УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ВСТАВНОГО СКВАЖИННОГО НАСОСА
ATTACHMENT ASSEMBLY OF INSERT PUMP

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче нефти с помощью скважинных штанговых насосов, может использоваться в качестве узла механического крепления вставного скважинного штангового насоса в колонне насосно-компрессорных труб.
Известна замковая опора вставного скважинного штангового насоса по а.с. №11232843, F04B 47/02, 1986, содержащая опорную муфту с внутренней цилиндрической поверхностью. В опорной муфте установлены замковый элемент с наружной цилиндрической поверхностью и уплотнитель. Опорная муфта и замковый элемент имеют взаимодействующие конические поверхности. Уплотнитель выполнен в виде колец с продольными ребрами на наружной поверхности. Недостаточная надежность крепления замкового элемента в опорной муфте из-за цилиндрического выполнения их сопрягающихся поверхностей может привести к расфиксации при подъеме или спуске вставного насоса в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ).
Известна замковая опора вставного скважинного насоса по а.с. №1040218, F04B 47/02, 1983, содержащая муфту с кольцевой выточкой и опорный переводник. В муфте выполнены радиальные отверстия, в которых размещены фиксирующие шары, удерживаемые ограничительным элементом, и седло с уплотнительным ниппелем. Замковая опора снабжена опорной втулкой и размещенной в ней подвижной головкой. С подвижной головкой связана резьбовая втулка с ограничительным выступом. Недостатком является сложность конструкции, сложность монтажа устройства и установки насоса в колонну насосно-компрессорных труб.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбран патент РФ на изобретение №2436997, F04B 47/02, 2011. Замковая опора вставного скважинного насоса содержит опорную муфту с внутренней цилиндрической поверхностью и посадочным конусом. В муфте с натягом установлен замковый элемент. Замковый элемент снабжен резьбой и уплотнителем в виде цилиндрической втулки. Уплотнитель установлен на резьбе замкового элемента. Недостатком является сложность монтажа устройства, обусловленная необходимостью обеспечения натяга между элементами и применения резьбовых соединений на трубных длинномерных конструкциях, недостаточная надежность соединения.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности крепления насоса в колонне НКТ, повышение технологичности сборки и установки узла его крепления.
Технический результат обеспечивается тем, что в узле крепления вставного скважинного насоса, включающем муфту с внутренней цилиндрической поверхностью и конусным участком, посадочный цилиндр насоса с ответным конусным участком, согласно изобретению, на наружной поверхности посадочного цилиндра насоса выполнен кольцевой уступ, в котором установлено фрикционное кольцо, взаимодействующее с внутренней цилиндрической поверхностью муфты и герметично поджатое уплотнительным кольцом, наружный диаметр фрикционного кольца превышает внутренний диаметр муфты на величину не более 1 мм.
Технический результат обеспечивается за счет того, что между наружной поверхностью посадочного цилиндра насоса и внутренней поверхностью муфты имеется фрикционное кольцо, установленное в кольцевом уступе посадочного цилиндра. За счет того, что наружный диаметр фрикционного кольца больше внутреннего диаметра муфты, фрикционное кольцо жестко фиксируется внутри цилиндрической поверхности муфты, повышая надежность крепления насоса в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ). Разница в диаметрах фрикционного кольца и муфты составляет не более 1 мм и зависит от типоразмера конкретного насоса. Данным размером - сотыми и десятыми миллиметров определяется усилие срыва конкретного насоса. Фрикционное кольцо удерживает насос от перемещений посредством силы трения. Фрикционное кольцо ограничено от перемещений вниз торцом кольцевого уступа посадочного цилиндра насоса, вверх - навинченным корпусом клапана насоса. Фрикционное кольцо жестко фиксирует насос в муфте от перемещений вверх и вниз, тогда как взаимодействие муфты и посадочного цилиндра посредством только конусных участков обеспечивает упор, препятствующий перемещению насоса только вниз.
