Узел колонны штанг, штанга и муфта
Узел колонны штанг, штанга и муфта предназначены для соединения наземного оборудования с оборудование, расположенным в скважине. Узел колонны штанг содержит штанги 1 и 2 с телом 3 и резьбовыми концами 4, соединенные между собой охватывающей их муфтой 5 с резьбовым участком 6. На штангах 1 и 2 между телом 3 и резьбовым концом 4 выполнен цилиндрический поясок 7 диаметром, большим наружного диаметра резьбы, а в муфте 5 по обе стороны резьбового участка 6 выполнены кольцевые канавки 8. В канавках 8 расположены кольца 9 из упругого материала. Объем каждого из колец 9 больше объема кольцевой канавки 8 муфты 5. Кольца 9 контактируют с цилиндрическими поясками 5 смежных штанг 1 и 2. При этом длина l резьбового участка 6 муфты 5 меньше суммарной длины L резьбовых концов 4 смежных штанг 1 и 2. Штанги 1 и 2 контактируют между собой торцами Осевые и изгибающие нагрузки воспринимаются упругими кольцами 9, разгружая резьбовое соединение, что повышает надежность и долговечность узла колонны штанг, штанг 1 и 2 и муфты 5. 2 н.з.п. ф-лы. 3 ил.
Группа полезных моделей относится к области добычи нефти и может быть использована для соединения наземного оборудования с оборудование, расположенным в скважине.
Известны колонна насосных штанг (авт. свид. SU 829853, МПК5 Е21В 17/00, опубл. 1981 г.), насосная штанга (пат. RU 2185492, МПК7 Е21В 17/00, опубл. 2002 г), устройство для соединения насосных штанг (авт. свид. SU 474599, МПК Е21В 17/00, опубл. 1975 г.). Недостатком таких конструкций является большая металлоемкость и сложность.
Известны узел колонны штанг, штанга и муфта (ГОСТ Р 51161-2002). Узел содержит соединенные между собой муфтой штанги. Штанги такого узла имеют резьбовой участок с цилиндрической резьбой для соединения с муфтой и упорный бурт, ограничивающий относительное осевое перемещение штанги и муфты и воспринимающий осевые и изгибающие нагрузки. А муфта такого узла имеет резьбовой участок с цилиндрической резьбой для соединения со штангой и торец, взаимодействующий упорным буртом штанги для ограничения осевого перемещения муфты.
Недостатком такого узла колонны штанг, штанги и муфты является большая металлоемкость, что объясняется наличием массивного упорного бурта для восприятия воздействующих на резьбовые участки штанги и муфты осевых и изгибающих нагрузок при работе в искривленных скважинах. Этот недостаток усугубляется при использовании полых штанг. Кроме того, такая штанга сложна в изготовлении из-за сложности формирования упорного бурта.
Наиболее близкими к заявляемым и принятыми в качестве прототипа является узел колонны штанг, образованный полой насосной штангой и соединительным элементом (пат. RU 2371565, МПК Е21В 17/00 (2006.01), опубл. 2009 г), содержащий штанги с телом и резьбовыми концами, соединенные между собой охватывающей их муфтой с резьбовым участком на внутренней поверхности для соединения со штангой. На концах штанги и участке муфты выполнена коническая резьба, которая обеспечивает герметичность резьбового соединения при повышенном давлении.
Однако технология изготовления таких штанг и муфт сложна. При работе такого узла колонны, коническая резьба воспринимает осевые и изгибающие нагрузки, что приводит к износу резьбы и снижению надежности и долговечности узла колонны штанг, штанги и муфты.
Задачей предлагаемой группы полезной модели является повышение надежности и долговечности узла колонны штанг, штанги и муфты и упрощение изготовления штанги и муфты.
Поставленная задача решается за счет усовершенствования узла колонны штанг, содержащего штанги с телом и резьбовыми концами, соединенные между собой охватывающей их муфтой с резьбовым участком.
Это усовершенствование заключается в том, что на штангах между телом и резьбовым концом выполнен цилиндрический поясок диаметром, большим наружного диаметра резьбы, а в муфте по обе стороны резьбового участка выполнены кольцевые канавки, в которых расположены кольца из упругого материала, объем каждого из которых больше объема кольцевой канавки муфты, контактирующие с цилиндрическими поясками смежных штанг, при этом длина резьбового участка муфты меньше суммарной длины резьбовых концов смежных штанг, контактирующих между собой торцами с усилием, обеспечивающим их упругую деформацию.
Выполнение на штангах между телом и резьбовым концом цилиндрического пояска диаметром, большим наружного диаметра резьбы, а в муфте по обе стороны резьбового участка кольцевых канавок, в которых расположены кольца из упругого материала, объем каждого из которых больше объема кольцевой канавки муфты, контактирующие с цилиндрическими поясками смежных штанг, обеспечивает возможность восприятия осевых и изгибающих нагрузок при работе в скважинах упругим кольцом и разгрузки, таким образом, резьбового соединения, что позволяет повысить надежность и долговечности узла колонны штанг, штанги и муфты. Кроме того, при этом обеспечивается герметичность соединения узла колонны штанг, что необходимо при использовании полых штанг.
