[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2109987C1 - Oil-well sucker-rod pump - Google Patents

Oil-well sucker-rod pump Download PDF

Info

Publication number
RU2109987C1
RU2109987C1 RU96104920A RU96104920A RU2109987C1 RU 2109987 C1 RU2109987 C1 RU 2109987C1 RU 96104920 A RU96104920 A RU 96104920A RU 96104920 A RU96104920 A RU 96104920A RU 2109987 C1 RU2109987 C1 RU 2109987C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pump
threaded
mating
plunger
conical hole
Prior art date
Application number
RU96104920A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96104920A (en
Inventor
Виталий Федорович Лесничий
Александр Васильевич Беззубов
Алексей Петрович Шалин
Михаил Заурбекович Хостикоев
Владимир Николаевич Батраков
Александр Михайлович Козловский
Владимир Алексеевич Бондаренко
Александр Михайлович Егоров
Виктор Романович Федорин
Original Assignee
Виталий Федорович Лесничий
Александр Васильевич Беззубов
Алексей Петрович Шалин
Михаил Заурбекович Хостикоев
Владимир Николаевич Батраков
Александр Михайлович Козловский
Владимир Алексеевич Бондаренко
Александр Михайлович Егоров
Виктор Романович Федорин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Федорович Лесничий, Александр Васильевич Беззубов, Алексей Петрович Шалин, Михаил Заурбекович Хостикоев, Владимир Николаевич Батраков, Александр Михайлович Козловский, Владимир Алексеевич Бондаренко, Александр Михайлович Егоров, Виктор Романович Федорин filed Critical Виталий Федорович Лесничий
Priority to RU96104920A priority Critical patent/RU2109987C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2109987C1 publication Critical patent/RU2109987C1/en
Publication of RU96104920A publication Critical patent/RU96104920A/en

Links

Images

Landscapes

  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil industry; pumping out of oil from deep wells. SUBSTANCE: inner and outer threaded surfaces are made on pump members interconnected by threaded conjugations. Threaded surfaces are provided with conical hole and spherical projection with side recess. Value of radius of spherical projection is specified by relationship given in description of invention. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к конструкции скважинных штанговых насосов для откачки нефти из глубоких скважин. The invention relates to oilfield equipment, in particular to the design of well sucker rod pumps for pumping oil from deep wells.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий детали конструкции, связанные между собой с помощью резьбовых сопряжений, и включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагревательным клапаном, шток и замок крепления насоса к колонне насосных штанг [1]. A well-known sucker rod pump containing structural parts interconnected using threaded mates, and comprising a cylinder with a suction valve, a plunger with a heating valve, a rod and a lock securing the pump to the column of sucker rods [1].

Известен скважинный штанговый насос, содержащий элементы конструкции, связанные между собой посредством резьбовых сопряжений, и включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, шток с переходником штока, соединяющим плунжер с колонной насосных штанг, и замок крепления насоса к колонне [2]. A well-known sucker-rod pump containing structural elements interconnected by means of threaded couplings, and comprising a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, a rod with a rod adapter connecting the plunger to the column of pump rods, and the lock of the pump to the column [2].

Недостаток конструкции известного скважинного штангового насоса заключается в невысоком ресурсе его работы, обусловленном невозможностью достижения при изготовлении и сборке точного сопряжения элементов конструкции насоса посредством применяемых при этом резьбовых сопряжений. Резьбовые соединения, применяемые в нефтяных насосах, наряду с функцией закрепления - основной и традиционной функцией для крепежной резьбы, должны выполнять также и функцию точного взаимного базирования сопрягаемых последовательно между собой ряда элементов конструкции. При этом точное взаимное расположение последовательно сопрягаемых друг с другом деталей с резьбой должно осуществляться за счет труднодостигаемого технологическими средствами высокоточного изготовления резьб, по которым осуществляют базирование деталей насоса базирующих резьб. A disadvantage of the design of the well-known borehole sucker-rod pump is its low resource of operation, due to the impossibility of achieving, during the manufacture and assembly of exact mating of the pump structural elements by means of threaded joints used in this case. The threaded connections used in oil pumps, along with the fastening function, the main and traditional function for fastening threads, must also fulfill the function of accurately relocating a number of structural elements mating in series with each other. In this case, the exact relative position of the threaded parts connected in series with each other should be achieved due to the highly accurate manufacturing of threads, which are difficult to achieve by technological means, on which the base parts of the pump are based on the threads.

