Штанговая колонна

Изобретение относится к технике добычи нефти и скважинному оборудованию и может быть использовано при добыче нефти штанговыми глубинными насосами из скважин с любым профилем ствола. Технический результат - повышения надежности и долговечности щтанговой колонны в наклонно направленных и искривленных скважинах. Штанговая колонна содержит насосные штанги и глухие муфты, а также шарнирные муфты. Шарнирные муфты выполнены в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной на конце конической расточкой, устанавливаемой внутри стакана на уровне его внутренней расточки, и штока, размещенного в осевом отверстии опорной втулки с зазором и выполненного с присоединительной к колонне штанг резьбой на одном конце. Шарнирные муфты снабжены упором, жестко связанным со вторым концом штока и размещенным во внутренней расточке стакана с радиальным зазором, и втулкой, установленной на штоке и размещенной во внутренней расточке стакана, один торец которой выполнен с плоской поверхностью, а второй торец - со сферической поверхностью, причем сферический торец с конической расточкой опорной втулки образует пространственный шарнир, а плоский торец с плоским торцом упора образует упорный подшипник скольжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике механизированной добычи нефти, а именно к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использовано при эксплуатации скважин с любым профилем его ствола.

Известна штанговая колонна (Патент РФ №2310733, опубл. 20.11.2007 г.), состоящая из штанг и глухих муфт, а также шарнирных муфт, которые выполнены в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной конической расточкой, размещенной внутри стакана на уровне его расточки, и штока со сферической головкой, которая кинематически связана с конической расточкой опорной втулки, тело размещено в осевом отверстии опорной втулки с зазором, причем шток и опорная втулка снабжены сопрягаемыми профилями, разнесенными на величину запаса осевого хода.

Недостатками такой конструкции являются низкая надежность и работоспособность из-за действия ударных нагрузок, возникающих при возвратно-поступательном движении колонны штанг из-за рассогласования скоростей отдельных интервалов колонны вследствие запасов осевого хода их относительно друг друга, и больших сил и моментов сил трения, препятствующих повороту в азимутальном и зенитном направлениях, а также вращению вокруг оси колонны, с интенсификацией износа из-за суммирования этих перемещений в одной кинематической паре «коническая расточка опорной втулки - сферическая головка штока», приводящих в агрессивной и абразивной скважинной среде к быстрому выходу из строя рабочих поверхностей пары трения.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является штанговая колонна (Патент РФ №2124109, опубл. 27.12.1998 г.), состоящая из штанг, глухих муфт, а также шарнирных муфт, установленных по длине колонны на участках искривления скважин и в нижней части колонны и выполненных 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 (штока) 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 (штока) размещено в осевом отверстии опорной втулки с радиальным зазором.

Недостатком такой колонны является то, что в кинематической паре «коническая расточка разрезной опорной втулки - сферическая головка полуштанги» одновременно существуют три вращательных движения вокруг трех координатных осей, что приводит к большим относительным перемещениям рабочих поверхностей этой кинематической пары, сопровождающейся интенсивным их износом в агрессивной и абразивной среде с увеличением моментов сил трения и, соответственно, снижением надежности и работоспособности.

Целью изобретения является повышение надежности и работоспособности колонны штанг.

Сущность изобретения состоит в том, что в штанговой колонне, состоящей из штанг, глухих муфт, а также шарнирных муфт, которые выполнены в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной на конце конической расточкой, устанавливаемой внутри стакана на уровне его внутренней расточки, и штока, размещенного в осевом отверстии опорной втулки с зазором и выполненного с присоединительной резьбой к колонне штанг на одном конце, согласно изобретению шарнирная муфта снабжена упором, жестко связанным со вторым концом штока и размещенным во внутренней расточке стакана с радиальным зазором, и втулкой, установленной на штоке и размещенной во внутренней расточке стакана, один торец которой выполнен с плоской поверхностью, а второй со сферической поверхностью, причем сферический торец с конической расточкой опорной втулки образуют пространственный шарнир, а плоский торец с плоским торцом упора образует упорный подшипник скольжения.

