ШТАНГОВРАЩАТЕЛЬ КОЛОННЫ НАСОСНЫХ ШТАНГ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2000 года по МПК E21B37/00 E21B17/00 E21B41/00 

Изобретение относится к области глубиннонасосной добычи нефти из скважин, в частности к приспособлению для поворота на некоторый угол колонны насосных штанг при ходе плунжера глубинного насоса глубиннонасосной установки для обеспечения срезающего действия скребков, укрепленных на колонне насосных штанг при механическом способе очистки насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) в скважине, а также для исключения отворачивания насосных штанг во время работы глубиннонасосной установки и исключения во время ее работы возможного одностороннего износа плунжера и цилиндра глубинного насоса, а также для исключения возможного износа насосных штанг в процессе работы глубиннонасосной установки, особенно при глубиннонасосном способе добычи нефти из искривленных в процессе бурения скважин и из наклонно-направленных скважин.

Известен штанговращатель, включающий закрепленный на канатной подвеске к головке балансира станка-качалки, корпус с отверстием для полированного штока и с приваренными к нему пальцами в одной плоскости для серьги-подвески и в другой плоскости - для оси подвижной собачки и оси тормозной собачки, а также подвижную и тормозную собачки, каждая из которых свободно насажена на пальцы концов щечек, приваренных соответственно к оси подвижной собачки и к оси тормозной собачки, рычаг, приваренный к оси подвижной собачки, с грузом и со стальным канатиком-ограничителем поворота рычага на свободном его конце, привязанном к поясу или ноге вышки, и металлический поворотный диск (храповик) с нарезанными на его верхней поверхности зубцами, взаимодействующий с подвижной и тормозной собачками. При этом полированный шток с верхней частью штанговращателя закреплен при помощи разрезного шлинса, а с нижней частью, снизу поворотного диска, при помощи разрезного сухаря. Верхняя часть штанговращателя при помощи серьги подвешена на подвеске полированного штока к балансиру станка-качалки. Причем полированный шток установлен в корпусе устройства на шарикоподшипнике.

Во время работы станка-качалки движение известного штанговращателя осуществляется вместе с колонной насосных штанг в поступательно-возвратном направлении - вниз и вверх.

Поворот храповика (поворотного диска), а с ним и колонны насосных штанг осуществляется следующим образом. При движении штанговращателя вместе с колонной насосных штанг вниз натянутый стальной канатик в конце хода вниз не позволяет концу рычага двигаться вместе с штанговращателем, в результате чего рычаг поворачивается вокруг оси и конец подвижной собачки передвигается вправо, входя в зацепление с соответствующим зубцом поворотного диска, при этом поворота колонны насосных штанг не происходит. При ходе вверх рычаг под действием груза опускается вниз, поворачивая в то же время храповик влево. Вместе с храповиком поворачивается и вся колонна насосных штанг. Величина поворота храповика регулируется натяжением стального канатика, прикрепленного к концу рычага. При вращении поворотного диска вся колонна насосных штанг, соединенная с полированным штоком, также вращается на шарикоподшипнике, помещенном в корпусе штанговращателя, в то время как корпус штанговращателя остается неподвижным относительно храповика. Угол и скорость поворота храповика известного штанговращателя, а с ним и колонны насосных штанг составляют при каждом рабочем ходе колонны штанг вверх соответственно одну и ту же величину. Данное положение сохраняется при отсутствии проявления АСПО в скважине (см. книгу: В.М.Муравьев. Эксплуатация нефтяных скважин. Гостоптехиздат, М. 1956, с. 212-213).