Скважинные штанговые насосы имеют габаритные ограничения по диаметральным размерам и не имеют существенных ограничений по длине изделия. Большое количество деталей насоса, сопрягаемых по резьбовым поверхностям, образуют длинномерное изделие. При таком соединении деталей насоса становится неизбежным случайное алгебраическое суммирование ошибок базирования и взаимного расположения деталей. Это приводит, в конечном счете, к несоосности собираемых деталей, нарушению важнейших с точки зрения работоспособности насоса конструктивных радиальных зазоров между деталями, увеличению интенсивности их износа, уменьшению ресурса работы насоса и снижению эффективности его использования. Well sucker-rod pumps have overall restrictions on the diametric dimensions and do not have significant restrictions on the length of the product. A large number of pump parts mating on threaded surfaces form a lengthy product. With such a combination of pump parts, an accidental algebraic summation of base errors and relative positions of parts becomes inevitable. This ultimately leads to misalignment of the assembled parts, a violation of the most important structural radial clearances between the parts from the point of view of pump operability, an increase in their wear rate, a decrease in the pump's operating life, and a decrease in its efficiency.

Изобретением решается задача увеличения ресурса работы насоса путем повышения точности взаимного сопряжения (позиционирования) элементов конструкции. The invention solves the problem of increasing the service life of the pump by increasing the accuracy of mutual coupling (positioning) of structural elements.

Достигается это тем, что на элементах конструкции насоса, соединяемых по резьбовым поверхностям, выполнены дополнительные сфероконические сопряжения, повышающие точность взаимного базирования деталей насоса. This is achieved by the fact that on the structural elements of the pump connected to the threaded surfaces, additional spherical conical joints are made, which increase the accuracy of the mutual basing of pump parts.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном скважинном штанговом насосе, содержащем элементы конструкции, связанные между собой посредством резьбовых сопряжений с внутренней и наружной резьбовыми поверхностями и включающим цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, шток с переходником штока, соединяющим плунжер с колонной насосных штанг, и замок крепления насоса к колонне на элементе конструкции, имеющей наружную резьбовую поверхностью, дополнительно выполнен сферический выступ с боковой выточкой, и на элементе конструкции, имеющей внутреннюю резьбовую поверхность, выполнено коническое отверстие, причем величина радиуса сферического выступа определяется расчетной зависимостью, учитывающей параметрические особенности сопрягаемых деталей насоса. The essence of the invention lies in the fact that in a known borehole sucker rod pump containing structural elements interconnected by means of threaded joints with internal and external threaded surfaces and including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, a rod with a rod adapter connecting the plunger to the column sucker rods, and a lock for attaching the pump to the column on a structural member having an external threaded surface, an additional spherical protrusion with a side undercut, and a structural member having a threaded inner surface that is conical hole, wherein the radius of the spherical protrusion is determined by calculation dependent parameter takes into account the particular pump mating parts.

На фиг.1 показан общий вид скважинного штангового насоса (слева - нижняя часть насоса, справа - верхняя); на фиг.2 - взаимное положение сопрягаемых элементов конструкции насоса; на фиг.3 - схема определения конструктивных параметров сопрягаемых поверхностей. Figure 1 shows a General view of a downhole sucker rod pump (left - lower part of the pump, right - upper); figure 2 - the relative position of the mating structural elements of the pump; figure 3 - scheme for determining the structural parameters of the mating surfaces.

Скважинный штанговый насос содержит элементы конструкции, связанные между собой посредством резьбовых сопряжений. Скважинный штанговый насос состоит из цельного цилиндра 1 с всасывающим клапаном 2, из плунжера 3 с нагнетательным клапаном 4 и из штока 5 с переходником 6 штока, соединяющим плунжер 3 насоса с колонной насосных штанг (не показана). В колонне насос крепится с помощью замка 7, одна из конструктивных разновидностей которого приведена на фиг.1. The downhole sucker rod pump contains structural elements interconnected by means of threaded joints. The downhole sucker rod pump consists of a solid cylinder 1 with a suction valve 2, from a plunger 3 with a discharge valve 4, and from a rod 5 with a rod adapter 6 connecting the plunger 3 of the pump with a string of pump rods (not shown). In the column, the pump is mounted using a lock 7, one of the structural varieties of which are shown in figure 1.

