СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАСОСНЫХ ШТАНГ ДЛЯ АНОМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ Российский патент 1996 года по МПК B21K1/76 E21B43/00 

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения и предназначается к использованию при изготовлении насосных штанг для аномальных условий глубинно-насосной эксплуатации, например, в скважинах с интенсивным отложением по их стволу асфальтенов, парафинов и других смолянистых веществ, а также в искривленных и наклонно-направленных скважинах.

Известен способ изготовления насосной штанги для глубинно-насосной эксплуатации в аномальных условиях, включающий высадку головок из заготовки, термообработку, правку, механическую обработку и закрепление на теле штанги ограничителей хода скребков-центраторов [1]
Насосная штанга, изготовленная известным способом, снабженная скобами-ограничителями хода скребка-центратора, предназначена для очистки от парафина насосных тяг и насосно-компрессорных труб (НКТ), а также для снижения до минимума потерь на трение между насосными штангами и НКТ.

Штангу изготавливают следующим образом. Из заготовки прутка - высаживают одновременно обе головки. После чего проводят термообработку, правку, механическую обработку головок штанги. После чего на теле штанги устанавливают скобы-ограничители скребков-центраторов. Скобу-ограничитель, выполненную в виде узкой пластины, укладывают под натягом путем навивки по спирали на тело штанги, причем между телом штанги и пластиной укладывают нейлоновый вкладыш, наполненный стекловолокном. Свободный конец скобы-ограничителя приваривают под натягом с помощью сверхтонкого провода к предыдущему витку, образованному при навивке пластины.

Недостатком известного способа изготовления насосной штанги для аномальных условий эксплуатации является нетехнологичность и сложность изготовления, поскольку при закреплении на теле штанги ограничителей хода скребков-центраторов наряду с механическими операциями (навивка пластины под растягивающим усилием) необходима операция сварки. При этом требуются дефицитные дорогостоящие материалы: сверхтонкий провод и флюс.

Кроме того, насосная штанга, изготовленная известным способом, имеет недостаточную надежность при эксплуатации в аномальных условиях, поскольку надежность изделия в целом зависит от надежности каждого узла в отдельности. В известной конструкции таким ненадежным узлом является скоба-ограничитель хода скребков-центраторов. Так, преждевременный выход из строя скобы-ограничителя хода скребка-центратора при нарушении сварного соединения приведет к износу тела насосной штанги, и как следствие произойдет нарушение геометрии поперечного сечения штанги и обрыв колонны штанг.

Технический результат, получаемый при использовании, заключается в упрощении изготовления насосной штанги и повышении ее надежности.

Технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления насосной штанги для аномальных условий эксплуатации, включающем высадку головок на концах заготовки, термообработку, правку, механическую обработку, размещение на стержневой части штанги ограничителей хода скребков-центраторов и закрепление их на теле штанги в установленных для этого листах, размещение ограничителей хода скребков-центраторов на стержневой части штанги производят после высадки головки на одном конце заготовки путем надевания через второй конец ограничителей, выполненных в виде замкнутых колец с внутренним диаметром, превышающим диаметр стержней части штанги, но не превышающим наибольший диаметр головки, после чего производят высадку головки на втором конце заготовки, а термообработку, правку и механическую обработку ведут вместе с размещенным на стержневой части штанги кольцевыми ограничителями хода скребков-центраторов, при этом закрепление кольцевых ограничителей в установленных для этого местах производят после правки штанги путем их пластического деформирования обжатием по всей поверхности.

Благодаря тому, что ограничители хода скребков-центраторов надевают на тело заготовки после высадки первой головки, появилась возможность использовать в качестве ограничителей замкнутые металлические кольца с диаметром, большим диаметра тела штанги, но меньшим наибольшего диаметра головки штанги.

Благодаря тому, что замкнутые металлические кольца выполнены с диаметром, большим диаметра тела штанги, но меньшим наибольшего диаметра головки штанги, после высадки второй головки исключается потеря ограничителей в технологическом цикле изготовления насосной штанги.

Благодаря тому, что проводят термообработку ограничителей хода скребков-центраторов, появилась возможность исключить внутренние напряжения в теле кольца, с одной стороны, с другой стороны придать материалу кольца улучшенные пластические свойства.

Благодаря тому, что термообработку ограничителей проводят одновременно, при соответствующих режимах с термообработкой заготовки насосной штанги, появилась возможность совместить режимы термообработки и тем самым сократить продолжительность технологического процесса, повысить надежность насосной штанги и повысить эффективность способа изготовления насосной штанги для аномальных условий эксплуатации.