Наиболее близким к заявляемому по совокупности сходных признаков является штанговращатель, включающий закрепленный на канатной подвеске полированного штока к головке балансира станка-качалки корпус с отверстием для полированного штока и с приваренными к нему в одной плоскости пальцами для серьги-подвески, а в другой плоскости для оси подвижной (рабочей) собачки, подвижную собачку, рычаг, прикрепленный к оси подвижной собачки, неподвижный упор, выполняющий роль ограничителя поворота рычага, и поворотный диск с нарезанными на его верхней поверхности зубцами (храповик), взаимодействующий с подвижной собачкой. При этом полированный шток с верхней частью штанговращателя соединен при помощи разрезного шлинса, а с нижней частью - снизу поворотного диска, при помощи разрезного сухаря. Верхняя часть штанговращателя при помощи серьги подвешена на подвеске полированного штока к головке балансира станка-качалки. Причем полированный шток установлен в корпусе штанговращателя на шарикоподшипнике. Во время работы станка-качалки движение данного известного штанговращателя осуществляется вместе с колонной насосных штанг в поступательно-возвратном направлении - вниз и вверх.

Указанный известный штанговращатель производит поворот колонны насосных штанг в тот момент, когда рабочее плечо рычага упрется в неподвижный упор при рабочем ходе колонны насосных штанг вниз. При ходе колонны насосных штанг вверх рабочее плечо рычага опускается и подвижная собачка входит в зацепление со следующим зубцом на храповике штанговращателя. При последующем ходе колонны насосных штанг вниз рабочее плечо рычага снова упирается в неподвижный упор и подвижная собачка штанговращателя производит поворот храповика, а с ним и колонны насосных штанг еще на один зуб храповика. Далее при работе станка-качалки описанный процесс поворота колонны насосных штанг повторяется. При вращении храповика вся колонна насосных штанг, соединенная с полированным штоком, также вращается на шарикоподшипнике, помещенном в корпусе штанговращателя, в то время как корпус штанговращателя остается неподвижным относительно храповика. Угол и скорость поворота храповика данного штанговращателя, а с ним и колонны насосных штанг при каждом рабочем ходе колонны насосных штанг вниз не изменяются (см. там же, с. 213-214).

Однако сходные между собой по конструктивным признакам и принципу действия известные штанговращатели не позволяют достичь за один рабочий ход полированного штока требуемых в процессе работы глубиннонасосной установки технологически необходимых углов и скоростей поворота колонны насосных штанг. Поскольку конструктивные особенности известных штанговращателей позволяют им осуществлять поворот колонны насосных штанг за один рабочий ход полированного штока при одном из направлений хода штока только на один угол и только с постоянной величиной угла поворота и с одной скоростью поворота, то не обеспечивается при работе штанговращателя возможность установления технологически необходимых режимов работы глубиннонасосной установки, например, по механической очистке насосно-компрессорных труб от АСПО, а также по предотвращению возможного в процессе добычи нефти отворачивания насосных штанг, по исключению возможного одностороннего износа плунжера и цилиндра глубинного насоса, по исключению возможного одностороннего износа насосных штанг, особенно при глубиннонасосной добыче нефти из искривленных и из наклонно-направленных скважин.

Кроме того, потенциальная энергия груза, установленного на рычаге, у известных штанговращателей оказывается недостаточной для поворота колонны насосных штанг в скважинах, искривленных в процессе бурения, и в наклонно-направленных скважинах при глубиннонасосной добыче нефти, а также при подъеме из скважин жидкости с кинематической вязкостью 40 мм/с и интенсивным отложением АСПО на внутренних стенках насосно-компрессорных труб.

Целью заявляемого изобретения является обеспечение в процессе работы глубиннонасосной установки задаваемых технологически необходимых величин углов и скоростей поворота колонны насосных штанг при фиксированных длине рабочего хода полированного штока и числе качаний плунжера глубинного насоса для осуществления требуемых режимов работы глубиннонасосной установки: по механической очистке насосно-компрессорных труб от асфальто-смоло-парафиновых отложений, по предотвращению возможного в процессе добычи нефти отворачивания насосных штанг, по исключению возможного одностороннего износа плунжера и цилиндра глубинного насоса, по исключению возможного одностороннего износа насосных штанг, особенно при глубиннонасосной добыче нефти из искривленных и из наклонно-направленных скважин с одновременным повышением долговечности работы штанг, входящих в состав колонны.

