МУФТА ГИБКАЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию для добычи нефти и газа из наклонно-направленных и искривленных скважин, в частности для соединения насосных штанг между собой, с полированным штоком или насосом.
Известна муфта для соединения насосных штанг (патент №29956, МПК Е21В 17/043, дата публ. 10.06.2003 г.), содержащая корпус с резьбой на внутренней поверхности и кольцевыми проточками, выходящими на торцевые поверхности корпуса, в котором в зоне расположения проточек выполнены прорези с образованием кольцевых, упругих лепестков.
Недостатками известной муфты являются:
- низкая эксплуатационная надежность, обусловленная тем, что колонна насосных штанг, соединенная известной муфтой, при движении в наклонных скважинах по эксплуатационной колонне будет испытывать трение с внутренней поверхностью эксплуатационной колонны в местах искривления скважины, что приводит к протирам эксплуатационной колонны, преждевременному износу и обрыву самих насосных штанг;
- самопроизвольное отворачивание насосных штанг в местах соединения с муфтой, обусловленное вращательно-поступательными движениями насосных штанг в процессе работы в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), что приводит к разрушению целостности колонны насосных штанг и отказу работы установки штангового насоса.
Известна канатная насосная штанга (патент RU №2527275, МПК Е04В 47/02, дата публ. 27.08.2014 г.), взятая в качестве прототипа, передающая возвратно-поступательное движение и продольное усилие от поверхностного привода к рабочему органу скважинного штангового насоса, состоящая из тела штанги и головки штанги с резьбой, в качестве тела штанги используется канат закрытой конструкции с Z, X и O-образными проволоками, а в качестве головки штанги используется заделка, обеспечивающая равномерное нагружение всех проволок каната, при этом на конце заделок штанги расположена резьба, обеспечивающая соединение с насосом, полированным штоком или колонной штанг.Заделка канатной насосной штанги включает корпус, первую и вторую конические втулки, клиновые вкладыши, расположенные между втулками, зажимную гайку, вкрученную в верхнюю часть корпуса, при этом в конец каната, расположенный в заделке, вставлены стальные клинья, в нижней части корпуса расположена дополнительная втулка с внутренней резьбой, в которую в ввинчена стопорная гайка, выполненная с возможностью предотвращения выхода стальных клиньев из конца каната, конец каната ниже клиновых вкладышей выполнен с бандажом для предотвращения раскручивания и распушения проволок каната.
Недостатками известной канатной насосной штанги являются:
- низкая эксплуатационная надежность, обусловленная тем что при работе устройства, в местах соприкосновения канатной штанги, выполненной в виде каната закрытой конструкции с Z, X и О-образными металлическими проволоками, с металлической поверхностью колонны НКТ возникает пара трения металл-металл, что приводит к протирам эксплуатационной колонны, преждевременному износу и обрыву самих штанг;
- низкая надежность устройства в виду сложности конструкции заделки, обеспечивающей закрепление каната (наличие двух конических втулок, клиновых вкладышей, зажимной гайки, стальных клиньев, бандажа);
- самопроизвольное отворачивание насосных штанг в местах соединения с головкой канатной штанги, обусловленное жестким соединением внутренней сборки заделки с корпусом заделки, что при вращательно-поступательном движении насосных штанг в процессе работы в колонне (НКТ) приводит к отказу работы насосной установки в целом.
Задача полезной модели - разработка муфты гибкой для установки штангового глубинного насоса простой и надежной конструкции.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в муфте гибкой для установки штангового глубинного насоса, содержащей канат из проволок, головки в виде заделки, обеспечивающей равномерное нагружение всех проволок каната, на концах заделок каната расположена резьба, обеспечивающая соединение с насосом, полированным штоком или колонной штанг, заделка включает корпус, в котором установлена коническая втулка для закрепления конца каната, упорный элемент, установленный в торце каната, в корпусе установлена втулка с внутренней резьбой, в которую ввинчен стопорный элемент, выполненный с возможностью предотвращения выхода упорного элемента из торца каната, согласно полезной модели, наружная поверхность каната содержит слой покрытия из износостойкого синтетического материала, при этом заделка снабжена зажимным элементом, выполненным в виде цангового зажима, установленного в корпусе с возможностью взаимодействия с конической втулкой, первой шайбой, свободно установленной в буртике корпуса, второй шайбой, свободно установленной между конической втулкой и втулкой с внутренней резьбой.
