Способ установки зажима устьевого штока

 

Использование: относится к оборудованию для подъема жидкости из скважины с помощью штанговых скважинных насосов . Сущность изобретения: способ заключается в том, что предварительно останаваливается балансир станка-качалки , обеспечивая остановку головки балансира в верхнем положении, затем устанавливают зажим на устьевом штоке, выше устьевого сальника, после чего выключают тормоз станка-качалки и включают двигатель, Опуская устьевой шток с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз, останавливая станок-качалку. 1 табл., 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ю|)5 F 04 В 47/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4724693/29 (22) 31.07.89 (46) 30.07.92, Бюл. М 28 (71) Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт потехнике безопасности (72) Б.А.Кирш (56) Рустамов M.Ñ. и др, Вопросы определения рациональной конструкции зажима полированного штока. За технический прогресс, 1970, М 9.. (54) СПОСОБ УСТАНОВКИ ЗАЖИМА УСТЬЕВОГО ШТОКА (57) Использование . относится к оборудованию для подъема жидкости из скважины с

Изобретение относится к нефтяной промышленности в частности к технике глубинно-насосной штанговой эксплуатации при удержании глубинно-HacocHblx штанг зажимом устьевого штока во время ремонта скважин.

Известен зажим устьевого штока конструкции АэИНМИаша, состоящий из корпуса, устанавливаемого на тело устьевого штока, и клинового вкладыша с зубчатой поверхностью, контактирующий с полированной поверхностью устьевого штока.

Для установки зажима на устьевом штоке останавливают электродвигатель станкакачалки, берут последний на тормоз в положении, когда сила веса колонны штанг перевешивает вес противовесов станка-качалки, устанавливают зажим на устьевой шток и слегка освобождая тормоз станка-качалки, сажают колонну глубинно-насосных штанг на корпус устьевого сальника, при этом имеет место перегрузка станка-качалки.

„„Я „„1751401 А1

2 гюмощью штанговых скважинных насосов. Сущность изобретения: способ заключается в том, что предварительно останаваливается балансир станка-качалки, обеспечивая остановку головки балансира в верхнем положении, затем устанавливают зажим на устьевом штоке, выше устьевого сальника, после чего, выключают. тормоз станка-качалки и включают двигатель, опуская устьевой шток с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз, останавливая станок-качалку. 1 табл., 4 ил.

Недостатком указанного способа является то, что зажим насеченной поверхностью портит полированную поверхность устьевого штока, вследствие чего имеют место случаи быстрого выхода из строя сальниковой набивки и пропуски продукции скважины с потерей нефти и загрязнения терриротиии вокруг скважийы. При этом, чем больше вес глубинно-насосных штанг, т.е. глубина скважины, тем больше портится шток.

Известен зажим устьевого штока, в котором вес колонны насосных штанг удерживается не за счет вклинивания зубьев плашек зажима в тело штока, а за счет силы трения, при применении сменных плашек, обхватывающих шток по всему периметру.

Зажим рычажного действия приводится в движение для зажатия его на устьевом штоке за счет винтового ручного домкрата, Зажим не портит полированную поверхность штока.

1751401

Однако не представляется возможным опробовать надежность установки зажима на шток после установки его на скважине на

1.2-1,5 рабочей нагрузки, гарантирующей надежность установки его, Цель изобретения — упрощение процесса пробного нагружения и сокращения времени его выполнения.

Цель достигается тем, что производят проверку установленного на устьевом штоке зажима на испытательную нагрузку со. гласно паспорту на 1,2 перегрузку и тем самым надежности удержания колонны глубинно-насосных штант, сами же станком-качалкой: резким опускнаием зажима на устьевой сальник.

Так как величина динамической нагрузки при этом зависит от скорости, с которой . зажим, установленный на устьевом штоке, опускается и входит в соприкосновение с корпусом устьевого сальника, то всегда можно йайти, при установившемся режиме синусоидального ее изменения, такие точки на устьевом штоке, которые обеспечат указанную перегрузку при установке на них зажйма.