Элементы конструкции насоса связаны между собой посредством резьбовых сопряжений. Сопрягаемые поверхности деталей насоса имеют внутреннюю 8 и наружную 9 резьбовые поверхности, коническое отверстие 10 с кольцевым торцом 11 и сферический выступ 12 с боковой выточкой 13 и кольцевым торцом 14. The structural elements of the pump are interconnected by means of threaded mates. The mating surfaces of the pump parts have internal 8 and external 9 threaded surfaces, a conical hole 10 with an annular end 11 and a spherical protrusion 12 with a side undercut 13 and an annular end 14.

Исходя из условия повышения точности взаимного базирования элементов конструкции насоса и повышения точности их позиционирования по соосности деталей в сборочной единице, радиус наружной сферической поверхности согласно построению (фиг.3) определяется соотношением
R = (Dсрl + B•m - Dн•n)/2, мм
где
Dср - средний диаметр конического отверстия, мм;
B - ширина сферической поверхности в осевом направлении, мм;
Dн - наружный диаметр сопрягаемого элемента, мм;
l, n, m - подстановочные коэффициенты:

Figure 00000002

где
γ - угол образующей конуса конического отверстия, град;
α - угол поворота осей сопрягаемых элементов конструкции, град.Based on the conditions of increasing the accuracy of mutual basing of pump structural elements and improving the accuracy of their positioning according to the alignment of parts in the assembly unit, the radius of the outer spherical surface according to the construction (Fig. 3) is determined by the ratio
R = (D av l + B • m - D n • n) / 2, mm
Where
D cf - the average diameter of the conical hole, mm;
B is the width of the spherical surface in the axial direction, mm;
D n - the outer diameter of the mating element, mm;
l, n, m - substitution coefficients:
Figure 00000002

Where
γ is the angle of the generatrix of the cone of the conical hole, deg;
α is the angle of rotation of the axes of the mating structural elements, degrees.

При соединении элементов конструкции насоса вводят резьбовой выступ 9 одного из сопрягаемых элементов в резьбовое отверстие 8 другого элемента. В результате ввинчивания резьбового выступа в отверстие наружная сферическая поверхность 12 вступает в контакт с внутренней конической поверхностью 10. В связи с тем, что контакт сопрягаемых поверхностей 10 и 12 элементов конструкции насоса осуществился, дальнейшее навинчивание элементов сопровождается упругими деформациями этих поверхностей. Наличие такого контакта при продолжающемся навинчивании и дальнейших упругих деформациях поверхностей сопрягаемых элементов насоса, приводит к новому первичному контакту других поверхностей: произвольного участка поверхности кольцевого торца 14 с ответным участком поверхности кольцевого торца 11. Полного прилегания торцов 11 и 14 на этом этапе сопряжения элементов насоса произойти пока не может из-за перекоса α осей элементов, обусловленного неизбежной технологической погрешностью их изготовления. Однако при последующем их навинчивании обеспечивается возможность угловой самоустановки элементов благодаря их сопряжению по внутренней конической поверхности 10 и наружной сферической поверхности 12. При этом происходит исправление неизбежных перекосов и несоосности осей элементов конструкции насоса до тех пор, пока не осуществится полный контакт кольцевых торцов 11 и 14. Создание упругих деформаций на поверхностях сопрягаемых элементов насоса создает возможность использовать его в качестве предварительно напряженной конструкции. When connecting the structural elements of the pump, a threaded protrusion 9 of one of the mating elements is introduced into the threaded hole 8 of the other element. As a result of screwing the threaded protrusion into the hole, the outer spherical surface 12 comes into contact with the inner conical surface 10. Due to the fact that the contact of the mating surfaces 10 and 12 of the pump structural elements has taken place, further screwing of the elements is accompanied by elastic deformations of these surfaces. The presence of such contact with continued screwing and further elastic deformation of the surfaces of the mating elements of the pump leads to a new primary contact of other surfaces: an arbitrary portion of the surface of the annular end 14 with the mating portion of the surface of the annular end 11. A complete fit of the ends 11 and 14 at this stage of mating of the pump elements cannot yet due to the skew α of the axes of the elements, due to the inevitable technological error of their manufacture. However, with their subsequent screwing, the possibility of angular self-installation of the elements is ensured due to their conjugation along the inner conical surface 10 and the outer spherical surface 12. In this case, the inevitable distortions and misalignment of the axes of the pump structural elements are corrected until the ring ends 11 and 14 are fully contacted. The creation of elastic deformations on the surfaces of the mating elements of the pump makes it possible to use it as a prestressed structure.

