Штанговая колонна

 

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин, преимущественно искривленных штанговыми скважинными насосами. Изобретение решает задачу повышения надежности и долговечности штанговой колонны в наклонно направленных и искривленных скважинах. Сущность изобретения заключается в том, что известная штанговая колонна, включающая насосные штанги и глухие муфты, снабжена шарнирными муфтами, установленными по длине колонны на участках искривления скважин и в нижней части колонны, выполненными в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, разрезной опорой втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной конической расточкой, размещенной внутри стакана на уровне его расточки, и полуштанги со сферической головкой, размещенной в расточке стакана и кинематически связанной одновременно с конической расточкой разрезной опорной втулки и торцем штанги, ввернутой в резьбовой конец стакана, а тело полуштанги размещено в осевом отверстии разрезной опорной втулки с радиальным зазором. 2 ил.

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано при эксплуатации скважин, преимущественно искривленных, штанговыми скважинными насосами.

Известна колонна штанг, состоящая из штанг конечной длины, соединенных между собой с помощью глухих муфт (ГОСТ 13877-80). Недостатком такой колонны является ненадежность и недолговечность ее работы в искривленных скважинах из-за перегиба штанг и вызываемых этим дополнительных напряжений изгиба в зоне перехода от тела штанг к участку повышенной жесткости, состоящему из головок соединяемых штанг и муфты.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является штанговая колонна, состоящая из собственно штанг, глухих муфт и "устройства для соединения насосных штанг" (Авт. св. N 474599, Б.И. N 23, 1975 ), устанавливаемых только в нижней части колонны, испытывающей сжатие при ходе вниз, и состоящих из нижней полумуфты, снабженной штоком с полусферической головкой и ограничителем осевого перемещения, размещенными в окне, которое выполнено в верхней полумуфте. Недостатком такой колонны является низкая надежность и недолговечность работы на участках искривления скважин из-за дополнительных напряжений изгиба в штангах в зонах перехода тела штанги в головку при соединении с помощью глухих муфт и в зонах перехода от штока к ограничителю осевого перемещения в "устройствах для соединения насосных штанг" при ходе вверх за счет эксцентричного приложения растягивающей нагрузки. Недостатками такой колонны, размещаемой в колонне труб с ограниченными внутренними диаметрами, являются также большие диаметральные размеры штанговой колонны в местах установки. "Устройства для соединения насосных штанг", ухудшающие гидродинамику потока откачиваемой жидкости, низкая нагрузочная способность колонны из-за ослабления поперечных сечений окнами, нетехнологичность изготовления.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности штанговой колонны в наклонно направленных и искривленных скважинах.

Сущность изобретения заключается в том, что известная штанговая колонна, включающая насосные штанги и глухие муфты, согласно изобретению снабжена шарнирными муфтами, установленными по длине колонны на участках искривления скважин и в нижней части колонны, выполненными в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанг на одном конце, разрезной опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной конической расточкой, размещенной внутри стакана на уровне его расточки, и полуштанги со сферической головкой, размещенной в расточке стакана и кинематически связанной одновременно с конической расточкой разрезной опорной втулки и торцом штанги, ввернутой в резьбовой конец стакана, а тело полуштанги размещено в осевом отверстии разрезной опорной втулки с радиальным зазором.

На фиг. 1 представлена штанговая колонна, на фиг. 2 - узел А.

Штанговая колонна состоит их насосных штанг 1, глухих штанговых муфт 2 и шарнирных муфт 2, включающих стакан 4 с внутренней расточкой 5 и присоединительной резьбой 6, разрезную опорную втулку 7 с конической расточкой 8, жестко связанную со стаканом 4, полуштангу 9 со сферической головкой 10, размещенной в расточке 5 стакана 4 и кинематической связанной одновременно с торцем штанги 1, ввернутой в стакан 4, и с конической расточкой 8 разрезной опорной втулки 7. Между телом полуштанги 9 и осевым отверстием разрезной опорной втулки 7 имеется расчетный радиальный зазор 11.

Штанговая колонна работает следующим образом. При ходе вверх по всей длине колонны действуют растягивающие усилия, которые передаются от штанги к штанге через глухие 2 и шарнирные 3 муфты, причем в шарнирных муфтах, установленных в зонах искривления, усилие от веса столба жидкости и расположенной ниже части колонны штанг через сферическую головку 10 полушатанги 9, самоустанавливающейся по касательной к искривленному участку скважины, передается конической расточке 8 разрезной опорной втулки 7 и далее стакану 4 и выше расположенной штанге. При ходе вниз растянутая часть колонны работает идентично, а в нижней части, испытывающей усилия сжатия, эти усилия через сферическую головку передаются непосредственно торцу расположенной выше штанги, причем между ними обеспечивается точечный контакт.

Положительный эффект при использовании предлагаемой штанговой колонны достигается за счет исключения в ней напряжений изгиба на искривленных участках скважины в течение всего цикла работы, а в нижней - в течение хода вверх. При ходе вниз напряжения изгиба в сжатой части колонны значительно уменьшаются или исчезают полностью за счет передачи части сжимающей силы через стаканы стенкам насосно-компрессорных труб. Уменьшаются и удельные давления на контакте муфт с трубами, а следовательно, и износ за счет увеличения длины контакта.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в любых искривленных и наклонно направленных скважинах, в которых штанговая колонна совершает возвратно-поступательное движение.

Формула изобретения

Штанговая колонна, включающая насосные штанги и глухие муфты, отличающаяся тем, что она снабжена шарнирными муфтами, установленными на участках искривления скважин и в нижней части колонны и выполненными в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, разрезной опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной конической расточкой, размещенной внутри стакана на уровне его расточки, и полуштанги со сферической головкой, размещенной в расточке стакана и кинематически связанной одновременно с конической расточкой разрезной опорной втулки и торцом штанги, ввернутой в резьбовой конец стакана, а тело полуштанги размещено в осевом отверстии разрезной опорной втулки с расчетным радиальным зазором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2