Кроме того, целью заявляемого изобретения является обеспечение поворота колонны насосных штанг в скважинах, искривленных в процессе бурения, и в наклонно-направленных скважинах.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в известном штанговращателе, содержащем корпус устройства с отверстием для полированного штока глубиннонасосной установки, закрепленный на канатной подвеске полированного штока к головке балансира станка-качалки, храповое колесо, подвижную собачку, взаимодействующую с храповым колесом, рычаг, передвигающий подвижную собачку, находящуюся в зацеплении с соответствующими зубцами храпового колеса, и ограничитель поворота рычага, новым является то, что в корпусе устройства дополнительно установлены червячное колесо, жестко закрепленное на полированном штоке, червячный вал, сопряженный с червячным колесом, и тормозная собачка, при этом храповое колесо закреплено на одном из концов червячного вала, на другом конце которого закреплено дополнительное храповое колесо, а тормозная собачка установлена с возможностью взаимодействия с дополнительным храповым колесом. Рычаг в устройстве имеет корпус с упорным выступом и планку, на одном конце которой установлен утяжелитель, а на другом конце планки выполнен контактный выступ. Планка установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости на оси, жестко закрепленной на корпусе рычага со стороны, противоположной упорному выступу, при этом указанная ось расположена между утяжелителем и упорным выступом. Корпус рычага охватывает снаружи храповое колесо и установлен на конце червячного вала с возможностью вращения в вертикальной плоскости относительно червячного вала и закрепленного на нем храпового колеса. Ограничитель поворота рычага выполнен на корпусе устройства в виде упора и установлен с возможностью его взаимодействия с упорным выступом рычага, при этом устройство имеет жестко закрепленную на устье скважины вертикальную стойку, на верхнем конце которой закреплен копир с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с контактным выступом рычага. Форма рабочей поверхности копира выполнена в виде плоской поверхности, расположенной под прямым, острым или тупым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага, либо криволинейной в виде вогнутой или/и выпуклой поверхности с постоянным или переменным радиусом кривизны в поперечном сечении копира, при этом форма рабочей поверхности копиров с криволинейной рабочей поверхностью в вертикальном сечении копира выполнена в виде прямой линии либо криволинейной.

Кроме того, вертикальная стойка штанговращателя с закрепленным на ее верхнем конце копиром может быть выполнена с возможностью регулирования ее высоты.

Копир штанговращателя может быть закреплен на вертикальной стойке с возможностью изменения угла наклона его рабочей поверхности по отношению к продольной оси полированного штока.

На рабочей поверхности копира могут быть выполнены продольные канавки.

Благодаря тому что в корпусе устройства дополнительно установлены червячное колесо, жестко закрепленное на полированном штоке глубиннонасосной установки, и червячный вал, сопряженный с червячным колесом, обеспечивается плавная передача вращения полированному штоку и жестко связанной с ним колонне насосных штанг под действием силы, приложенной к одному из концов червячного вала в системе кинематико-механической связи червячной пары, рычага и копира в предложенном конструктивном выполнении штанговращателя. Это исключает возможность проявления динамических сил воздействия рычага через подвижную собачку на храповик, что, в свою очередь, исключает снижение усталостной прочности насосных штанг, уменьшает истирание плунжера и цилиндра глубинного насоса.

Благодаря тому что рычаг составлен из корпуса с упорным выступом и подвижной планки с утяжелителем и контактным выступом, причем корпус рычага охватывает снаружи храповое колесо и установлен на конце червячного вала с возможностью вращения в вертикальной плоскости относительно храпового колеса и оси червячного вала, а планка установлена на жестко закрепленной на корпусе рычага оси с возможностью вращения в вертикальной плоскости, то появилась возможность обеспечить вращение полированному штоку и жестко связанной с ним колонны насосно-компрессорных труб при любом произвольном положении копира по длине хода полированного штока. При этом вращение колонны насосных штанг осуществляется с достаточной потенциальной энергией, обусловленной системой кинематико-механической связи червячной пары, рычага и копира заявляемого штанговращателя.

