УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВИНЧИВАНИЯ И РАЗВИНЧИВАНИЯ НАСОСНЫХ ШТАНГ

Полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли промышленности, а именно к средствам механизации спускоподъемных операций насосно-компрессорных труб в сочетании с насосными штангами.
Известно устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг (патент RU №2204010 С2, Е21В 19/16, опубл. 10.05.2003). Штанговый захват на участке между контрключом и наружными выступами снабжен поворотной наружной втулкой с жестко связанным с последней внутренним центратором. Поворотная наружная втулка и внутренний центратор имеют открытый зев под насосную штангу и установлены с возможностью фиксации поворота относительно штангового захвата. Наружные выступы штангового захвата относительно пазов стойки выполнены самоустанавливающимися. В качестве привода вращения штанг использован подвесной трубный ключ с гидромотором, снабженный сменными подвижной и неподвижной челюстями. Захватная рабочая поверхность челюстей выполнена под квадрат насосной штанги.
Недостатком данного устройства является то, что в процессе свинчивания и развинчивания штанг подвесной трубный ключ необходимо устанавливать строго на уровне квадрата, подлежащей свинчиванию и развинчиванию насосной штанги для совмещения ее квадрата с рабочей поверхностью плашки, расположенной на неподвижной челюсти ключа. Этот процесс требует высокой точности подвода ключа к штанге, что в промысловых условиях трудно выполнимо. При неточном захвате штанги, совмещение ее квадрата с рабочей поверхностью плашки происходит в динамике под действием осевых нагрузок в самом начале операции свинчивания и развинчивания, что приводит к выходу из строя оборудования. Кроме того, при использовании подвесного трубного ключа для свинчивания и развинчивания штанг необходима замена челюстей под захват штанги. Все эти операции требуют значительных затрат рабочего времени.
Известно устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг при спуско-подъемных операциях (патент RU №2243349 C1, E21B 19/16, опубл. 27.12.2004). Устройство содержит привод вращения насосных штанг в виде механического ключа с водилом, штанговый ключ, контрключ, стойку с узлом крепления ее к устьевому оборудованию и штанговый захват. Имеется ограничитель крутящего момента при свинчивании штанг. Штанговый захват имеет открытый продольный паз под насосную штангу, посадочные пояски, внутренний из которых выполнен в соответствии с формой посадочного места на штанговой головке, а наружный - в соответствии с формой аналогичного места на стойке. Форма посадочного места на штанговой головке соответствует форме высадки на головке насосной штанги. На штанговом захвате под насосную штангу выполнен открытый поперечный паз, переходящий в открытые продольные пазы, образуемые в результате поворота штангового захвата относительно расположенной в его поперечном пазу насосной штанги в плоскости расположения последней поворотной пары до совпадения осей ее составляющих. Шарнирный откидной контрключ установлен на стойке с возможностью фиксации и последующего ограниченного поворота вокруг стойки. Ограничитель крутящего момента при свинчивании штанг содержит горизонтальный вал, расположенный в отверстии, выполненном в водиле на уровне действия рукоятки штангового ключа. Внутренний, по отношению к водилу, конец горизонтального вала снабжен зацепом под рукоятку штангового ключа, а наружный - радиальным рычагом. На конце радиального рычага имеется, по крайней мере, один из пружинно-шариковых узлов предохранительной шариковой муфты,  имеющей возможность взаимодействия с расположенным на водиле кулачком и возврата в исходное положение. Зона действия рукоятки штангового ключа оснащена направляющими, установленными на водиле.
Недостатком данного устройства является то, что в процессе свинчивания и развинчивания штанг используется специальный привод вращения штанг в виде механического ключа с водилом, на котором устанавливается все устройство. А используемые в последнее время подвесные трубные ключи с гидроприводом для данного устройства требуют значительных затрат для установки, что в промысловых условиях трудно выполнимо. Кроме того, при использовании подвесного трубного ключа для свинчивания и развинчивания штанг необходима замена челюстей под захват штанги. Все эти операции требуют значительных затрат рабочего времени.
Наиболее близким по техническому решению является устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг (патент RU №99533 U1, Е21В 19/16, опубл. 20.11.2010). Устройство включает привод вращения штанг, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват с открытым зевом под насосную штангу, снабженный поворотной наружной втулкой и контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию. Новым является то, что устройство снабжено ключом-переходником, установленным на штанге над ее резьбовым концом, выполненным в виде цельного цилиндра, один торец которого имеет проходящий внутрь по центру скругленный паз для штанги, который переходит по боковой поверхности цилиндра в наклонный винтовой паз, ширина которого равна диаметру штанги, затем винтовой паз на боковой поверхности цилиндра переходит в квадратный паз, ширина которого равна диаметру головки насосной штанги, а внутри цилиндра квадратный паз переходит в скругленный прямоугольный паз, затем в квадратный паз как внутри цилиндра, так и на его боковой поверхности, захватная рабочая поверхность которого выполнена под квадрат насосной штанги, а на торце цилиндра со стороны квадратного паза выполнено седло для фиксации насосной штанги.