Выполнение длины резьбового участка муфты меньше суммарной длины резьбовых концов смежных штанг, контактирующих между собой торцами с усилием, обеспечивающим их упругую деформацию, позволяет обеспечить предварительное сжатие штанг при сборке узла колонны и повышение за счет этого долговечности и надежности работы в условиях работы колонны штанг при знакопеременных нагрузках.
Поставленная задача решается также за счет того, что в штанге, содержащей тело и резьбовые концы, между телом и резьбовым концом выполнен цилиндрический поясок диаметром больше наружного диаметра резьбы, имеющий возможность контакта с упругим кольцом, установленным в кольцевой канавке муфты.
Поставленная задача решается также за счет того, что в муфте содержащей резьбовой участок на внутренней поверхности для соединения со штангой, по обе стороны резьбового участка выполнена кольцевая канавка для расположения кольца из упругого материала, а длина резьбового участка муфты меньше суммарной длины резьбовых концов смежных штанг.
Единым техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемой группы полезных моделей, является обеспечение возможности восприятия осевых и изгибающих нагрузок при работе в упругим кольцом и разгрузки, таким образом, резьбового соединения, что позволяет повысить надежность и долговечности узла колонны штанг, штанги и муфты. Надежность и долговечность также повышается за счет обеспечения предварительного сжатия штанг при сборке узла колонны.
Группа полезных моделей поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображен предлагаемый узел (вариант с полыми штангами), на фиг.2 - штанга, на фиг.3 - муфта.
Узел колонны штанг содержит штанги 1 и 2 с телом 3 и резьбовыми концами 4, соединенные между собой охватывающей их муфтой 5 с резьбовым участком 6. На штангах 1 и 2 между телом 3 и резьбовым концом 4 выполнен цилиндрический поясок 7 диаметром, большим наружного диаметра резьбы, а в муфте 5 по обе стороны резьбового участка 6 выполнены кольцевые канавки 8. В канавках 8 расположены кольца 9 из упругого материала, например полиуретана. Объем каждого из колец 9 больше объема кольцевой канавки 8 муфты 5. Кольца 9 контактируют с цилиндрическими поясками 5 смежных штанг 1 и 2. При этом длина l резьбового участка 6 муфты 5 меньше суммарной длины L резьбовых концов 4 смежных штанг 1 и 2. Штанги 1 и 2 контактируют между собой торцами.
При сборке колонны штанг производят навинчивание резьбового участка 6 муфты 5 на резьбовые концы 4 смежных штанг 1 и 2 (сплошных или полых) до контакта их торцев. За счет выполнения длины l резьбового участка муфты 5 меньше суммарной длины L резьбовых концов смежных штанг 1 и 2 обеспечивается контакт штанг 1 и 2 между собой торцами с усилием, вызывающим их упругую деформацию, что позволяет обеспечить предварительное сжатие штанг при сборке узла колонны и повысить за счет этого долговечности и надежности работы в условиях работы колонны штанг при знакопеременных нагрузках. При сборке упругие кольца 9, контактируя с цилиндрическими поясками 5 штанг 1 и 2, деформируются, заполняя зазор между наружной поверхностью штанг 1 и 2 и внутренней поверхностью муфты 5.
При работе колонны штанг осевые и изгибающие нагрузки воспринимаются упругими кольцами 9, обеспечивая разгрузку резьбового соединения, что позволяет повысить надежность и долговечности узла колонны штанг, штанг 1 и 2 и муфты 5. Кроме того, при этом обеспечивается герметичность соединения узла колонны штанг, что необходимо при использовании полых штанг.
Таким образом, использование предлагаемой группы полезных моделей позволяет повысить надежность и долговечности узла колонны штанг, штанги и муфты и упростить их изготовление.
1. Узел колонны штанг, содержащий штанги с телом и резьбовыми концами, соединенные между собой охватывающей их муфтой с резьбовым участком, отличающийся тем, что на штангах между телом и резьбовым концом выполнен цилиндрический поясок диаметром, большим наружного диаметра резьбы, а в муфте по обе стороны резьбового участка выполнены кольцевые канавки, в которых расположены кольца из упругого материала, объем каждого из которых больше объема кольцевой канавки муфты, контактирующие с цилиндрическими поясками смежных штанг, при этом длина резьбового участка муфты меньше суммарной длины резьбовых концов смежных штанг, контактирующих между собой торцами с усилием, обеспечивающим их упругую деформацию.
2. Штанга, содержащая тело и резьбовые концы, отличающаяся тем, что между телом и резьбовым концом выполнен цилиндрический поясок диаметром, большим наружного диаметра резьбы, имеющий возможность контакта с упругим кольцом, установленным в кольцевой канавке муфты.
3. Муфта, содержащая резьбовой участок на внутренней поверхности для соединения со штангой, отличающаяся тем, что по обе стороны резьбового участка выполнена кольцевая канавка для расположения кольца из упругого материала, а длина резьбового участка муфты меньше суммарной длины резьбовых концов смежных штанг.