Выполнение на наружной поверхности каната слоя покрытия из износостойкого синтетического материала позволяет уменьшить трение между гибкой муфтой и колонной НКТ, исключить износ каната гибкой муфты, что позволяет снизить вероятность обрыва колонны насосных штанг, исключить преждевременный износ колонны НКТ, в целом повысить надежность работы установки штангового глубинного насоса.
Покрытие каната муфты гибкой слоем из износостойкого синтетического материала обеспечивает высокую прочность конструкции, предотвращает попадание скважинных жидкостей и химических элементов в структуру каната, что повышает срок службы каната, надежность устройства в целом.
Введение в устройство свободно установленной первой шайбы в буртике корпуса и второй шайбы, свободно установленной между конической втулкой и втулкой с внутренней резьбой, позволяет осуществлять проворот корпуса заделки вместе с жестко соединенной втулкой с внутренней резьбой и ответной соединительной частью насосных штанг, что предотвращает самопроизвольный отворот насосных штанг в процессе работы в местах их соединения с гибкой муфтой.
Технический результат достигается также тем, что упорный элемент заделки выполнен в виде стального клина, что увеличивает площадь контакта при взаимодействии со стопорным элементом, повышает надежность устройства.
Соответствие заявленной полезной модели критерию промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения муфты гибкой.
На фиг. 1 приведен общий вид муфты гибкой для установки штангового глубинного насоса, на фиг. 2 - сечение А-А каната муфты, на фиг. 3 - головка (заделка) гибкой муфты в разрезе.
Муфта гибкая содержит канат 1 из проволок, покрытый слоем 2 (фиг. 1, 2) из износостойкого синтетического материала на основе полиуретана, головки 3 и 4, выполненные в виде заделки, обеспечивающей равномерное нагружение всех проволок каната, на конце заделок каната расположена резьба 5, обеспечивающая соединение с насосом, полированным штоком или колонной штанг.
Головка муфты гибкой (фиг. 3) состоит из корпуса 6, выполненного с буртом 7, с упором в который свободно установлена шайба 8, зажимной элемент 9, выполненный в виде цангового зажима, служащего для удержания каната 1, коническая втулка 10, внутри которой с помощью стального клина 11 заделан конец каната 1. В корпусе 6 установлена втулка 12 с внутренней резьбой, в которую вкручен стопорный элемент 13, выполненный в виде стального винта. В корпусе 6 заделки между конической втулкой 10 и втулкой 12 свободно установлена шайба 14. Шайбы 8 и 14 выполнены из высокопрочного композитного материала с низким коэффициентом трения, например, из армированного полиэфирэфиркетона. Шайбы 8 и 14, установленные в корпусе 6 заделки, служат для свободного проворота корпуса 6 вместе с жестко соединенной втулкой 12 и ответной соединительной частью насосных штанг, предотвращая самопроизвольный отворот насосных штанг в месте соединения с головкой муфты.
Муфта гибкая для установки штангового глубинного насоса работает следующим образом.
Сборку муфты гибкой производят следующим образом. На отрезанный конец каната 1 надевают корпус 6 заделки, первую композитную шайбу 8, цанговый зажим 9, коническую втулку 10 и вторую композитную шайбу 14. В корпус 6 с помощью резьбового соединения устанавливают втулку 12 с внутренней резьбой с применением фиксирующего герметика. Конец каната 1 заделывают в конической втулке 10 с помощью стального клина 11, который забивают в зазор между проволоками в торец каната 1. Стопорный элемент 13 вкручивают во втулку 12 с применением фиксирующего герметика для предотвращения выхода стального клина 11 из распушенного конца каната 1.
При нагружении каната 1 коническая втулка 10 давит на цанговый зажим 9, который обжимает тело каната, удерживая его. Коническая втулка 10 удерживается в корпусе 6 втулкой 12. Стопорный винт 13 предотвращает выход стального клина 10 из торцевого конца каната 1.
Длина каната 1 муфты гибкой может быть различной. Муфта гибкая может быть установлена в месте интенсивного набора кривизны скважины, может соединять полированный шток с плунжером штангового насоса, а также обеспечивать соединение насосных штанг между собой.
При эксплуатации наклонно-направленных скважин и скважин с большой интенсивностью набора кривизны предложенная муфта гибкая для установки глубинного штангового насоса надежна в работе, существенно снижает вероятность обрыва штанг, обеспечивая при этом повышение эффективности эксплуатации скважины.