ПРОТИВООТВОРОТНАЯ КАНАТНАЯ ШТАНГА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче нефти из скважин, эксплуатируемых установками штангового глубинного насоса.
Штанговый глубинный насос (ШГН) - насос объемного типа, приводимый в действие с помощью колонны насосных штанг, передающих возвратно-поступательное движение его плунжеру от наземного привода, и предназначенный для откачки пластовой жидкости из нефтяной скважины.
Колонна насосных штанг предназначена для передачи возвратно-поступательного движения от устьевого штока к плунжеру насоса. Насосные штанги в колонне имеют на концах соосную резьбу для их последовательного соединения, преимущественно с помощью штанговых муфт.
Недостатком эксплуатации ШГН являются отвороты штанговой колонны, на ликвидацию которых требуется дополнительные трудовые и материальные затраты.
Причинами отворота штанговой колонны являются:
- возникновение крутящего момента в штангах в связи с пространственным профилем скважин;
- сжимающие усилия и спиральный изгиб.
Из уровня техники известно устройство для предотвращения отворота в составе штанговой колонны, содержащее шарнирные муфты, установленные на участках искривления скважин и в нижней части колонны, выполненные в виде стакана, и полуштанги со сферической головкой, причем полуштанга и стакан размещены относительно друг друга с запасом осевого хода и снабжены сопрягаемыми профилями с расчетным зазором в поперечном сечении, разнесенными на величину запаса хода и образующими жесткую кинематическую связь во вращательном движении между собой при появлении продольной сжимающей силы в колонне в местах установки шарнирных муфт (патент РФ №2310733, МПК Е21В 17/05, опубликовано 20.11.2007 г.). Пространственные шарниры позволяют исключить отворот штанговой колонны за счет уменьшения действия крутящего момента на резьбовых соединениях.
Недостатком данного устройства является наличие только одной степени свободы (на вращение), что не решает проблемы исключения всех изгибающих нагрузок на колонну насосных штанг.
Известна опора шаровая полированного штока ОШПШ-120 (npf-paker.ru), которая устанавливается между траверсой и зажимной муфтой полированного штока. Она состоит из верхней и нижней частей, между которыми расположены шаровые подшипники. При работе возникающий момент на отворот компенсируется движением верхней части опоры шаровой относительно нижней. Полированный шток проворачивается при ходе штанг вниз, не передавая крутящий момент траверсе головки балансира.
Недостатком данной шаровой опоры является наличие изгибающих напряжений на колонну штанг, что является одной из причин отворота штанговой колонны.
Известна канатная насосная штанга (патент РФ №2527275, МПК F04B 47/02, Е21В 17/00, опубликовано 27.08.2014 г.), передающая возвратно-поступательное движение к рабочему органу скважинного насоса, которая состоит из тела штанги и головки штанги с соединительной резьбой. При этом в качестве тела штанги используется канат закрытой конструкции с Z, X и О-образными проволоками, а в качестве головки штанги используется заделка, обеспечивающая равномерное нагружение всех проволок каната.
Недостатком данной насосной штанги является низкая надежность захвата каната, приводящая к частому обрыву штанг в связи с проворотом каната в захвате.
Техническим результатом полезной модели является предотвращение отворотов штанговой колонны, происходящих в результате возникающих напряжений при возвратно-поступательном движении колонны штанг.
Технический результат достигается противоотворотной канатной штангой, состоящей из короткого каната (длиной до 1,0 м) закрытой конструкции, на концах которого расположены муфты для соединения со штанговой колонной, каждая из которых содержит корпус с установленной в нем с возможностью скольжения втулкой, которая жестко закреплена на конце каната посредством клиновидных вкладышей, и переводник, имеющий резьбовое соединение с корпусом.
Сущность полезной модели поясняется чертежом противоотворотной канатной штанги в разрезе.
Противоотворотная канатная штанга состоит из короткого каната 1 закрытой конструкции длиной до 1,0 м, на концах которого расположены муфты, каждая из которых содержит корпус 2 с установленной в нем с возможностью скольжения втулкой 3, которая жестко закреплена на конце каната 1 посредством клиновидных вкладышей 4, и переводник 5, имеющий резьбовое соединение с корпусом 2. Посредством переводника 5 муфта соединяется со штангой 6 колонны.
Противоотворотная канатная штанга устанавливается в колонне насосных штанг в местах искривления ствола скважины или в прямолинейном участке. При возникновении крутящих и изгибающих нагрузок на колонну штанг канат имеет угол отклонения от вертикали, тем самым предотвращая изгиб колонны штанг, а также минимизирует значение крутящего момента за счет скольжения втулки 3 в корпусе 2 муфты.
Штанговая колонна работает следующим образом. При ходе вверх по всей длине колонны действуют растягивающие нагрузки. Максимальные нагрузки при ходе вверх уменьшаются за счет сокращения площади контакта колонны штанг и внутренних стенок НКТ. При ходе вниз противоотворотная канатная штанга минимизирует значение возникающего крутящего момента и уменьшает изгибающие нагрузки на колонну штанг за счет возможности отклонения от вертикали.
Применение противоотворотной канатной штанги имеет следующие преимущества:
- возможность проведения спускоподъемных операций при стандартной оснащенности бригад текущего и капитального ремонта;
- ремонтопригодность, достигаемая за счет простоты конструкции;
- экономическая эффективность.
Таким образом применение противоотворотной канатной штанги предотвращает отвороты штанговой колонны, происходящие в результате возникающих напряжений при возвратно-поступательном движении колонны штанг.