Резьбовой выступ 9 элемента конструкции насоса имеет необходимую возможность упруго деформироваться при сборке с ответным элементом конструкции. Это достигается увеличением длины консоли резьбового выступа 9 благодаря выполнению на нем боковой выточки 13, увеличивающей его податливость. Длина резьбового выступа связана с его диаметром отношением

Figure 00000003
,
где
d - внутренний диаметр резьбы резьбового выступа, мм;
L - длина резьбового выступа, мм;
Dн - наружный диаметр сопрягаемого элемента, мм;
Y - максимальное перемещение конца резьбового выступа, мм;
р] - предел прочности на растяжение материала сопрягаемого элемента конструкции насоса, МПа;
E - модуль продольной упругости материала сопрягаемого элемента, МПа.The threaded protrusion 9 of the pump structural member has the necessary ability to elastically deform during assembly with the reciprocal structural member. This is achieved by increasing the length of the console of the threaded protrusion 9 due to the execution on it of a side recess 13, which increases its compliance. The length of the threaded protrusion is related to its diameter by the ratio
Figure 00000003
,
Where
d is the inner diameter of the thread of the threaded protrusion, mm;
L is the length of the threaded protrusion, mm;
D n - the outer diameter of the mating element, mm;
Y is the maximum movement of the end of the threaded protrusion, mm;
p ] is the tensile strength of the material of the mating element of the pump design, MPa;
E is the modulus of longitudinal elasticity of the material of the mating element, MPa.

Все элементы конструкции насоса могут быть сопряжены аналогичным образом. All structural elements of the pump can be interfaced in the same way.

Скважинный штанговый насос приводится в действие от станка-качалки. При ходе плунжера 3 вверх под ним создается разрежение, всасывающий клапан 2 под давлением столба жидкости в затрубном пространстве открывается и пластовая жидкость поступает в полость цилиндра 1 насоса. В это время нагнетательный клапан 4 на плунжере 3 закрыт давлением столба жидкости, находящимся над ним. The downhole sucker rod pump is driven by a rocking machine. When the plunger 3 moves upward, a vacuum is created under it, the suction valve 2 opens under pressure of the liquid column in the annulus and the formation fluid enters the cavity of the pump cylinder 1. At this time, the discharge valve 4 on the plunger 3 is closed by the pressure of the liquid column located above it.

При ходе плунжера 3 вниз всасывающий клапан 2 закрывается, и давление в полости цилиндра возрастает. При этом нагнетательный клапан 4 на плунжере 3 открывается, и жидкость, находящаяся в полости цилиндра 1, перетекает из подплунжерной зоны цилиндра в надплунжерную. При непрерывной работе плунжера 3 в цилиндре 1 процессы всасывания и нагнетания происходят одновременно и откачиваемая жидкость поступает по колонне насосно-компрессорных труб на поверхность. When the plunger 3 moves down, the suction valve 2 closes, and the pressure in the cylinder cavity increases. In this case, the discharge valve 4 on the plunger 3 is opened, and the fluid located in the cavity of the cylinder 1 flows from the subplunger zone of the cylinder into the supraplunger. With the continuous operation of the plunger 3 in the cylinder 1, the processes of suction and discharge occur simultaneously and the pumped liquid flows through the tubing string to the surface.

Использование конструкции описываемого штангового насоса позволяет устранить недостатки, обусловленные неточностью взаимного базирования и сопряжения деталей, благодаря введению в конструкцию сопрягаемых деталей новых дополнительных поверхностей - сфероконических сопряжений, повышающих точность взаимного базирования деталей насоса. При этом применение сфероконических сопряжений позволяет осуществить герметизацию стыков деталей насоса без использования дополнительных герметизирующих средств. Using the design of the described sucker rod pump allows to eliminate the disadvantages caused by the inaccuracy of mutual basing and mating of parts due to the introduction of new additional surfaces - spherical conical mates to the design of mating parts, which increase the accuracy of mutual basing of pump parts. At the same time, the use of spherical conical joints allows sealing the joints of pump parts without the use of additional sealing means.