Благодаря тому что планка на корпусе рычага установлена с возможностью вращения в одном направлении, то появилась возможность осуществлять поворот планки при сопряжении контактного выступа с рабочей поверхностью копира при ходе колонны штанг в одном направлении, например снизу вверх.

Благодаря тому что подвижная планка снабжена утяжелителем на одном из его концов, появилась возможность располагать продольную ось планки и продольную ось корпуса рычага на одной линии, что позволяет возвращать планку в исходное положение после того, как контактный выступ выйдет из соприкосновения с рабочей поверхностью копира.

Благодаря тому что штанговращатель имеет тормозную собачку и на одном конце червячного вала закреплено дополнительное храповое колесо, взаимодействующее с тормозной собачкой, исключается возможность обратного вращения червячной пары и предотвращается возникновение динамического удара, вызываемого упругими свойствами материала колонны насосных штанг.

Разнообразие предложенных форм выполнения рабочей поверхности копира позволяет изменять механическое сопротивление движению контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира в продольном направлении от одного края к другому, обеспечивая тем самым расширение выбора технологических режимов работы глубиннонасосной установки, поскольку появилась возможность достижения технологически необходимых в процессе глубиннонасосной добычи нефти из скважины величин углов и скоростей поворота полированного штока и жестко соединенной с ним колонны насосных штанг при фиксированных длине рабочего хода полированного штока и числе качаний плунжера глубинного насоса.

Благодаря тому что рабочая поверхность копира выполнена в виде плоской поверхности, расположенной под прямым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага, достигается, по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира, непрерывное равномерное линейное приращение угла поворота колонны насосных штанг на одну и ту же величину при равномерной интенсивности изменения угла поворота, при этом величины скоростей поворота пропорционально соотносятся с величиной скорости движения полированного штока глубиннонасосной установки при фиксированных длине рабочего хода полированного штока и числе качаний глубинного насоса, что обеспечивает равномерное срезание с поверхности насосно-компрессорных труб АСПО скребками, а также исключает отворачивание насосных штанг, односторонний износ плунжера и цилиндра глубинного насоса, износ насосных штанг, исключает возможное зарождение усталостной трещины в теле насосных штанг.

Возможное возникновение при использовании копира данного вида повторяемости одной и той же траектории криволинейного движения колонны насосных штанг, обусловленной при многократном циклическом ее нагружении постоянным положением начала поворота колонны насосных штанг от соприкосновения контактного выступа рычага с рабочей поверхностью копира при фиксированных длине рабочего хода полированного штока и числе качаний глубинного насоса, вызывает в значительно меньшей степени по сравнению с известными штанговращателями возможность зарождения усталостной трещины в теле насосных штанг благодаря предложенной кинематико-механической связи червячной пары, рычага и копира.

Благодаря тому что рабочая поверхность копира выполнена в виде плоской поверхности и расположенной под острым или тупым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага, достигается по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира непрерывное линейное приращение угла поворота колонны насосных штанг с иным, большим или меньшим, шагом приращения, чем у плоской рабочей поверхности, расположенной под прямым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага, при этом величины скоростей поворота колонны насосных штанг пропорционально соотносятся с величиной скорости движения полированного штока глубиннонасосной установки при фиксированных длине рабочего хода полированного штока и числе качаний глубинного насоса, что обеспечивает равномерное, но большее по интенсивности и по площади очистки срезание АСПО скребками с поверхности подъемных труб, а также исключает отворачивание насосных штанг, односторонний износ плунжера и цилиндра глубинного насоса, износ насосных штанг. Использование копира данного вида исключает возможное зарождение усталостной трещины в теле насосных штанг благодаря возможности смещения в процессе работы контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира и тем самым возможности менять начало поворота колонны насосных штанг, что исключает повторяемость (совпадение) одной и той же траектории криволинейного движения колонны насосных штанг при многократном циклическом нагружении колонны насосных штанг.

