Глубинно-насосная установка Советский патент 1984 года по МПК E21B17/00 E21B43/00 

Изобретение относится к добыче нефти из скважин, в частности к штанговым глубиннонасосным установкам. Известна глубиннонасосная установка, включающая в себя станок-качалку, колонну насосных штанг, которая заканчивается на поверхности полированным штоком. Последний посредством узла подвески присоединен к головке балансира станка-качалки. Внизу колонна насосных штанг соединена с плунжером глубинного насоса 1. Недостатком этой установки является то, что в процессе откачки жидкости в колонне штанг возникают поперечные и продольные колебания колонны, что приводит к вибрации колонны, к изгибу и обрыву штанг и самопроизвольному их раскручиванию. Все это снижает надежность работы глубиннонасосной установки. Наиболее близкой к изобретению является глубиннонасосная установка, включающая станок-качалку и соединенную с узлом подвески и плунжерным насосом колонну насосных штанг с резьбовыми соединениями и с гибкими элементами, концы которых закреплены в полумуфтах 2. В известной установке возникающие при работе колонны штанг поперечные вибрации колонны снижаются за счет выполнения соединительных звеньев между штангами в виде гибких элементов, однако известная конструкция не устраняет продольные вибрации колонны, вызванные циклическими усилиями. Кроме того, известная конструкция не исключает отворачивание штанг, возникающее в колонне под действием крутящих моментов за счет контактных знакопеременных сил трения щтанг о стенки насосно-компрессорных труб. Вместе с этим при эксплуатации колонны штанг с гибкими элементами требуется установка в нижней части колонны штанги с утяжеленным гизом для исключения обрыва и изгиба гибких связей. Все это снижает надежность работы глубиннонасосной установки в делом. Целью изобретения является повышение надежности работы за счет снижения поперечных и продольных вибраций колонны штанг. Указанная цель достигается тем, что в глубиннонасосной установке, включающей станок-качалку и соединенную с узлом подвески и с плунжерным насосом колонну насосных штанг с резьбовыми соединениями и с гибкими элементами, концы которых закреплены в полумуфтах, узел подвески снабжен узлом поворота и фиксации полированного штока колонны насосных штанг, плунжерный насос имеет средство фиксации от поворота плунжера, гибкие элементы штанг выполнены из упругого материала и подкручены в направлении свинчивания резьбовых соединений колонны насосных штанг. Причем полумуфты могут образовывать полость для расположения гибкого элемента и между их близлежащими торцами установлен упругий элемент, В качестве упругого материала для гибкого элемента используют ленту из хромомарганцево-ванадиевой стали. На фиг. 1 схематично изображена предлагаемая глубиннонасосная установка; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - узел II на фиг. 1; на фиг. 5 - узел III на фиг. 1. Глубиннонасосная установка включает станок-качалку 1 и колонну насосных штанг 2, которая Вверху соединена с узлом подвески 3, а внизу - с плунжерным насосом 4 (фиг. 1). Узел подвески 3 (фиг. 1-3), связывающий головку балансира станка-качалки 1 с колонной штанг 2, содержит канаты 5, прикрепленные к нижней траверсе 6, которая посредством упоров 7 соединена с верхней траверсой 8. Узел подвески 3 снабжен узлом 9 поворота и фиксации полированного штока 10 колонны насосных штанг 2. Узел 9 поворота и фиксации выполнен из поворотного диска II, например, с пазами 12. Диск II имеет возможность вращаться относительно верхней траверсы 8. Поворотный диск 11 по конусной поверхности сопряжен с цангой 13, которая затянута гайкой 14. Полированный шток 10, а следовательно, и колонна щтанг 2 фиксируются относительно верхней траверсы 8 при помощи фиксатора 15, установленного на оси 16, которая жестко связана с верхней траверсой 8, например, при помощи сварки. Узел 9 поворота и фиксации может быть выполнен также в виде червячной пары. Тогда поворотний диск 11 представляет собой зубчатое колесо, а в качестве фиксатора 15 служит червяк. При этом червяк может быть соединен с валом электродвигателя. В этом случае может быть обеспечена любая величина закрутки колонны штанг, угол которой может меняться по величине как при ходе колонны щтанг вниз, так и при ходе колонны щтанг вверх. Гибкие элементы 17 в колонне насосных щтанг. 2 (фиг. 4) выполнены из упругого материала, например, в виде стальной ленты из хромо-марганцево-ванадиевой стали. Гибкие элементы 17 расположены в полости, образованной охватывающими их полумуфтами 18 и 19, между близлежащими торцовыми поверхностями которых установлен упругий элемент 20. Насосные штанги 2 соединены между собой и с полумуфтами 18 и 19 резьбовыми соединениями. Плунжерный насос 4 (фиг. 5) имеет средства 21 фиксации от поворота плунжера 22. В плунжере 22 глубинного насоса 4 выполнен аксиальный паз 23, а в цилиндре насоса 4 установлено устройство 21 фиксации от поворота. Зто устройство 21 фиксации введено в паз 23.

