Вертлюг устьевой для добычи нефти полыми штангами

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области нефтяного машиностроения, а именно к способам и техническим средствам для добычи нефти с помощью установок штанговых глубинных насосов (УШГН).
Уровень техники.
Известен способ добычи при помощи полых штанг (В.И. Кудинов. Основы нефтепромыслового дела. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, Удмуртский Госуниверситет, 2004, с. 339-341). При данном способе продукция пласта протекает на поверхность через полости в штангах, отвод и гибкий рукав, и выводится в приемный трубопровод. Колонну полых штанг подвешивают при помощи вертлюжка к канатной подвеске. Так же применяется способ, при котором через полость штанг для промывки скважины подается жидкость, пар или реагент (патент RU 2505708 С1 Скважинная штанговая насосная установка), здесь вместо отвода применен промывочный вертлюг.
Во время работы от насоса и штанг в скважине возникает крутящий момент, воздействующий на штанги. При жестком соединении полых штанг с рукавом через отвод возникают проблемы скручивания канатной подвески с гибким рукавом, обрыв и отворот штанг, и нет возможности установить штанговращатель.
При соединении с помощью промывочного вертлюга проблема скручивания канатной подвески, обрыва и отворота штанг не решается, так же укорачивается полезный ход полированного штока и возникает необходимость использования переходников, так как промывочный вертлюг не приспособлен для установки на траверсу привода ШГН и для соединения с полым устьевым штоком.
Известен штанговращатель патент СССР № 101458, содержащий корпус с крышкой, имеющей узел соединения с колонной штанг, рукоятку с узлом соединения с балансиром станка-качалки, и червячный механизм преобразования возвратно-поступательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращение колеса. Штанговращатель обеспечивает вращение штанг и предотвращает их отворот.
Прототипом является вертлюг для буровых работ, применяемый для удержания на весу бурильного инструмента при его вращении с одновременной прокачкой раствора по внутреннему каналу бурильной трубы (Е.И. Бухаленко. Нефтепромысловое оборудование. Справочник. М.: Недра, 1990, с. 222-223).
Раскрытие предлагаемого технического решения.
Задачей, на решение которой направлена данная модель, является уменьшение отворотов и обрывов колонны полых штанг, и скручиваний канатной подвески.
Поставленная цель достигается благодаря тому, что известная конструкция вертлюга, применяемого в бурении и капитальном ремонте скважин, содержащая корпус, крышку с отводом, опорный подшипник, ствол, уплотнительный элемент между вращающимся стволом и неподвижным корпусом. Адаптирована для применения на подвеске привода ШГН, и подвешивания полых штанг.
Вертлюг устьевой предназначен для удержания колонны полых штанг с возможностью свободного или принудительного вращения, и одновременной откачкой продукции пласта или закачкой агента в пласт через полости штанг и вертлюга.
Принудительное вращения устьевого вертлюга может осуществляется механическим приводом, как например штанговращатель, гидроприводом или электроприводом.
Описание чертежей
На фигуре 1 представлен устьевой вертлюг-штанговращатель установленный на траверсе привода ШГН, на фигуре 2 устьевой вертлюг с разрезом, на фигуре 3 вертлюг-штанговращатель с разрезом.
В схеме приняты следующие обозначения:
1 - Вертлюг устьевой
2 - Динамометр
3 - Траверса
4 - Шток устьевой полый
5 - Канатная подвеска
6 - Корпус
7 - Ствол
8 - Крышка
9 - Уплотнение
10 - Подшипник
11 - Рычаг
12 - Вал червячный
13 - Колесо зубчатое
Осуществление полезной модели.
Имеется разработанная конструкция вертлюга устьевого и вертлюга-штанговращателя.
Вертлюг устьевой фигура 2 состоит из корпуса 6, в котором на упорном подшипнике 10 установлен ствол 7. В крышке 8 установлено уплотнение 9 отделяющее полость подшипника от полости с протекающей жидкостью, имеется отверстие для присоединения гибкого рукава. К стволу при помощи резьбы присоединяется полый устьевой шток. Вертлюг устьевой устанавливается на поверхность траверсы или динамографа. На корпусе вертлюга имеются проушины для предотвращения проворота. Вертлюг устьевой обеспечивает свободное вращение штанг, что исключает воздействия скручивающего момента.
Отличие вертлюга-штанговращателя фигура 3 от вертлюга устьевого заключается в наличии механизма принудительного вращения, состоящего из зубчатого колеса 13 установленного на стволе, червячного вала 12 и рычага с храповым механизмом.