С другой стороны, так как оператор работает тормозным устройством, требующим определенное время торможения самого станка-качалки после удара зажима обустьевой сальник, то, если время затянет-. ся; траверса канатной подвески, пройдя нижнюю неподвижную точку и поднявшись до зажима канатной подвески, произведет динамический удар по станку-качалке и глубинно-насосным штангам снизу вверх, следовательно, зажим нужно установить как можно выше или же в тех точках, где удары незначительны, т.е. превышают 1,2 от статической нагрузки, Таким образом, для осуществления пробной нагрузки, превышающей рабочую, предварительно останавливают балансир станка-качалки, обеспечивая установку головки балансира в том числе и в верхнем положении, затем устанавливают зажим на устьевом штоке выше корпуса устьевого сальника, после чего выключают тормоз и включаютдвигатель, опуская устьевой шток с зажимом до соприкосновения с устьевым сальником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз, останавливая станок-качалку.

На фиг.1 показана схема станка-качалки с обозначением основных размеров тяг, хода, высот, углов поворота кривошипа и т,д.; на фиг.2 — вид А на фиг.1 в положении установленного на устьевой шток его зажима на высоте Hygapa от устьевого сальника; на фиг.З -то же, в положении соприкасания зажима устьевого штока с устьевым сальником; на фиг.4 —. то же, когда зажим канатной подвески отошел от ее траверс.

Способ установки зажима 1 устьевого штока 2, соединенного канатной подвеской

3 с головкой 4 балансира 5 станка-качалки 6 и проходящего через корпус устьевого саль-. ника 7 заключается в следующем. Останав-. ливают станок-качалку 6 в положении, .: близком к верхней мертвой точке Н х(при высоких станках возможно и ниже), устанавливают зажим 1 устьевого штока 2 на расстоянии Н от точки А крепления головки 4 балансира 5 к последнему до устьевого сальника 7 скважины, исходя иэ Toro, что

10 для данного размера станка-качалки (расстояние от устьевого сальника 7 и других фронтов), будет обеспеченно динамическая нагрузка с коэффициентом запаса т от номинального веса колонны штанг с

15 жидкостью (фиг.2). Растормаживают ста20

Для определения динамического усилия, создаваемого колонной штанг при посадке зажима 1 на корпус устьевого сальника 7, рассматриваем кинематику и динамику движения их от привода станка40

50 качалки.

Определим длину хода точки В за время, отсчитываемое с момента прохождения кривошипа 11 через верхнее неподвижное положение, считая его началом движения установившегося режима:

Зв= r(1 — cosp), где r — подвижный радиус кривошипа 11 тригонометрического круга.

Угол поворота кривошипа может быть выражен s зависимости от времени t .

$=69t нок-качалку 6 и одновременно включают его двигатель 9, разгоняя станок-качалку по стрелке!до установившегося режима работы, Опускают зажим! по стрелке И на усть- .

25 евой сальнйк 7 и в момент соприкосновения его с корпусом устьевого сальника 7 (фиг.3) выключают электродвигатель 9 и начинают тормозить станок-качалку 6, который своими траверсами канатной подвески 3 про30 должает опускаться по неподвижному устьевому штоку 2 и доходит по стрелке ill да своего нижнего положения (фиг.4), оторвавшись от зажима 10 канатной подвески 3.

Процесс торможения осуществляют

35 так, что бы его время Ттрр было бы не меньше времени опускания траверс канатной подвески 3 после отрыва ее от зажима 10 прохождения нижней мертвой точки и поднятия их снова по стрелке IY зажиму 10.

1751401 (2) д Яд агй м

VA = — = — sin— д т 10Ь 10

P+G+ Ve

P+G

P+G. =1+ япр, ЭГП (4) где а — угловая скорость кривошипа.

Яв = г(1 — cos о)т)

Ход точки А

SA = — г(1 — cos cot), а лп и

Заменяя й) через 1О- = —.д где n — число качаний станка-качалки, имеем а . nt a

Ь

Яд = — г(1 — cos — ) = — г(1 — совр), (3)

10 b

Беря первую производную пути по времени, получаем скорость установившегося режима:

Значение сил, действующих на головку балансира в точке подвески штанг, берем без учета (из-за малости) сил трения последних о колонну НКТ при наихудшем случае, когда нижний всасывающий клапан не работает, тогда коэффициент надежности удержакия зажимом колонны штанг будет: где Р и 6 — веса колонны штанг и жидкости;

At — период удара, равны 0,12 с (определяется экспериментально).

