Способ установки зажима устьевого штока Советский патент 1992 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к нефтяной промышленности в частности к технике глубинно-насосной штанговой эксплуатации при удержании глубинно-насосных штанг зажимом устьевого штока во время ремонта скважин.

Известен зажим устьевого штока конструкции АэИНМИаша, состоящий из корпуса, устанавливаемого на тело устьевого штока, и клинового вкладыша с зубчатой поверхностью, контактирующий с полированной поверхностью устьевого штока.

Для установки зажима на устьевом штоке останавливают электродвигатель станка- качалки, берут последний на тормоз в положении, когда сила веса колонны штанг перевешивает вес противовесов станка-качалки, устанавливают зажим на устьевой шток и слегка освобождая тормоз станка-качалки, сажают колонну глубинно-насосных штанг на корпус устьевого сальника, при этом имеет место перегрузка станка-качалки.

Недостатком указанного способа является то, что зажим насеченной поверхностью портит полированную поверхность устьевого штока, вследствие чего имеют место случаи быстрого выхода из строя сальниковой набивки и пропуски продукции скважины с потерей нефти и загрязнения терриротиии вокруг скважины. При этом, чем больше вес глубинно-насосных штанг, т.е. глубина скважины, тем больше портится шток.

Известен зажим устьевого штока, в котором зес колонны насосных штанг удерживается не за счет вклинивания зубьев плашек зажима в тело штока, а за счет силы трения, при применении сменных плашек, обхватывающих шток по всему периметру.

Зажим рычажного действия приводится в движение для зажатия его на устьевом штоке за счет винтового ручного домкрата. Зажим не портит полированную поверхность штока.

1

сл

Однако не представляется возможным

пробовать надежность установки зажима на

шток после установки его на скважине на

1,2-1,5 рабочей нагрузки, гарантирующей

надежность установки его.

Цель изобретения -упрощение процесса пробного нагружения и сокращения времени его выполнения.

Цель достигается тем, что производят проверку установленного на устьевом штоке зажима на испытательную нагрузку согласно паспорту на 1,2 перегрузку и тем самым надежности удержания колонны глубинно-насосных штанг, сами же станком-качалкой: резким опускнаием зажима на устьевой сальник.

Так как величина динамической нагрузки при этом зависит от скорости, с которой зажим, установленный на устьевом штоке, опускается и входит в соприкосновение с корпусом устьевого сальника, то всегда можно найти, при установившемся режиме синусоидального ее изменения, такие точки на устьевом штокэ, которые обеспечат указанную перегрузку при установке на них зажима.

С другой стороны, так как оператор работает тормозным устройством, требующим определенное время торможения самого станка-качалки после удара зажима об устьевой сальник, то, если время затянется, траверса канатной подвески, пройдя нижнюю неподвижную точку и поднявшись до зажима канатной подвески, произведет динамический удар по станку-качалке и глубинно-насосным штангам снизу вверх, следовательно, зажим нужно установить как можно выше или же в тех точках, где удары незначительны, т.е. превышают 1,2 от статической нагрузки. Таким образом, для осуществления пробной нагрузки, превышающей рабочую, предварительно останавливают балансир станка-качалки, обеспечивая установку головки балансира в том числе и в верхнем положении, затем устанавливают зажим на устьевом штоке выше корпуса устьевого сальника, после чего выключают тормоз и включают двигатель, опуская устьевой шток с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз, останавливая станок-качалку.

На фиг.1 показана схема станка-качалки с обозначением основных размеров тяг, хода, высот, углов поворота кривошипа и т.д.; на фиг.2 - вид А на фиг.1 в положении установленного на устьевой шток его зажима на высоте Нудара от устьевого сальника; на фиг.З -то же, в положении соприкасания зажима устьевого штока с устьевым сальником; на фиг.4 - то же, когда зажим канатной подвески отошел от ее траверс,

Способ установки зажима 1 устьевого штока 2, соединенного канатной подвеской

Зс головкой 4 балансира 5 станка-качалки б и проходящего через корпус устьевого сальника 7 заключается в следующем. Останавливают станок-качалку б в положении, близком к верхней мертвой точке Н/пах(при

высоких станках возможно и ниже), устанавливают зажим 1 устьевого штока 2 на расстоянии Н от точки А крепления головки 4 балансира 5 к последнему до устьевого сальника 7 скважины, исходя из того, что

для данного размера станка-качалки (расстояние от устьевого сальника 7 и других фронтов), будет обеспеченно динамическая нагрузка с коэффициентом запаса т от номинального веса колонны штанг с

жидкостью (фиг.2). Растормаживают станок-качалку 6 и одновременно включают его двигатель 9, разгоняя станок-качалку по стрелке до установившегося режима работы. Опускают зажим I по стрелке II на устьевой сальник 7 и в момент соприкосновения его с корпусом устьевого сальника 7 (фиг.З) выключают электродвигатель 9 и начинают тормозить станок-качалку б, который своими траверсами канатной подвески 3 продолжает опускаться по неподвижному устьевому штоку 2 и доходит по стрелке III до своего нижнего положения (фиг.4), оторвавшись от зажима 10 канатной подвески 3. Процесс торможения осуществляют

так, что бы его время Ттор было бы не меньше времени опускания траверс канатной подвески 3 после отрыва ее от зажима 10 прохождения нижней мертвой точки и поднятия их снова по стрелке IY зажиму 10.