Благодаря тому что рабочая поверхность копира выполнена криволинейной в виде вогнутой поверхности, с постоянным радиусом кривизны в поперечном сечении копира, достигается по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира непрерывное линейное приращение угла и скорости поворота колонны насосных штанг.

Возможное возникновение при использовании копира данного вида повторяемости одной и той же траектории криволинейного движения колонны насосных штанг, обусловленной при многократном циклическом ее нагружении постоянным положением начала поворота колонны насосных штанг от соприкосновения контактного выступа рычага с рабочей поверхностью копира при фиксированных длине рабочего хода полированного штока и числе качаний глубинного насоса, вызывает в значительно меньшей степени по сравнению с известными штанговращателями возможность зарождения усталостной трещины в теле насосных штанг благодаря предложенной кинематико-механической связи червячной пары, рычага и копира.

Благодаря тому что рабочая поверхность копира выполнена криволинейной в виде вогнутой поверхности с переменным радиусом кривизны в поперечном сечении копира, достигается по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира непрерывное, нелинейное приращение угла и скорости поворота колонны насосных штанг. Использование копира данного вида исключает возможное зарождение усталостной трещины в теле насосных штанг благодаря возможности смещения в процессе работы контактного выступа рычага по площади рабочей поверхности копира и тем самым возможности менять начало поворота колонны насосных штанг, что исключает повторяемость (совпадение) одной и той же траектории криволинейного движения колонны насосных штанг при многократном циклическом нагружении колонны насосных штанг.

Благодаря тому что рабочая поверхность копира выполнена криволинейной в виде выпуклой поверхности с постоянным радиусом кривизны в поперечном сечении копира, достигается по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира непрерывное нелинейное приращение угла и скоростей поворота колонны насосных штанг с достижением наибольшей интенсивности изменения углов и скоростей поворота и динамики вращения колонны насосных штанг в начале пути движения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира данного вида, повышающей степень напряжения силы врезания скребков в АСПО в начале движения колонны насосных штанг вниз, а также исключает отворачивание насосных штанг, односторонний износ плунжера и цилиндра глубинного насоса, износ насосных штанг.

Благодаря тому что рабочая поверхность копира выполнена выпуклой с переменным радиусом кривизны в поперечном сечении копира, достигается по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира непрерывное, нелинейное приращение угла и скорости поворота колонны насосных штанг с достижением наибольшей интенсивности изменения угла и скорости поворота и динамики вращения колонны насосных штанг в начале пути движения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира данного вида, повышающей степень напряжения силы врезания скребков в АСПО в начале движения колонны насосных штанг вниз, а также исключает отворачивание насосных штанг, односторонний износ плунжера и цилиндра глубинного насоса, износ насосных штанг. Использование копира данного вида исключает возможное зарождение усталостной трещины в теле насосных штанг благодаря возможности смещения в процессе работы контактного выступа рычага по площади рабочей поверхности копира и тем самым возможности менять начало поворота колонны насосных штанг, что исключает повторяемость (совпадение) одной и той же траектории криволинейного движения колонны насосных штанг при многократном циклическом нагружении колонны насосных штанг.

Выполнение рабочей поверхности копира выпукло-вогнутой обеспечивает в еще большей степени расширение выбора технологических режимов работы глубиннонасосной установки.

Благодаря тому что криволинейная рабочая поверхность копира и в вертикальном сечении выполнена криволинейной - выпуклой или вогнутой - достигается по мере перемещения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира непрерывное нелинейное приращение угла поворота колонны насосных штанг с достижением наибольшей интенсивности изменения углов поворота, скорости поворота и динамики вращения колонны насосных штанг в конце пути движения контактного выступа рычага по рабочей поверхности копира данной формы, что обеспечивает повышение степени напряжения силы срезания АСПО скребками в конце движения колонны насосных штанг вниз.