Установка работает следующим образом. Колонну штанг 2, зафиксированную от поворота в нижней части посредством устройства 21 фиксации, поворачивают при предварительно выведенном из паза 12 , фиксаторе 15 любыми известными средствами, например, ключом, и затем фиксируют путем введения фиксатора 15 в один из пазов 12 поворотного диска И. За счет изменения угла поворота диска 11, жестко соединенного с полированным штоком 10, . можно добиться любой подкрутки гибких элементов 17. В результате подкрутки гибких элементов 17 появляется постоянно действующий крутящий момент одного знака по всей длине колонны насосных щтанг 2. Be- 5 личина подкрутки гибких элементов устанавливается исходя из динамики работы колонны щтанг. Динамика работы колонны щтанг оценивается по тензограмме работы глубиннонасосной установки. Поскольку величина постоянно действующего крутя- 20 щего момента по длине насосных щтанг преосходит крутящие моменты, вызванные конактными знакопеременными силами трения щтанг о стенки насосно-компрессорных руб, тем самым полностью исключается 25 амоотворачивание щтанг.

Прн ходе балансира вверх колонна наосных щтанг 2, перемещаясь, увлекает за

собой плунжер 22 насоса 4. Гибкие элементы 17, предварительно подкрученные, придают новые упругие свойства колонне щтанг 2. Поэтому в процессе движения колонны щтанг 2 исключаются поперечные и продольные колебания. Одновременно упругие элементы 17 создают постоянно действующий крутящий момент одного знака по всей длине колонны щтанг 2 и тем самымисключается самоотворачивание щтанг 2.

При ходе балансира в них происходит деформация упругих элементов 20, установленных между торцовыми поверхностями полумуфт 18 и 19, которые охватывают гибкие элементы 17. В результате деформации упругих элементов 20 исключаются продольные вибрации колонны щтанг 2, а также не будет изгиба при ходе колонны щтанг 2 вниз гибких элементов 17.

Благодаря тому, что гибкие элементы из упругого кручения материала охвачены стаканами, между упорными торцовыми поверхностями которых установлен упругий элемент, исключается деформация гибких элементов, например изгиб, тем самым нет необходимости утяжелять колонну щтанг.

Технико-экономическая эффективность заключается в увеличении срока службы оборудования, используемого для добычи нефти.

ш

22

Фаг.

Фиг.4

(Риг.5

1. ГЛУБИННОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА, включающая станок-качалку и соединенную с узлом подвески и с плунжерным насосом колонну насосных штанг с резьбовыми соединениями и с гибкими элементами, конць которых закреплены в полумуфтах, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет снижения поперечных и продольных вибраций колонны насосных штанг, узел подвески снабжен узлом поворота и фиксации полированного штока колонны насосных штанг, плунжерный насос имеет средство фиксации от поворота плунжера, гибкие элементы штанг выполнены из упругого материала и подкручены в направлении свинчивания резьбовых соединений колонны насосных штанг. 2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что полумуфты, образуют полость для расположения гибкого элемента и между их близлежащими торцами установлен упругий элемент. 3.Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся i тем, что в качестве упругого материала для гибкого элемента используют ленту из хро(Л мо-марганцево-ванадиевой стали. N3 СХ) со