Решая уравкение (4) относительно р, имеем: у = arcs(n g (m — 1), (5) Подставляя р в формулу (3), имеем:

Яд = — rt1 -cos агсэ!и . (m — 1)) = а 10bg At

Ь am а r fl — (rr 1ВЬЯ Л 1 1(m — 1) )) Таким образом, место установки зажима на устьевом штоке от точки А будет знак

"-" берется для тригонометрической функции при нахождении угла р и подвижного радиуса r в верхнем квадранте тригонометрического круга, а — "+" наоборот):

SA

Н) = Нск — Нскв SA + — = Нск — Нскр

5r)1 — cos (— - — (m — 1)) } а < zr 19)г)Л1 где Нск и Нскв расстояния от верхнего основания рамы станка-качалки до оси качания балансира и до верхней точки корпуса

10 устьевого сальника;

Sx — ход станка-качалки, равный — 2г, а

Ь

Подставим в уравнение (1) значение р из уравнения (5), решив его относительно

15 t, имеем:

t = — arcsin

10 10bg At и агп (rn — 1}

20 При этом для избежания передачи значительной динамической нагрузки на станок-качалку, а лучше всего вообще сведения ее к нулю, время торможекия должно быть

25 . 10 bgAt

Ттоп <2t = — sin (rn — 1) дГП

Данные для некоторых размеров станков-качалок СКН и расположения угла

30 усведены в таблицу.

Применение данного способа позволяет просто и надежно испытать зажим устье- . вого штока на перегрузку непосредственно на скважине и не перегружать станок-качал35 ку в пусковом режиме.

Формула иэоб рете ния

Способ установки зажима устьевого штока, соединенного канатной подвеской с головкой балансира станка-качалки и прохо40 дящего через корпус устьевого сальника, заключающийся в монтаже зажима на устьевом штоке и последующем его нагружекии пробным усилием, превышающим рабочую нагрузку, отличающийся тем, 45 что, с целью упрощения процесса пробного нагружекия и сокращения времени его выполнения, предварительно останавливают балансир станка-качалки, обеспечивая остановку головки балансира в верхнем положе50 нии, затем устанавливают зажим на устьевом штоке выше устьевого сальника, после чего выключают тормоз и включают двигатель, опуская устьевой шток с зажимом до соприкосновения с устьевым саль55 ником, а затем отключают электродвигатель и включают тормоз. останавливая станоккачалку.

1 751401

Расчетная ф рмуля

Ст.знги-качзпки

Наименование

СНН7-615 СКНЗ-915 (СКН5- 18 12 ) СКН10-2 115 (СКН 10-3012

15; 12

15; 1О

12; Э 15; 12

12; 9

Радиус крияошипа (наиболь- ший), г

0,445

0,74

0,86

0,295

1,16

Длина заднего плеча балансира, Ь, м

0,74

1,5

2,5

2,75

3,5

Длина переднего плеча балансира, а, н

0,74

4,5

3,0

1,5

3,3

4.8

2,375

3,707

3,9

Полное время опускания головки балансира, t„, с

Yri

2; 2,5

2; 3

7,5; 3,3

2; 2,5

2,5; 3,3

° .0,3 (уто «1лется по месту) 0,3

1,2

9 9

Период удара зажниа об устьевой сальник, ас, с

10 — агс вти ° п. — (m-1) О, 3, 0,6

1,7;1,9 17;75 23; 3,1 1,9;23 2,35; 3,1 г„ -с

Число качаний балансира, мин, и

Расстояние от верха раны до оси качания балансира, Н,„, н

Расстояние от верхнего основания рамы до верхнего устьевого сальника, Н„, M

Коэффициент надежности удерwàíèa зажимом колонны штанг, ш, м/с

Венное тяготение, К, м/с

Время опускания головкт балансира до соприкасания зажина с устьевым сальником (к .Р в нижнем квадранте), t, с

Время опускания головки балансира после соприкасания зажима с устьевым сальника, с,, с

Расстояние оси поворота головки балансира до места установки зажима устьевого штока, Н, н

Н-Н... + в ь 1 0,65; 074

0,12 по аналоги с автоматани дпя свинчиваниярвзвинчивания труб

0,3; 3,5 0,7; 0,4 0,1; 0,2 0,15; 0,2

1,54; 1,18 2,86; 2,85 3,08; 3,06 3,97; 3,96

1751401

Составитель S.Кирш

Редактор Т.Лазоренко Техред М.Моргентал

Корректор Н.Милюкова

Заказ 2674 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-ЗЬ, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101