Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для удержания колонны насосных штанг

Предложение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к оборудованию для глубинно-насосной добычи нефти из скважины станком качалкой, и может быть использован для зажима полированного штока и удержания колонны насосных штанг на траверсе подвески станка-качалки.

Известно устройство для предотвращения выхода каната из траверсы подвески устьевого штока (патент на ПМ № 194504, МПК F04B 47/02, опубл. 12.12.2019, бюл. №35) включающее разъемное соединение, содержит две пластины, выполненные одинаковыми плоскими прямоугольными, каждая с одним загнутым вовнутрь под прямым углом ступенчатым краем с отверстием, расположенным ближе к другому плоскому краю пластины, при этом высота каждой из пластин соответствует расстоянию между верхним торцем верхней части и нижним торцем нижней части траверсы, а габаритная длина пластин в сборке, соединенных через отверстия разъемным соединением, соответствует габаритной длине между боковыми торцами траверсы, при этом высота внутреннего загиба соответствует толщине стенки пазов траверсы, длина следующей внутренней ступеньки пластин соответствует расстоянию от торца траверсы до боковой поверхности демпфирующих стаканов, а высота следующего загиба пластин соответствует ширине пазов траверсы.

Недостатками известного устройства являются низкая надежность из-за возможной деформации полированного штока, а также повышенная сложность изделия из-за наличия, загнутого под прямым углом во внутрь ступенчатого края пластины, повышенная трудоемкость изготовления.

Наиболее близким аналогом является зажим для удержания колонны насосных штанг (патент на ИЗ № 2746330, МПК E21B 19/10, опубл. 12.04.2021, бюл. №11), содержащий корпус с отверстием под шток, состоящий из двух полукорпусов, соединенных механизмом поворота относительно друг друга с одного конца, а со второго конца - оснащенных резьбовым механизмом сжатия в виде цилиндрического штыря с резьбой под как минимум одну соответствующую гайку, вставленного в посадочные сквозные отверстия соответствующих полукорпусов, полукорпуса и их посадочные отверстия выполнены одинаковыми, механизм поворота выполнен в виде пружинной пластины, жестко соединенной своими концами с соответствующими полукорпусами и работающей на разжатие, причем корпус со стороны пружинной пластины снабжен дополнительным отверстием под посадочный выступ траверсы, при этом отверстие под шток в каждом полукорпусе имеет радиус, соответствующий максимальному диаметру штока, который может захватывать зажим, а расстояние между удаленными точками отверстия при сжатых полукорпусах не превышает размер минимального диаметра штока, который может захватывать зажим.

Недостатком известного устройства является узкая область применения, так как при деформации полированного штока, нет возможности его выпрямить без применения дополнительных устройств. Так же устройство зажима не предотвращает выход полированного штока.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание универсального устройства для удержания колонны насосных штанг, позволяющего расширить функциональные возможности за счет дополнительного выпрямления полированного штока и упрочнения конструкции траверсы без разборки и замены, а также активно защищать ее от разрушения при росте нагрузок из-за предотвращения выхода полированного штока.

Техническая задача решается устройством для удержания колонны насосных штанг, состоящий из двух полукорпусов, соединенных относительно друг друга с одного конца оснащенных резьбовым механизмом сжатия в виде цилиндрического штыря с резьбой под как минимум одну соответствующую гайку, вставленного в основные посадочные сквозные отверстия соответствующих полукорпусов.

Новым является то, что полукорпусы соединены относительно друг друга механизмом сжатия в виде цилиндрического штыря с резьбой с соответствующей гайкой, вставленного в дополнительные посадочные отверстия полукорпусов. Каждый из полукорпусов снабжен относительно отверстия под шток держателем с роликом, с возможностью прокатывания по полированному штоку при ослаблении резьбовых механизмов сжатия с выпрямлением искривлений полированного штока.

Новым является так же то, что в как минимум одном из полукорпусов выполнен паз, в который вставлена сменная пластина для фиксации полированного штока соответствующего размера при сжатии полукорпусов.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для удержания колонны насосных штанг.

На фиг. 2 представлен вид сверху.

На фиг. 3 представлен вид в разрезе А-А.

На фиг. 4 представлен вид в разрезе Б-Б.

На фиг. 5 представлен вид в разрезе В-В.

