Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг

Авторы патента:

Полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли промышленности, а именно к устройствам для свинчивания и развинчивания насосных штанг при спуско-подъемных операциях. Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг, включает привод вращения штанг, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват с открытым зевом под насосную штангу, снабженный поворотной наружной втулкой и контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию. Новым является то, что устройство снабжено ключом-переходником, установленным на штанге над ее резьбовым концом, выполненным в виде цельного цилиндра, один торец которого имеет проходящий внутрь по центру скругленный прямоугольный паз для штанги, который переходит по боковой поверхности цилиндра в наклонный винтовой паз, ширина которого равна диаметру штанги, затем винтовой паз на боковой поверхности цилиндра переходит в квадратный паз, ширина которого равна диаметру головки насосной штанги, а внутри цилиндра квадратный паз переходит в скругленный прямоугольный паз, затем в квадратный паз как внутри цилиндра, так и на его боковой поверхности, захватная рабочая поверхность которого выполнена под квадрат насосной штанги, а на торце цилиндра со стороны квадратного паза выполнено седло для фиксации насосной штанги. 4 ил.

Известен механизм для свинчивания и развинчивания штанг, включающий привод для вращения штанг, штанговый захват, контрключ с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию, (см. а.с. 810933, Е21В 19/16).

Недостатком данного механизма является низкая надежность устройства из-за сложной конструкции, а также низкая производительность труда.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг, включающее привод вращения штанг, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват с открытым зевом под насосную штангу, снабженный поворотной наружной втулкой и контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию, (см. патент РФ 2204010, Е21В 19/16).

Недостатком данного устройства является то, что в процессе свинчивания (развинчивания) штанг подвесной трубный ключ необходимо устанавливать строго на уровне квадрата, подлежащей свинчиванию (развинчиванию) насосной штанги для совмещения ее квадрата с рабочей поверхностью плашки, расположенной на неподвижной челюсти ключа. Этот процесс требует высокой точности подвода ключа к штанге, что в промысловых условиях трудно выполнимо. При неточном захвате штанги, совмещение ее квадрата с рабочей поверхностью плашки происходит в динамике под действием осевых нагрузок в самом начале операции свинчивания (развинчивания), что приводит к выходу из строя оборудования. Кроме того, при использования подвесного трубного ключа для свинчивания (развинчивания) штанг необходима замена челюстей под захват штанги. Все эти операции требуют значительных затрат рабочего времени.

Технической задачей полезной модели является обеспечение надежности и универсальности устройства, повышение производительности труда при проведении спуско-подъемных операций насосных штанг.

Поставленная задача решается тем, что устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг, включающее привод вращения штанг, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват с открытым зевом под насосную штангу, снабженный поворотной наружной втулкой и контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию, снабжено ключом-переходником, установленным на штанге над ее резьбовым концом, выполненным в виде цельного цилиндра, один торец которого имеет проходящий внутрь по центру скругленный прямоугольный паз для штанги, который переходит по боковой поверхности цилиндра в наклонный винтовой паз, ширина которого равна диаметру штанги, затем винтовой паз на боковой поверхности цилиндра переходит в квадратный паз, ширина которого равна диаметру головки насосной штанги, а внутри цилиндра квадратный паз переходит в скругленный прямоугольный паз, затем в квадратный паз как внутри цилиндра, так и на его боковой поверхности, захватная рабочая поверхность которого выполнена под квадрат насосной штанги, а на торце цилиндра со стороны квадратного паза выполнено седло для фиксации насосной штанги.

Снабжение устройства ключом-переходником позволяет за счет его конструкции в промысловых условиях повысить надежность устройства, увеличить производительность труда за счет быстрого захвата штанги ключом-переходником и исключения трудоемких операций изготовления штанговых плашек под челюсти трубного ключа. Универсальность устройства обеспечивается за счет того, что наружная поверхность ключа-переходника выполнена под размер плашек трубного ключа при переменных значениях внутренних пазов под определенный размер насосной штанги.

Предлагаемое устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-4:

на фиг.1 показан общий вид предлагаемого устройства на объекте применения;

на фиг.2 - общий вид ключа-переходника;

на фиг.3 - вид А фиг.2;

на фиг.4 - разрез Б-Б фиг.2.

Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг (фиг.1) содержит привод вращения штанг 1, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват 2 с открытым зевом под насосную штангу 3, снабженный поворотной наружной втулкой 4 и контрключом 5 с расточками под головку насосной штанги 3 в верхней части штангового захвата 2 и наружными выступами 6 в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке 7 с узлом крепления ее к устьевому оборудованию 8. Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг снабжено ключом-переходником 9, установленным на штанге 3 над ее резьбовым концом 10. Ключ-переходник 9 выполнен в виде цельного цилиндра (фиг.2, 3, 4), торец 11, которого имеет проходящий внутрь по центру скругленный прямоугольный паз 12 для штанги 3, который переходит по боковой поверхности цилиндра в наклонный винтовой паз 13, ширина которого равна диаметру штанги 3. Винтовой паз 13 на боковой поверхности цилиндра переходит в квадратный паз 14, ширина которого равна диаметру головки насосной штанги 3, а внутри цилиндра квадратный паз 14 переходит в скругленный прямоугольный паз 15, затем в квадратный паз 16 как внутри цилиндра, так и на его боковой поверхности, захватная рабочая поверхность которого выполнена под квадрат насосной штанги (на чертеже не показан), а на торце 17 цилиндра со стороны квадратного паза 16, выполнено седло 18 для фиксации насосной штанги.

Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг работает следующим образом. После спуска в скважину колонны насосно-компрессорных труб (не показаны), необходимо спустить колонну насосных штанг с насосным оборудованием. Плунжер вставного насоса (не показан) соединяют с насосной штангой 3, на муфтовую головку 19, которой надевают штанговый захват 2, а на штанговый захват - трубный элеватор (не показан), подвешанный на крюк подъемника. После этого насос со штангой спускают в скважину через стойку 7, на которую садится штанговый захват 2. Элеватор снимают со штангового захвата 2 и надевают на другой (второй) штанговый захват, предварительно надетый на очередную насосную штангу, которая своим резьбовым концом 10 устанавливается в муфту 19. Для заворота резьбового конца 10 в муфту 19 на головку насосной штанги 3, подлежащей свинчиванию насаживаеют ключ-переходник 9.

Ключ-переходник 9 подводится к телу насосной штанги 3 боковым винтовым пазом 13, выполненным под определенным углом к вертикальной оси вращения, для предотвращения выскальзывания штанги 3 из полости ключа-переходника 9. Насосная штанга 3 вводится в винтовой паз 13,после чего ключ-переходник 9 поворачивают до совмещения осей вращения ключа-переходника 9 и насосной штанги 3. Далее ключ-переходник 9 за счет собственного веса насаживается на головку насосной штанги (не показан), таким образом что квадрат штанги (не показан) входит в зацепление с внутренним квадратным пазом 16 ключа-переходника 9, а седло 18, выполненное на торце 17 ключа-переходника 9 садится на упорный бурт насосной штанги (не показан), тем самым фиксируя насосную штангу 3 в заданном положении.

Подвесной трубный ключ 1, отрегулированный на расчетный крутящий момент подводится к ключу-переходнику 9 и захватывает челюстями (не показан) за его наружную поверхность, имитирующую тело насосно-компрессорной трубы, после чего трубный ключ 1 включается в режим зажатия и вращения. Ключ-переходник 9 вращается вместе со штангой 3, в результате чего резьбовой конец штанги 10 вворачивается в муфту 19.

Для перехода с процесса свинчивания на процесс развинчивания (или наоборот) подвижную и неподвижную челюсти (не показаны) в челюстедержателе меняют местами.

Подъем колонны насосных штанг сопровождается теми же технологическими операциями, что и при спуске, но в обратной последовательности и посредством того же подвесного трубного ключа, но с переставленными подвижной и неподвижной челюстями, т.е. предварительно поменяв их местами в челюстедержателе непосредственно после пуска колонны насосных штанг.

Использование предлагаемого устройства в промысловых условиях позволяет повысить надежность устройства, увеличить производительность труда за счет быстрого захвата штанги ключом-переходником и исключения трудоемких операций изготовления штанговых плашек под челюсти трубного ключа. Универсальность устройства обеспечивается за счет того, что наружная поверхность ключа-переходника выполнена под размер плашек трубного ключа при переменных значениях внутренних пазов под определенный размер насосной штанги, таким образом трубный ключ применяется и для работы с насосными штангами.

Устройство для свинчивания и развинчивания насосных штанг, включающее привод вращения штанг, выполненный в виде подвесного трубного ключа с гидромотором, штанговый захват с открытым зевом под насосную штангу, снабженный поворотной наружной втулкой и контрключом с расточками под головку насосной штанги в верхней части штангового захвата и наружными выступами в нижней его части, выполненными под соответствующие пазы, предусмотренные на стойке с узлом крепления ее к устьевому оборудованию, отличающееся тем, что оно снабжено ключом-переходником, установленным на штанге над ее резьбовым концом, выполненным в виде цельного цилиндра, один торец которого имеет проходящий внутрь по центру скругленный прямоугольный паз для штанги, который переходит по боковой поверхности цилиндра в наклонный винтовой паз, ширина которого равна диаметру штанги, затем винтовой паз на боковой поверхности цилиндра переходит в квадратный паз, ширина которого равна диаметру головки насосной штанги, а внутри цилиндра квадратный паз переходит в скругленный прямоугольный паз, затем в квадратный паз, как внутри цилиндра, так и на его боковой поверхности, захватная рабочая поверхность которого выполнена под квадрат насосной штанги, а на торце цилиндра со стороны квадратного паза выполнено седло для фиксации насосной штанги.