Claims (1)

Скважинный штанговый насос, содержащий элементы конструкции, связанные между собой посредством резьбовых сопряжений, с внутренней и наружной резьбовыми поверхностями, включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, шток с переходником штока, соединяющим плунжер с колонкой насосных штанг, и замок крепления насоса к колонне, отличающийся тем, что на элементе конструкции, имеющей наружную резьбовую поверхность, дополнительно выполнен сферический выступ с боковой выточкой, а на элементе конструкции, имеющей внутреннюю резьбовую поверхность, - коническое отверстие, причем величина радиуса сферического выступа определяется соотношением
R = (Dср • l + B • m - Dн • n) / 2,
где Dср - средний диаметр конического отверстия, мм;
B - ширина сферической поверхности в осевом направлении, мм;
Dн - наружный диаметр сопрягаемого элемента, мм;
подстановочные коэффициенты:
l = (1-tgαtgγ)/cosα;,
m = (1-tgαtg2γ)/cosα;,
n = (tgαtgγ)/cosα;,
где γ - угол образующей конуса конического отверстия, град.;
α - угол поворота осей сопрягаемых элементов конструкции, град.
A downhole sucker rod pump containing structural members interconnected by threaded couplings with internal and external threaded surfaces, including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, a rod with a stem adapter connecting the plunger to the column of sucker rods, and a pump mounting lock to a column, characterized in that on the structural member having an external threaded surface, a spherical protrusion with a side recess is additionally made, and on the structural member having Cored oil threaded surface, - a conical hole, wherein the radius of the spherical protrusion is determined by the relation
R = (D with p • l + B • m - D n • n) / 2,
where D with p is the average diameter of the conical hole, mm;
B is the width of the spherical surface in the axial direction, mm;
D n - the outer diameter of the mating element, mm;
wildcard coefficients:
l = (1-tgαtgγ) / cosα ;,
m = (1-tgαtg 2 γ) / cosα ;,
n = (tgαtgγ) / cosα ;,
where γ is the angle of the generatrix of the cone of the conical hole, deg .;
α is the angle of rotation of the axes of the mating structural elements, degrees.
RU96104920A 1996-03-18 1996-03-18 Oil-well sucker-rod pump RU2109987C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96104920A RU2109987C1 (en) 1996-03-18 1996-03-18 Oil-well sucker-rod pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96104920A RU2109987C1 (en) 1996-03-18 1996-03-18 Oil-well sucker-rod pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2109987C1 true RU2109987C1 (en) 1998-04-27
RU96104920A RU96104920A (en) 1998-06-20

Family

ID=20178028

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96104920A RU2109987C1 (en) 1996-03-18 1996-03-18 Oil-well sucker-rod pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2109987C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190264683A1 (en) Fluid end access cover locking mechanism
US6283148B1 (en) Standing valve with a curved fin
US5549160A (en) Downhole progressing cavity pump rotor valve
US20190331171A1 (en) Reciprocation-dampening drive shaft assembly
US7647963B2 (en) Interconnect rod for sucker rod string
CA2565582C (en) Threaded connection for oil field applications
US11913555B2 (en) Valve assemblies and related methods for deviated wells
US10935133B2 (en) Jointed plunger assembly and method therefor
WO2018132915A1 (en) Sucker rod centralizer
RU2109987C1 (en) Oil-well sucker-rod pump
US10914148B2 (en) Hydraulic ball guide for subsurface ball valves
CA2315730C (en) Centralizer for sucker rod strings
US20180073566A1 (en) Drive shaft assembly
EP0129018A2 (en) Fluid pump
CA2357886C (en) Travelling valve assembly for a fluid pump
RU2398091C2 (en) Hollow bucket rod
RU2202708C2 (en) Oil-well sucker-rod pump
RU2707820C1 (en) Connecting device of two plungers
US12024971B2 (en) Wear-resistant annular seal assembly and straddle packer incorporating same
RU2062357C1 (en) Oil-well pump
RU2186189C1 (en) Articulated device of screw gyration hydraulic machine (versions)
RU2132988C1 (en) Cylinder-plunger pair seal
CN2360635Y (en) Well rod oil-well pump
RU41328U1 (en) SWIVEL ADAPTER
RU2072450C1 (en) Plunger for oil-well sucker-rod pump