НАСОСНАЯ ШТАНГА

Изобретение относится к нефтепромысловому машиностроению и предназначено для использования при механизированном способе добычи нефти из скважины с применением штанговой глубиннонасосной установки.
Известны насосные штанги, которые свинчивают в штанговую колонну, передающую возвратно-поступательное или вращательное движение от точки подвеса штанги поверхностного привода к плунжеру глубинного насоса. Штанга представляет собой тело круглого сечения, на концах которого имеются участки с резьбой для присоединения соединительных элементов. Штанги соединяются между собой муфтами в штанговую колонну. В соответствии с ГОСТ 13877-80 изготавливаются штанги номинальными диаметрами по телу 13 мм (ШН13), 16 мм (ШН16), 19 мм (ШН19), 22 мм (ШН22), 25 мм (ШН25), 29 мм (ШН29) и длинами от 610 до 9140 мм. Для соединения штанг одинаковых размеров выпускают соединительные муфты, а штанг разных размеров - переводные муфты. Штанги поставляют с навинченными на один конец муфтами. Недостатком известных штанг является то, что влияние изгибающих моментов может быть значительно, особенно для нижней части колонны, что в свою очередь ведет к росту числа обрывов.
Известна, наиболее близкая по назначению, насосная штанга (RU 2185492 С2, 20.07.2002), состоящая из тела цилиндрической формы и головок, включающих резьбу с упорным буртом, профилированную часть для захвата ключом и опорный бурт. На головках штанги выполнен второй опорный бурт, расположенный от первого на расстоянии, равном сумме высоты корпуса штангового элеватора и длины резьбы штанг. Недостатком прототипа является то, что из-за разницы диаметров погружного насоса и штанги наблюдается потеря устойчивости в нижней части колонны насосных штанг до касания с насосно-компрессорными трубами и возникновение изгибающих напряжений приводящих к последующему отказу штанг.
Технической задачей изобретения является повышение надежности и долговечности штанговой колонны.
Указанная техническая задача достигается тем, что в насосной штанге включающей тело штанги, головок штанг по обоим концам, упорного бурта, квадрата под штанговый ключ, опорного бурта, согласно предложенному изобретению конструкция тела насосных штанг выполнено конической формы и может быть использована в качестве первой штанги колонны.
Техническим результатом изобретения будет снижение изгибающего напряжения и частоты колебаний, действующих в нижней части колонны насосных штанг. Как следствие, система становится динамически более устойчива и повышается надежность нижней части колонны насосных штанг.
На фиг.1 представлена схема нижней части колонны наклонно-направленной скважины с использованием конусной насосной штанги.
На фиг.2 изображена предложенная насосная штанга. 1 - Штанговый глубинный насос; 2,5 - штанговая муфта; 3 - тело штанги конической формы; 4 - насосно-компрессорные трубы, головки штанг - 6, установленные с двух сторон на концах; опорного бурта - 7,8; квадрата - 9, резьбового соединения 10.
Насосная штанга работает следующим образом.
С помощью резьбового соединения 10 (фиг.2), имеющегося на штанговой головке 6 (фиг.2), предложенная насосная штанга одним концом с помощью муфты 2 (фиг.1) соединяется с плунжером насоса, другим концом посредством муфты 5 (фиг.2) с насосной штангой, соединяется в колонну.
С помощью колонны насосных штанг осуществляется связь между приводом и глубинным штанговым насосом для обеспечения процесса добычи нефти с использованием штанговой скважинной насосной установки. В процессе работы штанговой скважинной насосной установки колонна насосных штанг совершает возвратно-поступательные движения с величиной хода и частотой, соответствующими режиму работы привода.
Штанга конической формы предназначена для снижения изгибающих напряжений в колонне за счет уменьшения радиального зазора между штангой и внутренней поверхностью насосно-компрессорных труб. По концам тела штанги выполнены головки, имеющие специальную присоединительную резьбу, квадрат под штанговый ключ, плавные переходные участки, опорный бурт под штанговый элеватор, опорный бурт под муфту.
Варианты исполнения конусных насосных штанг, исходя из необходимости обеспечения прочностных характеристик по ГОСТ 13877-96 и обеспечения необходимого зазора между телом штанги и внутренней полостью насосно-компрессорных труб для прохождения продукции скважины, приводится в таблице 1.
Таблица 1
Насосная штанга (заявленная конструкция)
Условное обозначение вариантов исполнения
Меньший номинальный диаметр по телу, d1 (мм)
Больший номинальный диаметр по телу d2 (мм)
Диаметр опорного бурта D1, (мм)
Диаметр опорного бурта D2, (мм)
ШНК 16×51
16,0
50,8
31,0
31,8
ШНК 19×51
19,0
50,8
35,7
38,1
ШНК 22×51
22,0
50,8
38,1
41,3
ШНК 25×51
25,0
50,8
48,4
50,8