Технологичность сборки и установки узла достигается за счет того, что данная конструкция позволила исключить большое количество соединяемых деталей, сократить количество резьбовых соединений труб. Под фрикционным кольцом выполнена канавка для размещения уплотнительного кольца, которое герметизирует кольцевое пространство между цилиндрической поверхностью кольцевого уступа посадочного цилиндра и фрикционным кольцом. Наружный диаметр фрикционного кольца чуть больше внутреннего диаметра муфты, и при установке узла под действием массы колонны штанг фрикционное кольцо сжимается, проходит через цилиндрическое отверстие муфты до упора наружной конусной поверхности насоса во внутренний конус муфты. Фрикционное кольцо при этом жестко фиксируется внутри муфты. Применение резинового уплотнительного кольца под фрикционным кольцом позволило облегчить процесс установки посадочного цилиндра в муфту. Срывается насос перемещением вверх с заданным усилием. Для облегчения захода в муфту и выхода из нее фрикционное кольцо может быть выполнено с конусными участками с двух концов, или с выпуклой наружной поверхностью.
На фигуре 1 представлен вид вставного скважинного штангового насоса с узлом крепления.
На фигуре 2 представлен узел крепления вставного скважинного насоса.
Скважинный вставной насос содержит шток плунжера 1, цилиндр 2, плунжер 3, нагнетательный клапан 4, всасывающий клапан 5, посадочный цилиндр 7. В уступе посадочного цилиндра установлено фрикционное кольцо 8, поджатое уплотнительным кольцом 9. В колонне НКТ установлена взаимодействующая с посадочным цилиндром насоса 7 муфта 6.
В кольцевую канавку посадочного цилиндра 7 устанавливают уплотнительное кольцо 9, в кольцевое углубление посадочного цилиндра 7 устанавливают фрикционное кольцо 8. Соединяют с помощью резьбы посадочный цилиндр 7 с корпусом всасывающего клапана 5, установленного на нижнем конце вставного штангового насоса. Фиксирующее фрикционное кольцо 8 изготавливают из материала Монель (НМЖМЦ 28-2,5-1,5), который представляет собой медно-никелевый сплав с высокой твердостью, прочностью и пружинными свойствами. Устанавливают в муфту 6 посадочный цилиндр 7 в сборе с насосом. Муфта 6 вмонтирована в колонну НКТ на заданной глубине, необходимой для установки насоса. Разница в диаметрах фрикционного кольца и муфты составляет не более 1 мм и зависит от типоразмера конкретного насоса. Опускание насоса производят до упора конусного участка посадочного цилиндра 7 в поверхность ответного конусного участка муфты 6. При этом происходит поджатие уплотнительного кольца 9 и сжатие фрикционного кольца 8 под действием массы колонных штанг и за счет свойств материала Монель. Фрикционное кольцо 8 при этом жестко фиксируется внутри муфты 6. Происходит надежное закрепление вставного скважинного штангового насоса в колонне насосно-компрессорных труб. Кроме того, уплотнительное кольцо 9 служит для герметизации фиксирующего кольца 8 относительно посадочного цилиндра 7. Срывают насос перемещением вверх с заданным усилием. Для облегчения захода в муфту 6 и выхода из нее фрикционное кольцо 8 выполнено с концевыми конусными участками с двух сторон. Применение поджатого фрикционного фиксирующего кольца 8 позволяет с помощью простой надежной конструкции гарантированно обеспечить то усилие срыва, которое необходимо. Наружный диаметр фрикционного кольца 8 выбирают исходя из расчетного усилия срыва насоса. На какое усилие срыва рассчитан диаметр кольца 8, при том усилии и произойдет срыв насоса с муфты 6, в отличие от других видов фиксирующих устройств. Фиксирующие устройства, выполненные в виде цанги или конуса и т.д., срабатывают при нагрузке от 250 до 400 кг при срыве. Такие насосы часто срываются из-за небольшого приклина. За счет выполнения фрикционного кольца 8 из материала Монель насос можно устанавливать и срывать несколько раз без повреждений фрикционного кольца 8, и при этом усилие срыва кардинально меняться не будет.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить надежность крепления насоса в колонне НКТ, повысить технологичность сборки и установки узла в колонну НКТ.