Динамометр для регистрации усилий в колонне штанг

 

м™зво т1 и . °, г 1 llllgra :ö " áÃ;

rIN

И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик пп720136

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свид-BY— (22) Заявлено 28.11.77 (21) 2547385/22-03 (51) М. Кл

Е 21 В 19/08

Е 21 В 45/00 с присоединением заявки ¹вЂ”

Гасударственный комитет (23) Приоритет— (53) УДК 622.243. .5.082 (088.8) Опубликовано 05.03.80 Вюллетечь ¹ 9

Дата опубликования описания !5.03.80 по лелем изобретений и аткрытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Комаров, Л. И. Локшин, В. А. Опалев, Б. В. Пугачевский и Г. А. Чазов (71) Заяви е аявитель

Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (54) ДИНАМОМЕТР ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ УСИЛИЙ В КОЛОННЕ

ШТА1- Г

Изобретение относ,;тся к технике исследования работы штанговых глубинно-насосных установок в процессе их эксплуатации.

Известны гидравлические динамографы, которые включаются в узлы канатной подвески колонны штанг. Указанные динамографы включают в себя силоизмерительное устройство и самописец. Силоизмерительное устройство включается между траверсами узла канатной подвески штанг и состоит из двух рычагов, в верхний из которых встроена гидравлическая мессдоза. Усилия, дейст вующие в полированном штоке колонны штанг, воспринимаются мессдозой, преобразуются в ней в давление жидкости, которое передается на самописец. гдс записывается в виде динамограммы (1! .

Однако гидравлические динамографы могут быть установлены для регистрации усилий только в наземной части колонны штанг (в районе канатной подвески и полированнс1го штока), в то время как для правильного подбора колонны штанг необходимо знать величину и характер осевых нагрузок (растягивающие или сжимающие), действующих на всей длине колонны штанг.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является динамограф для регистрации усилий в колонне штанг, содержащий корпус, жестко связанный с колонной штанг, измерительный поршень, расположенный в измерительной полости, раоочпй поршень, жестко связанный с тягой и регистрирующий блок (2) .

Однако известный динамограф позво<о ляет фиксировать усилия в колонне штанг только в течение очень короткого, периода времени, пока ведется запись диаграммы.

Диаграмма записывается за один двойной ход колонны штанг, что по времени составляет не более полминуты. С учетом того, что

15 для контроля записывают несколько диаграмм, не более 5 штук (они накладываются при записи одна на другую), время регистрации усилий в колонне штанг известным динамографом составляет всего

2 — 3 мин.

После этого колонна штанг должна разбираться для подъема динамографа на поверхность. Это приводит к непроизводительным затратам времени на монтаж и демон720136 таж колонны штанг. Кроме того, поскольку срок непрерывной эксплуатации:<олонны штанг значительно больше времени исследований„не исключена возможность воздействия на колонну штанг нагрузок, значительно превышающих нагрузки, зафиксированные динамографом.

Цель изобретения -- ш1в !1«v! IIie точности измерения за счет увеличения периода регистрации усилий в колонне 1!1Танг.

Поставленная цель достигается тем, что динамометр снабжен приспособлением для фиксации тяги, пружиной и обратным клапаном установленным в измерительной полости, причем тяга подпружинена и размещена. внутри корпуса, а фиксирующее припособление выполнено в виде входящих в зацепление друг с другом колец со скошенными конта„"; ирующими поверхностями, которые закреплены на тяге и корпусе.

Благодаря тому, что любое осевое уси. !ИЕ В КОЛОННЕ ШТЯНГ. ПРСВЫI!аю!ЦРР В! ollitrVj ну предыдущей нагрузки, через упругие элсмснты и тягу передастся в регистрируюгций блок заявляемого устройства где фиксируется положением пустотелого штока двоснного поршня, а при отсут тви1! акого усилия взаимодействие разрез ных 11ружинных колец тяги и фиксирующих колец корпусd Обеспечивает работу динамометра в колонне идентично жесткой штанге, достигается совмещение непрерывной эксплуатации колонны штанг в течение дл:!тельного периода времени с одновременной регистрацией максималь1гого усилия в колонне штанг за этот же период.

На фиг. изображен пред„1агаемый динамометр, продольный ра=,ðåç; ;на фиг. 2 и 3— y3eë 1 фиГ. 1.

Динамометр включа T- сборный корпус 1, жестко связанный одним концом с коло11ной штанг, тягу 2, один ко! .Рц которой жестко связан с колонной штанг, а,пругой введен концентрично внутрь корпуc;: 1 и динамометра со свободного его конц11. Динамометр содержит также упругие элемен1ы 3, расположенные между выступами корпуса

1 и Выступами тяГи 2. КО лплРкт ъ пр Гих элементов 3 с обоих торцов снабж! и опорными кольцами 4. На введенном в корпус конце тяги 2 установлены фиксирова1шые в осевом направлении разрезиые пружинные кольца 5, которые взаимодействуют с фиксирующими кольцами 6, жест кс связанными с корпусом 1 динамометр:1. Кольца 5 и 6 имеют скошенные контактирующие поверхности. Динамометр содержит также ,1оршень 7 и измерительный сдвоенный поршень 8, взаимодействую1цие между собой через жидкость полости A. Диаметр сдвоенного поршня 8 выполняется меньше диаметра поршня 7, жестко связан с тягой 2.

З Iil

:! !!