Для определения динамического усилия, создаваемого колонной штанг при посадке зажима 1 на корпус устьевого сальника 7, рассматриваем кинематику и динамику движения их от привода станкакачалки.

Определим длину хода точки В за время, отсчитываемое с момента прохождения кривошипа 11 через верхнее неподвижное положение, считая его началом движения

установившегося режима:

5в г(1 -cosp),

где г - подвижный радиус кривошипа 11 тригонометрического круга.

Угол поворота кривошипа может быть выражен в зависимости от времени t.

# ап

(D

где (л) - угловая скорость кривошипа.

SB r(1 -cos (Di) Ход точки А

SA r(1 -cos 0)i),(2)

„лг - п

Заменяя (о через Wy -тп

где п -число качаний станка-качалки, имеем SA-|г(Г-соЦ§)| г(1-сов),(3)

Беря первую производную пути по времени, получаем скорость установившегося

режима:

и. - d 5д arn . nt VA dt 10bsfn 10 ,

Значение сил, действующих на головку балансира в точке подвески штанг, берем без учета (из-за малости) сил трения последних о колонну НКТ при наихудшем случае, когда нижний всасывающий клапан не работает, тогда коэффициент надежности удержания зажимом колонны штанг будет:

m

P+G+L+.GVB

F+G

1+ТЩЩ5 п

где Р и G - веса колонны штанг и жидкости;

At - период удара, равны 0,12 с (определяется экспериментально).

Решая уравнение (4) относительно р,

имеем:

t - arcsin J (m-1).

Подставляя р в формулу (3), имеем: - cos arcsin ™gL(m-1)

arn

(-1)}

Таким образом, место установки зажима на устьевом штоке от точки А будет знак - берется для тригонометрической функции при нахождении угла р и подвижного радиуса г в верхнем квадранте тригонометрического круга, а наоборот):

5,

Н - НсКНскВ - SA - пНгк ИСКР

±|ril-o lf-(m-1)

где Нос и Нскв расстояния от верхнего основания рамы станка-качалки до оси качания балансира и до верхней точки корпуса устьевого сальника:

а

Sx - ход станка-качалки, равный - 2г.

Подставим в уравнение (1) значение р из уравнения (5), решив его относительно t, имеем:

10bg At arn

(m-1)

20 При этом для избежания передачи значительной динамической нагрузки на станок-качалку, а лучше всего вообще сведения ее к нулю, время торможения должно быть

25

т 9т-10 iin kgAtfm-1

топ Л - - Sin --- (171 - 1)

arn

Данные для некоторых размеров станков-качалок СКН и расположения угла

30 сведены в таблицу.

Применение данного способа позволяет просто и надежно испытать зажим устьевого штока на перегрузку непосредственно на скважине и не перегружать станок-качал35 ку в пусковом режиме.

Формула изобретения Способ установки зажима устьевого штока, соединенного канатной подвеской с головкой балансира станка-качалки и прохо40 дящего через корпус устьевого сальника, за- ключающийся в монтаже зажима на устьевом штоке и последующем его нагру- жении пробным усилием, превышающим рабочую нагрузку, отличающийся тем,

45 что, с целью упрощения процесса пробного нагружепия и сокращения времени его выполнения, предварительно останавливают балансир станка-качалки, обеспечивая остановку головки балансира в верхнем положе50 нии, затем устанавливают зажим на

устьевом штоке выше устьевого сальника,

после чего выключают тормоз и включают

двигатель, опуская устьевой шток с зажи мом до соприкосновения с устьевым саль55 ником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз, останавливая станок- качалку.

Период удара зажима об устьевой сальник, at, i

Время опускания головкт бялан сира до соприкасания зажима с у тьееым сальником (к -f в нижнем квадранте), t, с

Время опускания головки балансира после соприкасания зажима с устьевым сальника, t, . с

Расстояние оси поворота головки балансира до места установки зан има устьевого штока, И, м

О, 2 по awnorv с автоматами для свинмивания- р 58инчиеа«ия труб

0,3, 0,6 0,3; Э,5 0,, 0,1) 0,1; 0,2 0,15; 0,2

1,7; 1,9 1,7; 7,5 2,3, 3,1 1,9; 2,3 2,35; 3,1

0,65; 0,7 i l,5ii; 1,18 г,Ы, 2,85 3,08; 3,06 3,97; 3,96

Использование: относится к оборудованию для подъема жидкости из скважины с помощью штанговых скважинных насосов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что предварительно останаваливается балансир станка-качалки, обеспечивая остановку головки балансира в верхнем положении, затем устанавливают зажим на устьевом штоке, выше устьевого сальника, после чего выключают тормоз станка-качалки и включают двигатель, Опуская устьевой шток с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз, останавливая станок-качалку. 1 табл., 4 ил.

Фиг. 2

Фиг.З

Фиг.Ь