Благодаря тому, что установленные в необходимом месте кольца-ограничители обжимают пластическим деформированием по всей его поверхности, появилась возможность удерживать кольца ограничителя на месте их крепления в процессе эксплуатации насосной штанги.

Пример осуществления заявляемого способа.

Способ был реализован в производственных условиях, где было использовано следующее оборудование: высокочастотная установка ВПЧ-100/8000 с индуктором 0074-6074 для нагрева концевых участков штанг под высадку головок; ковочный 4-ручьевой пресс для высадки головок; газопламенный проходной агрегат для термообработки штанг; установка для растяжения штанг с усилием до 18 тс, скоростью деформации до 1,5 м/мин, ходом подвижной части до 780 мм гидропресс с приспособлением для опрессовки колец на теле насосной штанги; автоматическая линия для механической обработки головок штанги и нарезки резьбы.

Первый концевой участок заготовки насосной штанги помещали в индуктор высокочастотной установки и нагревали данный участок до температуры 1250^oС, продолжительность нагрева 16 26 с, после чего высаживали при помощи 4-ручьевого пресса головку заготовки насосной штанги.

С противоположной стороны заготовки на ее тело нанизывали металлические кольца, диаметр которых, с одной стороны, превосходит диаметр тела штанги, но меньше наибольшего диаметра высаженной головки.

Затем помещали концевой участок заготовки насосной штанги в индуктор высокочастотной установки и нагревали данный участок до температуры 1250^oС, продолжительность нагрева 16 26 с, после чего высаживали при помощи 4-ручьевого пресса вторую головку заготовки насосной штанги.

Заготовку насосной штанги с высаженными головками и нанизанными кольцами укладывали на транспортер цепного конвейера и подавали в зону нагрева газопламенной проходной печи для проведения термообработки и улучшения пластических свойств материала.

Затем насосную штангу с кольцами, свободно перемещающимися на теле, подвергали правке на установке для растяжения штанг с усилием до 18 тс и удлинением не более 120 мм на длине 8000 мм.

После правки заготовки насосной штанги с кольцами укладывали на монтажное приспособление. Под каждое кольцо прокладывали нейлоновую прокладку, наполненную стекловолокном. Расстояние между кольцами выбирали исходя из условия, чтобы ход скребков-центраторов соответствовал половине хода плунжера глубинного насоса. Полученное соединение: кольцо нейлоновая прокладка обжимали пластическим деформированием по всей поверхности с помощью гидравлического пресса, благодаря чему осуществили фиксацию колец при заданном распределении их по длине заготовки.

Поcле этого насосную штангу подавали на механическую обработку.

Таким образом, способ позволяет упростить изготовление насосной штанги и повысить ее надежность для работы в аномальных условиях эксплуатации.

Использование: изготовление насосных штанг в нефтяном машиностроении, предназначенных для аномальных условий эксплуатации. Сущность: из заготовки высаживают первую головку штанги (Ш). После этого на тело заготовки надевают выполненные в виде замкнутых колец с диаметром, большим диметра тела Ш, но меньшим наибольшего диаметра головки Ш, ограничители (О) хода скребков-центраторов. Производят высадку второй головки Ш. Термообработку, правку и механическую обработку Ш ведут с размещенными на теле Ш кольцами О. После правки Ш устанавливают О по телу Ш в необходимое положение и обжимают их пластическим деформированием по всей поверхности кольца.

Способ изготовления насосных штанг для аномальных условий эксплуатации, включающий высадку головок на концах заготовки, термообработку, правку, механическую обработку, размещение на стержневой части штанги ограничителей хода скребков-центраторов и закрепление их в установленных для этого местах, отличающийся тем, что размещение ограничителей хода скребков-центраторов на стержневой части штанги производят после высадки головки на одном конце заготовки путем надевания через второй конец ограничителей, выполненных в виде замкнутых колец с внутренним диаметром, превышающим наибольший диаметр стержневой части штанги, но не превышающим наибольший диаметр головки, после чего производят высадку головки на втором конце заготовки, а термообработку, правку и механическую обработку ведут вместе с размещенными на стержневой части штанги кольцевыми ограничителями хода скребков-центраторов, при этом закрепление кольцевых ограничителей в установленных для этого местах производят после правки штанги путем их пластического деформирования обжатием по всей поверхности кольца.