Благодаря тому что вертикальная стойка с закрепленным на ее верхнем конце копиром выполнена с возможностью регулирования ее высоты, появилась возможность установки начала поворота колонны насосных штанг и возможность ее поворота в технологически необходимом месте по высоте.

Благодаря тому что копир установлен с возможностью изменения угла наклона его рабочей поверхности по отношению к продольной оси полированного штока, то появилась возможность менять технологические режимы работы глубиннонасосной установки, т. е. устанавливать начало поворота колонны насосных штанг и интенсивность изменения угла поворота колонны.

Благодаря тому что на рабочей поверхности копира выполнены продольные канавки, обеспечивается повышение степени фиксации контактного выступа рычага в пределах рабочей поверхности копира при его перемещении по ней в процессе работы штанговращателя.

Заявляемый штанговращатель поясняется следующими чертежами.

На фиг. 1 изображена схема установки штанговращателя на скважине.

На фиг. 2 изображен общий вид корпуса штанговращателя со стороны расположения на нем рычага.

На фиг. 3 изображен вид корпуса штанговращателя сверху.

На фиг. 4 - вид А фиг. 3.

На фиг. 5 изображен копир с плоской рабочей поверхностью, расположенной под прямым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага.

На фиг. 6 изображен копир с плоской рабочей поверхностью, расположенной под острым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага.

На фиг. 7 изображен копир с вогнутой рабочей поверхностью с постоянным радиусом кривизны в поперечном сечении копира.

На фиг. 8 - то же, с переменным радиусом кривизны.

На фиг. 9 изображен копир с выпуклой рабочей поверхностью с постоянным радиусом кривизны в поперечном сечении копира.

На фиг. 10 - то же, с переменным радиусом кривизны.

На фиг. 11 изображен копир с криволинейной рабочей поверхностью в вертикальном сечении копира и с постоянным радиусом кривизны в поперечном сечении.

На фиг. 12 - то же, с переменным радиусом кривизны.

Заявляемый штанговращатель монтируется на устье нефтедобывающей скважины. Корпус 1 штанговращателя с рычагом 2 устанавливают вместо верхней траверсы канатной подвески полированного штока 3 к головке балансира станка-качалки глубиннонасосной установки и закрепляют через промежуточные втулки 4 на нижней траверсе 5, а с помощью зажима 6 соединяют с полированным штоком 3. Вертикальную цилиндрическую стойку 7 штанговращателя с закрепленным на ее верхнем конце копиром 8 устанавливают на фланце 9 колонной головки устья скважины. Стойка 7 может быть выполнена раздвижной и тем самым регулируемой по высоте (фиг. 1).

Заявляемый штанговращатель (фиг. 2 и фиг. 3) содержит корпус 1 с отверстием для полированного штока 3 глубиннонасосной установки, червячное колесо 10, установленное на подшипниках качения 11 и жестко закрепленное при помощи зажима 6 с полированным штоком 3, червячный вал 12, установленный на подшипниках качения 13 и сопряженный с червячным колесом 10, имеющим центральное проходное отверстие, в котором размещен полированный шток 3, а также два храповых колеса 14 и 15, закрепленных на противоположных концах червячного вала 12, подвижную собачку 16, взаимодействующую с храповым колесом 14, тормозную собачку 17, взаимодействующую с храповым колесом 15, и рычаг 2. Рычаг 2 имеет корпус 18 с упорным выступом 19 на нем и планку 20, имеющую утяжелитель 21 - ограничитель поворота планки 20 - на одном конце и контактный выступ 22, например, в виде ролика на другом. Планка 20 установлена на оси 23, жестко закрепленной на корпусе 18, ось 23 расположена между утяжелителем 21 и контактным выступом 22, при этом планка 20 установлена на оси 23 с возможностью вращения в вертикальной плоскости. Корпус 18 рычага 2 охватывает снаружи храповое колесо 15 и взаимодействующую с ним подвижную собачку 16, закрепленную на указанном корпусе 18. Рычаг 2 установлен на конце червячного вала 12 с возможностью вращения в вертикальной плоскости относительно червячного вала 12 и храпового колеса 15. На корпусе 1 штанговращателя выполнен ограничитель 24 поворота рычага 2 в виде упора, установленного с возможностью взаимодействия с упорным выступом 19 рычага 2. Штанговращатель имеет также жестко закрепленную на устье скважины вертикальную стойку 7, на верхнем конце которой закреплен копир 8 с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности 25 с контактным выступом 22 рычага 2. Стойка 7 выполнена с возможностью регулирования ее высоты. Копир 8 установлен с возможностью изменения угла наклона его рабочей поверхности 25 по отношению к продольной оси полированного штока 3. На рабочей поверхности 25 копира 8 выполнены продольные канавки 26.