Недостатком данного устройства является то, что в процессе свинчивания и развинчивания штанг подвесной трубный ключ необходимо устанавливать строго на цилиндрической части ключа-переходника, подлежащей свинчиванию и развинчиванию насосной штанги для совмещения с рабочей поверхностью плашки. В процессе работы есть вероятность выпадения ключа-переходника после отворота штанги.
Задачей полезной модели является обеспечение надежности и универсальности устройства, повышение производительности труда при проведении спускоподъемных операций насосных штанг.
Поставленная задача решается тем, что устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг, включает привод вращения штанг, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват и насадку штанговую с открытым зевом под насосную штангу, снабженные с пазами, выполненными соответствующими головке штанговой. В нижней части штангового захвата расположены четыре наружных выступа со скосом для зацепления под определенным углом, выполненные под соответствующие пазы стойки. Стойка крепится к устьевому оборудованию. Штанговый захват и насадка штанговая снабжены предохранительными втулками.
Предлагаемое устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг поясняется чертежом, где представлен общий вид предлагаемого устройства в разрезе.
Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг содержит трубный ключ с гидромотором (не показан), штанговый захват 6 с пазами под муфтовую головку 7 насосной штанги в верхней части, с открытым зевом под насосную штангу 2, снабженный предохранительной поворотной втулкой 5 и наружными четырьмя выступами 4 в нижней части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке 3. Стойка 3 крепится к устьевому оборудованию 1. Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг снабжен насадкой штанговой 9, устанавливаемым на штанге над ее резьбовым концом 8. В насадке штанговой 9 выполнены пазы, соответствующие конфигурации резьбовой части головки штанги. Для закрепления насадки штанговой 9 в штанге 2, в верхней части ее, имеется предохранительная поворотная втулка 10.
Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг работает следующим образом. После спуска в скважину колонны насосно-компрессорных труб (не показаны), необходимо спустить колонну насосных штанг с насосным оборудованием. Плунжер вставного насоса (не показан) соединяют с насосной штангой 2. На муфтовую головку 7 надевают штанговый захват 6, для этого открывают зев штангового захвата 6 путем перемещения вверх и поворота предохранительную поворотную втулку 5, насаживают на муфтовую головку 7 насосной штанги, таким образом, чтобы квадрат штанги 2 вошел в зацепление с внутренним квадратным пазом штангового захвата 6. Фиксируют насосную штангу в заданном положении путем поворота предохранительной поворотной втулки 5 штангового захвата закрытием паза и перемещением ее в нижнее положение, а на штанговый захват - трубный элеватор (не показан), подвешенный на крюк подъемника. После этого насос со штангой спускают в скважину через стойку 3, на которую садится штанговый захват 6. Штанговый захват 6 центрируется и фиксируется зацепами 4 относительно стойки 3, придав колонне штанг 2 вращательное движение на закручивание при зацеплении. Элеватор снимают со штангового захвата 6 и надевают на другой (второй) штанговый захват, предварительно надетый на очередную насосную штангу, которая своим резьбовым концом 8 устанавливается в муфту 7. Для заворота резьбового конца 8 в муфту 7 на головку насосной штанги подлежащей свинчиванию насаживают насадку штанговую 9. Насадка штанговая 9 подводится к телу насосной штанги, открывается зев путем поворота предохранительной втулки 10, насаживается на головку насосной штанги, таким образом, что квадрат штанги входит в зацепление с внутренним квадратным пазом насадки штанговой 9. Фиксируется насосная штанга в заданном положении путем поворота предохранительной втулки 10 насадки штанговой 9 до установки ее в нижнем положении. Подвесной трубный ключ (не показан), отрегулированный на расчетный крутящий момент, подводится к насадке штанговой 9 и захватывает челюстями (не показан) за его наружную поверхность, идентичной телу насосно-компрессорной трубы, после чего трубный ключ включается в режим зажатия и вращения. Насадка штанговая 9 вращается вместе со штангой, в результате чего резьбовой конец 8 штанги вворачивается в муфту 7.
Использование предлагаемого устройства в подземном ремонте скважин позволит повысить надежность устройства, увеличит производительность труда за счет быстрого захвата штанги. Универсальность устройства обеспечивается за счет того, что наружная поверхность насадки штанговой выполнена под размер плашек трубного ключа при переменных значениях внутренних пазов под определенный размер насосной штанги, таким образом, трубный ключ применяется и для работы с насосными штангами.