На чертеже представлена штанговая колонна.

Она состоит из насосных штанг 1, глухих штанговых муфт (не показаны), шарнирных муфт, включающих стакан 2 с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, опорную втулку 3, с конической расточкой на торце, жестко связанную со вторым концом стакана 2, штока 4 с присоединительной к колонне штанг резьбой на одном конце, упор 5 с плоским торцом, жестко закрепленным на втором конце штока 4, и втулку 6 со сферическим и плоским торцами.

Штанговая колонна работает следующим образом. Нагрузка от ниже расположенных штанг и столба жидкости передается на шток 4 и последовательно через упор 5, втулку 6, опорную втулку 3 и стакан 2 расположенной выше части колонны штанг. При этом за счет кинематической пары «коническая расточка опорной втулки 3 - сферический торец втулки 6» стакан 2 со штангами и шток 4 поворачиваются относительно друг друга на величину изменения азимутального и зенитного углов на данном интервале ствола скважины, минимизируя изгибающий момент, действующий на штангу из-за минимального момента трения в этой паре. Кинематическая пара «плоский торец втулки - плоский торец упора», образующие подшипник скольжения, проворачиваются относительно друг друга вокруг осей, благодаря чему крутящий момент, возникающий в одном интервале колонны штанг, в частности за счет пространственной кривизны скважины, практически не передается на соседний интервал из малого момента трения в этой паре, а, следовательно, минимизируется в обоих интервалах. Благодаря минимизации изгибающих и крутящих моментов в штангах и передачи части относительного перемещения от пары «коническая расточка опорной втулки - сферический торец втулки» упорному подшипнику скольжения, образованному парой «плоский торец втулки - плоский торец упора 2 с уменьшением износа рабочих поверхностей пар, повышается надежность и работоспособность шарнирных муфт и всей колонны штанг.

Положительный эффект при использовании предлагаемой штанговой колонны достигается за счет того, что шарнирная муфта обеспечивает гибкость колонны в осевом направлении, за счет чего исключаются напряжения изгиба, и свободное вращение относительно друг друга штанг, соединяемых этой муфтой, что исключает возникновение и передачу крутящего момента на колонну штанг в целом.

Предлагаемое изобретение может быть использовано в скважинах с любым профилем ствола, в которых штанговая колонна совершает возвратно-поступательное движение.

Штанговая колонна, состоящая из штанг, глухих муфт, а также шарнирных муфт, которые выполнены в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной на конце конической расточкой, устанавливаемой внутри стакана на уровне его внутренней расточки, и штока, размещенного в осевом отверстии опорной втулки с зазором и выполненного с присоединительной к колонне штанг резьбой на одном конце, отличающаяся тем, что шарнирная муфта снабжена упором, жестко связанным со вторым концом штока и размещенным во внутренней расточке стакана с радиальным зазором, и втулкой, установленной на штоке и размещенной во внутренней расточке стакана, один торец которой выполнен с плоской поверхностью, а второй торец - со сферической поверхностью, причем сферический торец с конической расточкой опорной втулки образует пространственный шарнир, а плоский торец с плоским торцом упора образует упорный подшипник скольжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано для шарнирного соединения насосных штанг в штанговых глубинных насосах, эксплуатируемых в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к устройствам для направленного бурения. Техническим результатом является создание компактной системы бурения скважины, содержащей универсальный шарнир с высокой несущей способностью.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при добыче нефти штанговыми насосами. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных скважин, к частности в наклонных и горизонтальных скважинах, в качестве шарнирного соединения труб, скважинного инструмента или скважинного оборудования.

Изобретение относится к бурению скважин станками вращательного бурения, а именно к шарнирным соединениям бурового инструмента. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к соединению насосных штанг и штанговых муфт, и может быть использовано для штанговых глубинных насосов в качестве защитного и предохранительного устройства.