Заявляемый штанговращатель содержит копиры с различными формами рабочей поверхности.

Общим для каждой из форм рабочей поверхности 25 копира 8 является то, что она выполнена с изменением механического сопротивления движению контактного выступа 22 рычага 2 по рабочей поверхности 25 копира 8 в процессе работы в продольном направлении от одного его края к другому, которое определено формой рабочей поверхности через расстояние между геометрическими точками каждого последующего горизонтального линейного и нелинейного рядов геометрических точек рабочей поверхности копира и продольной осью полированного штока, превышающим расстояние между продольной осью полированного штока и геометрическими точками каждого предыдущего линейного и нелинейного горизонтального рядов геометрических точек рабочей поверхности копира. Наряду с указанным соотношением расстояний геометрических точек последующего и предыдущего горизонтальных линейных и нелинейных рядов рабочей поверхности копира от продольной оси полированного штока, каждая форма рабочей поверхности копира определяется также и формой поперечного сечения рабочей поверхности каждого данного вида копира.

Заявляемый штанговращатель имеет следующие виды копиров в зависимости от формы рабочей поверхности в поперечном сечении:
- с рабочей поверхностью плоской формы, расположенной под прямым углом к плоскости вращения корпуса рычага (фиг. 5);
- с рабочей поверхностью плоской формы, расположенной под острым (фиг. 6) или тупым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага,
- с вогнутой рабочей поверхностью с постоянным радиусом кривизны в поперечном сечение (фиг. 7);
- с вогнутой рабочей поверхностью с переменным радиусом кривизны (фиг. 8);
- с выпуклой рабочей поверхностью с постоянным радиусом кривизны (фиг. 9);
- с выпуклой рабочей поверхностью с переменным радиусом кривизны (фиг. 10);
- с криволинейной рабочей поверхностью в вертикальном сечении копира с постоянным радиусом кривизны (фиг. 11);
- с криволинейной рабочей поверхностью в вертикальном сечении с переменным радиусом кривизны (фиг. 12).

Работа заявляемого штанговращателя осуществляется следующим образом.

При ходе колонны насосных штанг вниз и соответственно штанговращателя наступает момент, когда контактный выступ 22 планки 20 рычага 2 входит в соприкосновение с внешней рабочей поверхностью 25 копира 8 и обкатывает ее. При обкатывании рабочей поверхности 25 копира 8 происходит поворот рычага 2, составленного из корпуса 18 и планки 20. Подвижная собачка 16, закрепленная на корпусе 18, зацепляет корпус 18 рычага 2 с храповым колесом 14, жестко закрепленным на одном из концов червячного вала 12. Как следствие - происходит поворот полированного штока 3 и жестко связанной с ним колонны насосных штанг. При этом величину угла поворота колонны насосных штанг в скважине и интенсивность изменения угла поворота (т.е. скорость вращения колонны насосных штанг в скважине) определяют геометрические характеристики рабочей поверхности копира 8, контактирующей с выступом 22 планки 20.

При прекращении процесса обкатывания копира 8 контактным выступом 22 процесс вращения колонны насосных штанг при ходе ее вниз завершается. Корпус 18 рычага 2 под действием собственного веса и планка 20 под действием веса утяжелителя 19 возвращаются в исходное положение.

