Пристрій проти розкручування глибиннонасосних штанг

Винахід відноситься до техніки видобутку нафти із нафтови х свердловин з допомогою штангови х насосів. Найбільш близьким до заявленого пристрою є насадка, яка встановлена безпосередньо під нагнітальним клапаном плунжера штангового глибинного насоса і зв'язана з плунжером, і має внутрішні гвинтоподібні канали, які виконані з можливістю гідравлічного сполучення об'єму циліндра штангового насоса над приймальним клапаном насоса і під нагнітальним клапаном і направлені по ходу з'єднуючої штанги різьби (А.с. СРСР №1590652, кл. F04B47/02). Суттєвими недоліками відомого пристрою є: - закручуючий штанги момент є незначним внаслідок того, що в насосах з малими діаметрами плунжерів, наприклад, 28, 32, 38, 44мм, практично неможливо одержати необхідний радіус закручуючої сили; - виконання внутрішнього гвинтоподібного каналу є технологічно складним; - на плунжері насоса практично неможливо укріпляти ряд насадок з метою збільшення закручуючого моменту в зв'язку з обмеженою довжиною циліндрів насосів; вищевказане обмежує експлуатаційні можливості пристрою, знижує надійність його роботи. Суть запропонованого винаходу полягає в тому, щоб створити такий пристрій проти розкручування штанг, в якому введення нових елементів і їх взаємне розміщення дало б можливість підвищити надійність роботи пристрою, розширити експлуатаційні можливості, спростити конструкцію. Суттю запропонованого винаходу є те, що пристрій, який містить насадку з внутрішніми каналами, які гідравлічно сполучають піднасадкову порожнину з наднасадковою порожниною, розміщений на штангах і має гідравлічно сполучені радіально-осьові канали, причому вихід із радіального каналу направлений по напрямку, протилежному до напрямку закручування штанг. На рисунках а, б, в, г схематично представлено загальний вид заявленого пристрою (фіг.). Пристрій містить насадку у вигляді глухого циліндра 1, укріпленого між штангами 2 з допомогою приєднуючих різьб 3. Знизу насадки в осьовому напрямі виконано канал 4, який не доходить до верхнього торця насадки. У верхній частині насадки в радіальному напрямі виконано канал 5, який гідравлічно сполучений з каналом 4. Загалом канали 4 і 5 гідравлічно сполучають піднасадкову порожнину 6 підйомних тр уб з насадковою порожниною 7 підйомних труб. Для покращення умов витоку рідини з отвору 5 в насадці виконано сегментний виріз 8. В кожній насадці може бути виконано ряд каналів аналогічно каналам 4 і Б. Зовнішній діаметр насадки максимально приближений до внутрішнього діаметру підйомних труб 9. Наприклад, при найбільш широко застосовуваних підйомних тр убах з вн утрішнім діаметром 62мм (зовнішній діаметр 73мм) зовнішній діаметр насадки може складати 61мм. При цьому канал 4 діаметром, наприклад, 20мм, може бути виконаний на віддалі 25мм, враховуючи необхідність виконання каналу 4 на максимальній віддалі від осі насадки з метою одержання максимального плеча закручуючої штанги сили і забезпечення необхідної мінімальної стінки в місці розміщення каналу 4, наприклад, 5мм. Робота пристрою здійснюється таким чином. При ході штанг вниз рідина із піднасадкової порожнини 6 перетискується в наднасадкову порожнину 7 як через канали 4 і 5, так і через просвіт між циліндром 1 і підйомними трубами 9, причому об'єми рідини, які перетікають через канали 4 і 5 і просвіт між циліндром 1 і підйомними трубами 9, будуть прямо пропорційними площам поперечного перерізу даних каналів. Внаслідок витікання рідини із каналу 5 в радіальному напрямі в ньому виникає гідродинамічна сила струї, яка в загальному виді складається із її тиску на виході із каналу 5 за виключенням гідростатичного тиску на глибині розміщення каналу 5, і швидкісного напору Дана гідродинамічна сила створює рівну по величині і протилежно направлену реактивну силу яка закручує насадку на штанга х. Схема дії сил представлена на рисунку д. При ході штанг вверх закручуючий штанги момент відсутній, поскільки рідин із каналу 4 витікає паралельно осі штанг. В зв'язку з тим, що для всіх насосів з діаметром плунжерів 28, 32, 38 і 44мм використовуються тр уби з однаковим внутрішнім діаметром 62мм, закручуючий момент при роботі всіх ви щевказаних насосів буде однаковим і значним, що підвищує надійність його роботи і розширює експлуатаційні можливості. Заявлений пристрій встановлюється в нижній частині колони штанг з метою докручування всієї колони штанг при послабленні їх різьбових з'єднань. Конкретний приклад розрахунку роботи пристрою. 2. Розрахунок енергетичних параметрів. •* В загальному виді закручуючий момент можна виразити у виді Реактивну силу слідуючим чином можна штанги виразити Величину сили на виході каналу 5 можна прийняти рівною 1кгс/см 2 = 10м водяного стовпа. Величина швидкісного напору визначається за формулою Бернулі де - лінійна швидкість витікання рідини із каналу 5, см/сек; - сила земного тяжіння, 981см/сек 2. В зв'язку з тим, що частина рідини буде протікати через просвіт між насадкою 1 і трубами 9, її об'ємну витрату можна визначити на основі співвідношення площі каналів слідуючим чином: і площі 3 - х де - загальний об'єм рідини, який протікає через канал 5 і просвіт між насадкою 1 і трубами 9. Об'ємна витрата визначається швидкістю переміщення штанг і об'ємом труб 9. При синусоїдальному законі переміщення штанг, який визначається синусоїдальним законом роботи привідного верстата-качалки, середню швидкість руху штанг можна прийняти рівною 200см/сек (при довжині переміщення штанг 3м і числі ходів штанг вниз 6,0 за 1 хвилину). Тоді Згідно (5) визначаємо, що Об'єм рідини який протікає через 3 канали 5, визначається співвідношенням Лінійна швидкість v витікання рідини через 3 канали 5 визначається за формулою > Підставивши значення величин у вирази 4, 3, 2, 1 знаходимо Таким чином, закручуючий штанги момент дорівнює За рахунок збільшення кількості насадок 1 момент відповідно збільшиться. Поставивши на штангах, наприклад, 8 насадок 1, закручуючий штанги момент збільшиться в 8 разів і складе 2,09кг м. Дану величину можна вважати достатньою для закручування штанг при послабленні їх різьбового з'єднання.