J J 1й

= . двоенный поршень 8 расположен в двух полостях Б; В, соединенных между собой через пустотелый шток 9, снабженный обратным клапаном 10. На поверхности пустотелого штока 9 нанесена измерительная шкала. С:1ятие отсчета осуществляется через визирl!Ое Окно 11. ,,Г1!11!".мометр работает следующим образом

11ри появлении в колонне штанг, например, сжимающих усилий (см. фиг. 1 и 2) тяга 2 перемещается внутрь корпуса 1 динамометра. Эта нагрузка полностью воспринимается упругими элементами 3. При этом разрезные пружинные кольца 5 тяги проскальзывают косыми срезами в данном направлении по кошенным поверхностям фиксирующих колец 6 корпуса, а поршень 7, жестко сзязанный с тягой 2, через жидкость полости А перемещает в этом же направлении сдвое1шый поршень 8. Так как диаметр сдвоенного поршня 8 меньше диаметра основного !и>ршня 7, то величина перемещения сдвоенного поршня 8 больше величины перемец1ения тяги ", что обеспечивает до —:àòî÷ную точность измерения усилий. При перемещении сдвоенного поршня 8 жидкость из полости Б через пустотелый шток 9 и обратный клапан !0 вытесняется в полость В.

При уменьшении внешней нагрузки упруги" элементы 3 перемещают тягу 2 в обратном направлении до тех пор, пока торцы разрезных пружинных колец 5 и ближайших к ним фиксирующих колец 6 не вступят в

co!!pl! oc1!oaeIIIIc, после чего тяга 2 жестко фиксируется в осевом направлении. Величиvа такого перемещения не превышает толщину одного кольца 5 или 6. Благодаря на,:-:-ичию обратного клапана 0 положение сдвоенного поршня 8 при этом не изменится. C: этого момента динамометр работает в колонне штачг идентично жесткой штанге до тех пор, пока внешняя нагрузка на колонну штанг не превысит по величине ра«се приложенную. В этих случаях рабочий цикл динамометра повторяется. т. е. происходит дальнейшее перемещение тяги 2 и соответствен11о сдвоенного поршня 8 внутрь корпуса 1. Таким образом, положение сдвоенного пор!пня 8 соответствует величине максимального усилия, действовавшего на колонну штанг за все время ее работы.

Снятие отсчета производят через визирное окно 11 при пс.lúeìå колонны штанг на поверхность, напр: мер, во время проведения планово-предупредит! пьного ремонта штанговых насосов.

В динамометре, предназначенном для регистрации растягивающих усилий (см. фиг. 1 и 3), при появлении нагрузки тяга 2 перемещается не внутрь корпуса, а наоборот. Кольца 5 и 6 при этом устанавливаются

720136 косыми срезами в соответствующую сторону. Поршень 7 размещен в полости Г, жидкость из которой вытесняется в полость А через отверстие штока 12 и трубку 13, перемещая сдвоенный поршень 8. В остальном работа динамометра данной конструкции аналогична работе динамометра, предназначенного для регистрации сжимающих усилий.

По сравнению с известным в настоящее время динамографом для регистрации усилий в колонне штанг предлагаемый динамометр позволяет увеличить период регистрации усилий в колонне штанг не менее, чем в 100 тысяч раз (200 суток вместо

2 мин).

Увеличение периода регистрации усилий позволяет в свою очередь выявить фактически действующие на колонну штанг максимальные усилия, избежать затрат на монтаж и демонтаж колонны для проведения исследований и исключить непроизводительные простои скважины во время проведения исследований, которые при использовании известных глубинных устройств составляют в среднем одни сутки.

Положительный эффект и его экономическая значимость при использовании заявляемого динамометра будут складываться из следующих показателей:

Установление величины фактически действующих на колонну штанг максимальных нагрузок позволяет более точно выбрать оптимальные параметры колонны штанг, что только за этот счет даст возможность снизить обрывность штанг в 2 — 2,5 раза. При обрывности штанг 2 раза в год на скважиь нах глубиной до 1000 м экономия на одну скважину в год может составить не менее одной тысячи рублей.

Исключение затрат на монтаж и демонтаж колонны штанг для проведения иссле дований по определению усилий в колонне штанг и ликвидация непроизводительных простоев скважины на эти цели позволяет сэкономить в год на одну скважину порядка 400 рублей.

16

Формула изобретения

Динамометр для регистрации усилий в колонне штанг, содержащий корпус, жестко связанный с колонной штанг, измери1 тельный поршень, расположенный в измерительной полости, рабочий поршень, жестко связанный с тягой и регистрирующий блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет увеличения периода регистрации усилий в колонне штанг, 26 он снабжен приспособлением для фиксации тяги, пружиной и обратным клапаном, установленным в измерительной полости, причем тяга подпружинена и размещена внутри корпуса, а фиксирующее приспособление н выполнено в виде входящих в зацепление друг с другом колец со скошенными контактирующими поверхностями, которые закреплены на тяге и корпусе.

Источники информации, 36 принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по добыче нефти. Т.II.М., Гостоптехиздат, 1959, с. 325 — 329.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 499397. кл. E 21 В 19/08, 1972 (прототип).

720136

Редакткр Волкова

Заказ 10184/23

Составитель Н. Чижикова

Техред К. Шуфрнч Корректор В. Синицкая

Тираж 626 Подписное

ЦН ИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4