisk stång.

6. Kopplingselement för sammankoppling av stång- element, sucker rods, till bildning av en samman- hängande pumpstáng för oljeuppfordring, t e c k n a t k ä n n e - av att kopplingselementet (5) inne- fattar en radiellt deformerbar innerhylsa (6, 22) med konisk ytteryta samt en innerhylsan omslutande ytterhylsa (7) med konisk inneryta, vars konicitet väsentligen överensstämmer med koniciteten hos inner- hylsans (6) ytteryta.

7. Kopplingselement enligt krav 6, k ä n n e - t e c k n a t av att innerhylsan (22) innefattar längsgående slitsar.

8. Kopplingselement enligt krav 6, t e c k n a t k ä n n e - av att ytterhylsan (7) innefattar fràn ytterhylsans (7) ytteryta till dess ínneryta gående ledningsorgan (17, 18).

9. Kopplingselement enligt krav 8, t e c k n a t k ä n n e - av att ledningsorganen inbegriper en ytterhylsan (7) axiellt genomgående kanal (17) samt en mellan kanalen (17) och ytterhylsans (7) inneryta gående sidokanal (18). 10 15 20 25 30 458 944 ll

10. Monteringsverktyg för àstadkommande av en relativ- rörelse mellan innerhylsan (6, 22) och ytterhylsan i ett dubbelhylsigt kopplingselement (5) för samman- koppling av tvâ stångelement (4), sucker rods, till bildning av en pumpstång för uppfordring av olja, k ä n n e t e c k n a t av att verktyget (8) inne- fattar två med varandra fast förbundna flänsar (9, 10), belägna på ett avstånd från varandra som är större än kopplingselementets (5) axiella längd, att vardera flänsen (9, 10) innefattar ett öppet urtag (23) med en bredd som är större än stángelementets (4) diameter varvid flänsarnas (9, 10) urtag (23) är belägna axiellt över varandra och att den ena flänsen (9) inrymmer axiellt förskjutbara kolvorgan (ll, lla).

11. ll. Monteringsverktyg enligt krav 10, k ä n n e - t e c k n a t av att kolvorganen (ll, lla) förskjuts med hjälp av tryckfluid, varvid Verktyget (8) inne- fattar tillförselorgan (13) och avledningsorgan (14) för tryckfluiden.

12. Monteringsverktyg enligt krav ll, k ä n n e - t e c k n a t av att kolvorganen (ll, lla) inne- fattar en axiellt utskjutande oljeinsprutningskolv (20) vilken står i förbindelse med den kolvorganen (ll, lla) pàverkande tryckfluiden och att den fläns (10) som icke är försedd med kolvorgan (ll, lla) innefattar en axiellt utskjutande, lägesbestämmande och tätande plugg (19), vilken är anordnad i linje med oljeinsprutningskolven (20).

13. Monteringsverktyg enligt krav 10 - 12, k ä n n e - t e c k n a t av att det innefattar ett handtag (15). 458 944 12

14. Pumpstáng för uppfordríng av olja från en oljekälla till marknivån innefattande ett flertal stångelement (4), sucker rods, samt kopplingselement (5), medelst vilka stàngelementen (4) är sammankopplade att bilda pump- stången, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone stàngelementens (4) ändar har en slät cylindrisk man- telyta.

15. Pumpstáng enligt krav 14, k ä n n e t e c k n a d av att stàngelementen (4) utgöres av släta cylindriska stänger.