Установка на другом конце червячного вала 12 храпового колеса 15, а также взаимодействующей с ним тормозной собачки 17 предотвращает обратное вращение червячной пары и тем самым возможное возникновение динамического удара.

При ходе колонны насосных штанг вверх при соприкосновении контактного выступа 22 с копиром 8 происходит поворот планки 20 на оси 23. Величина отклонения планки 20 зависит от геометрии рабочей поверхности копира 8.

При последующем ходе подвески полированного штока 3 вверх вместе с корпусом 1 штанговращателя контактный выступ 22 рычага 2 при достижении копира 8 отклоняется вследствие выполнения рычага 2 составным и проходит его с легким касанием рабочей поверхности 25. При выходе за пределы копира 8 рычаг 2 с контактным выступом 22 - роликом - возвращается в исходное положение, определяемое утяжелителем 21, за счет его собственного веса. На этом цикл работы заявляемого штанговращателя заканчивается. Далее процесс повторяется.

Изобретение относится к глубиннонасосной добыче нефти из скважины, в частности к приспособлению для поворота на некоторый угол колонны насосных штанг. Сущность изобретения заключается в разработке штанговращателя колонны насосных штанг, который обеспечивает поворот насосных штанг с закрепленными на них скребками на некоторый угол. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки эксплуатационной скважины от асфальтосмолопарафиновых отложений в скважине при помощи скребков. 1 с. и 3 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Штанговращатель колонны насосных штанг глубиннонасосной установки, содержащий закрепленный на канатной подвеске полированного штока к головке балансира станка-качалки корпус устройства с отверстием для полированного штока, храповое колесо, подвижную собачку, находящуюся в зацеплении с соответствующими зубцами храпового колеса, рычаг, передвигающий подвижную собачку, и ограничитель поворота рычага, отличающийся тем, что в корпусе устройства дополнительно установлены червячное колесо, жестко закрепленное на полированном штоке, червячный вал, сопряженный с червячным колесом, и тормозная собачка, при этом храповое колесо закреплено на одном из концов червячного вала, на другом конце которого закреплено дополнительное храповое колесо, а тормозная собачка установлена с возможностью взаимодействия с дополнительным храповым колесом, при этом рычаг имеет корпус с упорным выступом и планку, имеющую на одном конце утяжелитель, а на другом конце - контактный выступ, при этом планка установлена с возможностью вращения в вертикальной плоскости на оси, жестко закрепленной на корпусе рычага со стороны, противоположной упорному выступу, а указанная ось расположена между утяжелителем и контактным выступом планки, при этом корпус рычага охватывает снаружи храповое колесо и установлен на конце червячного вала с возможностью вращения в вертикальной плоскости относительно червячного вала и закрепленного на нем храпового колеса, а ограничитель поворота рычага выполнен на корпусе устройства в виде упора и установлен с возможностью его взаимодействия с упорным выступом рычага, при этом устройство имеет жестко закрепленную на устье скважины вертикальную стойку, на верхнем конце которой закреплен копир с возможностью взаимодействия его рабочей поверхности с контактным выступом рычага, при этом форма рабочей поверхности копира выполнена в виде плоской поверхности, расположенной под прямым, острым или тупым углом к вертикальной плоскости вращения корпуса рычага, либо криволинейной в виде вогнутой или/и выпуклой поверхности с постоянным или переменным радиусом кривизны в поперечном сечении копира, при этом форма рабочей поверхности копиров с криволинейной рабочей поверхностью в вертикальном сечении копира выполнена в виде прямой линии либо криволинейной. 2. Штанговращатель по п. 1, отличающийся тем, что вертикальная стойка устройства выполнена с возможностью регулирования ее высоты. 3. Штанговращатель по п.1, отличающийся тем, что копир установлен с возможностью изменения угла наклона его рабочей поверхности по отношению к продольной оси полированного штока. 4. Штанговращатель по п.1, отличающийся тем, что на рабочей поверхности копира выполнены продольные канавки.