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

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к защите насосно-компрессорных труб (НКТ) и насосных штанг от износа из-за трения друг от друга. .

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к защите насосно-компрессорных труб (НКТ), обсадной и штанговой колонны и снижению упругих деформаций в опасных сечениях спускаемой установки погружного центробежного насоса (УПЦН) в интенсивно искривленных скважинах.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к конструкциям насосных штанг, и может быть использовано при добыче нефти скважинными штанговыми насосами.

Группа изобретений относится к области исследования, передачи данных и электроэнергии в буровых скважинах. Система содержит электроприводной скважинный прибор, спусковую колонну гибких труб, прикрепленную к скважинному прибору, для размещения скважинного прибора в пустотелом стволе скважины, трубу-кабель, размещенную внутри колонны гибких труб и функционально связанную со скважинным прибором.

Изобретение относится к бурению скважины, в частности к соединительным устройствам для использования совместно с бурильной колонной, и может быть использовано для передачи сигналов по электромагнитному каналу связи.

Изобретение относится к средствам для защиты резьбовых концов трубных компонентов, в частности трубных компонентов, предназначенных для бурения или разработки углеводородных скважин и т.п.

Группа изобретений относится к способу установки и эксплуатации жесткой трубы и к установке, применяемой для осуществления указанного способа. Согласно способу установки и эксплуатации жесткой трубы, один из концов указанной основной трубы спускают с плавучей опоры или судна на поверхности до уровня, находящегося ниже уровня моря, для подсоединения к погруженному подводному оборудованию, и основную трубу держат в таком погруженном состоянии в течение заданного периода времени.

Изобретение относится к электробуровой технике, а именно к бурильным трубам, оснащенным кабельной линией. Технический результат - повышение надежности секции токоподвода к электробуру.

Группа изобретений относится к уплотнениям кольцевого зазора между двумя плотно прилегающими элементами. Технический результат – расфиксация опорного кольца с выходом из конфигурации для удаления уплотнительного кольца из кольцевой канавки.

Изобретение относится к средствам передачи сигналов из скважины на поверхность, и может быть использовано при передаче сигналов по акустическому каналу связи. Техническим результатом является снижение потери акустического сигнала в скважине.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации добывающих скважин, оборудованных установками штанговых насосов, в том числе винтовых для центрирования штанг и защиты труб.

Изобретение относится к ударно-поворотному разведочному бурению. Технический результат – улучшение жесткости и промывки резьбовой бурильной штанги.

Изобретение относится к скважинным телеметрическим системам, используемым при бурении скважин, а именно к трубе с проводной линией, такой как бурильная труба, которая приспособлена для передачи данных и/или энергии между одним или несколькими участками внутри ствола скважины и поверхностью.

Изобретение относится к технике добычи нефти и скважинному оборудованию и может быть использовано при добыче нефти штанговыми глубинными насосами из скважин с любым профилем ствола. Технический результат - повышения надежности и долговечности щтанговой колонны в наклонно направленных и искривленных скважинах. Штанговая колонна содержит насосные штанги и глухие муфты, а также шарнирные муфты. Шарнирные муфты выполнены в виде стакана с внутренней расточкой и присоединительной резьбой для штанги на одном конце, опорной втулки, жестко связанной со вторым концом стакана и снабженной на конце конической расточкой, устанавливаемой внутри стакана на уровне его внутренней расточки, и штока, размещенного в осевом отверстии опорной втулки с зазором и выполненного с присоединительной к колонне штанг резьбой на одном конце. Шарнирные муфты снабжены упором, жестко связанным со вторым концом штока и размещенным во внутренней расточке стакана с радиальным зазором, и втулкой, установленной на штоке и размещенной во внутренней расточке стакана, один торец которой выполнен с плоской поверхностью, а второй торец - со сферической поверхностью, причем сферический торец с конической расточкой опорной втулки образует пространственный шарнир, а плоский торец с плоским торцом упора образует упорный подшипник скольжения. 1 ил.

Наверх