Устройство для удержания колонны насосных штанг (не показаны) содержит корпус 1 (фиг. 1-5) с отверстием 2 (фиг. 1, 2 и 4) под полированный устьевой шток 3, присоединённый сверху к колонне штанг на устье скважины (не показаны). Корпус 1 состоит из двух полукорпусов 4 и 5, соединённых относительно друг друга резьбовым механизмом сжатия в виде расположенных с двух сторон цилиндрических штырей 6 (болт, шпилька или т.п.) вставленных в основные 7 (фиг. 3 и 5) и 7’ и дополнительные отверстия 8 и 8’ полукорпусов 4 (фиг. 4) и 5 соответственно. Причем каждый штырь 6 оснащен резьбой 9 под как минимум одну соответствующую гайку 10. Каждый из полукорпусов 4 (фиг. 1) или 5 снабжен с одного края продольным относительно отверстия 2 под шток 3 отверстием 11 для соответствующей ветви парного каната устьевого привода (не показаны) и соответствующими держателем 12 или 13 с роликом 14 или 15, выполненным с возможностью взаимодействия с полированным штоком 3. При этом ролики 14 и 15 полукорпусов 4 и 5 выпилены с возможностью прокатывания по полированному штоку 3 при ослаблении гаек 10 штырей 6 резьбовых механизмов сжатия с выпрямлением искривлений полированного штока 3. Для фиксации полированного при сжатии полукорпусов 4 и 5 штока 3 различного типоразмера как минимум одном из полукорпусов 5 (фиг. 4) и/или 4 может быть выполнен паз 16, в который вставлена сменная пластина 17 соответствующего размера полированному штоку 3.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность устройства на чертежах (фиг. 1-5) не показаны или показаны условно.

Зажим работает следующим образом.

Изготавливают два одинаковых полукорпуса 4 (фиг. 1, 2, 3 и 4) и 5, образующих корпус 1, с отверстием 2 и соответствующими отверстиями 7 (фиг. 3), 7’ и 8 (фиг. 5), 8’, что значительно упрощает изготовление, ремонт и обслуживание зажима. Отверстие 2 под шток в каждом полукорпусе изготавливают так, что радиус R отверстия 2 соответствует максимальному диаметру штока 3 (на практике R=19 мм, что соответствует диаметру штока D_max = 38 мм), и с одной стороны полукорпуса 4 или 5 вырезан паз 16 (фиг. 4), где вставлена пластина 17 для фиксации штока 3 различного размера. Такое исполнение одного из полукорпусов позволяет использовать зажим на штоки 3 диаметром от 32 мм до 38 мм, что значительно уменьшает количество типоразмеров необходимых зажимов. Сборка и разборка полукорпусов 4 (фиг. 1 и 2) и 5 не требует специальных инструментов и подгонки всех деталей. В посадочные сквозные отверстия 7 (фиг. 3), 7’ и 8 (фиг. 5), 8’ полукорпусов 4 и 5 вставили штырь 6 в виде шпильки с шайбами (показаны условно – для уменьшения трения при вращении) и резьбой 9, на которую накручивают гайку 10 предварительно поджав полукорпусы 4 (фиг. 4) и 5 и зафиксировав пластину 17. При этом отверстие 2 остается раскрытым для прохода головки штока. Собранный зажим при помощи отверстий 11, надеваемый на посадочный выступ (не показан), устанавливают на траверсу (не показан) так, чтобы отверстие 2 (фиг. 1 и 3) располагалось над отверстием (не показано) траверсы под шток 3. После ввода штока 3 в отверстие траверсы и отверстие 2 корпуса 1 вращением гайки 10 на резьбе 9 шпильки полукорпуса 4 и 5 сжимают, фиксируя пластину 17 до охвата штока 3 ниже его головки (не показана). Таким образом шток 3 надежно фиксируется зажимом на траверсе (не показано) канатной подвески, позволяя работать в штатном режиме. Для выпрямления, деформированного (искривленного) штока 3 ослабляют резьбовым механизмом сжатия полукорпусов 4 и 5 путем ослабления затяжки гайки 10 на резьбе 9 с двух сторон, не разбирая сборку проводят относительно штока 3 снизу-вверх роликами 14 и 15, установленными на соответствующих держателях 12 или 13 на полукорпусах 4 и 5, при помощи станка качалки, предварительно закрепив полированный шток на устье скважины (не показано). При этом снятие и удержание зажима с траверсы не требуется.

Предлагаемое устройство для удержания колонны насосных штанг, позволяющего расширить функциональные возможности за счет работы со полированными штоками различного диаметра, возможности дополнительного выпрямления полированного штока и упрочнения конструкции траверсы без разборки и замены, а также активно защищать ее от разрушения при росте нагрузок из-за предотвращения выхода полированного штока.