RU2211911C2 - Method of installation of centralizer on sucker rod - Google Patents

Abstract

FIELD: oil producing industry, particularly, oil recovery by pumping units with help of sucker rods operating under conditions of large curving of wellbore and provided, mainly, with polymer antirust coating. SUBSTANCE: method includes formation on sucker rod part, where centralizer is to be installed, on seamless expansion, for instance, by local heating of sucker rod with its subsequent upsetting. Then, centralizer is secured to said place by casting. EFFECT: provided preservation of antirust coatings on sucker rods, prevented wear of sucker rods in course of operation of wells with large curving of their wellbores. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтяной промышленности, а именно к добыче нефти насосными установками с помощью штанг, работающих в условиях большой искривленности ствола скважины и имеющих полимерное (или любое другое) антикоррозионное покрытие. The invention relates to the field of the oil industry, namely, oil production by pumping units using rods operating under conditions of a large curvature of the wellbore and having a polymer (or any other) anti-corrosion coating.

Известно устройство для центрирования насосных штанг в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) (см. а.с. СССР 1733622 А1, кл. Е 21 В 17/10, БИ 18, 1992 г. ), предназначенное для уменьшения истирания штанг при их возвратно-поступательном движении в колонне НКТ и представляющее собой упругий элемент в виде тора из спиральной пружины растяжения, концы которой соединены между собой. В описании изобретения к этому а.с. приводится также способ установки данного устройства на насосную штангу, заключающийся в свободном продевании упругого элемента в собранном виде через головку насосной штанги за счет своих упругих свойств. Недостатком данного способа является отсутствие фиксации (закрепления) центратора на штанге, поэтому возможны его перемещения вдоль оси штанги между ее головками. При нормальной длине штанг 8 м (по ГОСТ 13877-80) расстояние между соседними центраторами в этом случае может составлять до 16 м, что при сильном искривлении ствола скважины не обеспечивает надежной центрации штанг в колонне НКТ и вследствие этого приводит к ударам и истиранию штанг о колонну. Это особенно недопустимо для штанг, имеющих антикоррозионное (например, полимерное) покрытие. Увеличение количества центраторов на одной штанге не дает необходимого эффекта, т.к. все они, как правило, смещаются к одной из головок штанги. A device is known for centering pump rods in a tubing string (see AS USSR 1733622 A1, class E 21 B 17/10, BI 18, 1992), designed to reduce rod attrition when reciprocating movement in the tubing string and representing an elastic element in the form of a torus from a spiral tension spring, the ends of which are interconnected. In the description of the invention to this A.S. also provides a method of installing this device on the pump rod, which consists in freely threading the elastic element in assembled form through the head of the pump rod due to its elastic properties. The disadvantage of this method is the lack of fixation (fixing) of the centralizer on the rod, so it is possible to move along the axis of the rod between its heads. With a normal length of rods of 8 m (according to GOST 13877-80), the distance between adjacent centralizers in this case can be up to 16 m, which, with a strong curvature of the wellbore, does not provide reliable centering of the rods in the tubing string and therefore leads to impacts and abrasion of the rods about the column. This is especially unacceptable for rods having an anti-corrosion (e.g. polymer) coating. An increase in the number of centralizers on one bar does not give the desired effect, because all of them, as a rule, are shifted to one of the rod heads.

Известно также устройство для уменьшения истирания насосно-компрессорных труб и штанг (см. а.с. СССР 1493765, кл. Е 21 В 17/10, БИ 26, 1989), которое снабжено расположенными на торцах корпуса траверсами в виде полуцилиндров, связанными резьбовыми элементами (внутренняя поверхность траверс имеет накатку для предотвращения их скольжения по телу штанги). В описании изобретения к этому а.с. приводится также способ установки данного устройства на штангу, который заключается в следующем. Корпус устройства через продольной вырез устанавливают в любой заранее выбранной точке тела штанги, а в продольный вырез вставляют соединительный элемент. Затем с двух сторон корпуса устанавливают полуцилиндры траверс и соединяют их резьбовыми элементами. Смещение центратора вдоль оси штанги предотвращается зажимом траверс резьбовыми элементами. Недостатком закрепления указанного центратора на штанге является то, что после зажима траверс на штанге с нанесенным на ее поверхность защитным полимерным покрытием происходит разрушение покрытия на штанге в местах зажима траверс, имеющих накатку. С другой стороны, недостаточный зажим траверс приводит в процессе эксплуатации штанг к сдвигу центратора с места установки и последующему "сдиранию", т.е. истиранию покрытия штанги. There is also known a device for reducing the attrition of tubing and rods (see AS USSR 1493765, class E 21 B 17/10, BI 26, 1989), which is equipped with traverses located at the ends of the body in the form of half cylinders connected by threaded elements (the inner surface of the traverse has a knurling to prevent them from sliding along the body of the rod). In the description of the invention to this A.S. also provides a method of installing this device on a bar, which is as follows. The device body through a longitudinal cutout is installed at any pre-selected point on the body of the rod, and a connecting element is inserted into the longitudinal cutout. Then, traverse semicylinders are installed on both sides of the body and connected with threaded elements. The offset of the centralizer along the axis of the rod is prevented by clamping the traverse with threaded elements. The disadvantage of fixing the specified centralizer on the rod is that after clamping the traverse on the rod with a protective polymer coating applied to its surface, the coating on the rod is destroyed at the clamping points of the traverse having knurling. On the other hand, insufficient clamping of the traverse during operation of the rods leads to a shift of the centralizer from the installation site and subsequent “tearing”, i.e. abrasion of the coating of the rod.

Известен также центратор для насосных штанг (см. патент РФ 2060350), кл. Е 21 В 17/10, БИ 14, 1996), который формируется на штанге любым известным способом, например литьем смеси компонентов в форму, установленную на штанге, с последующей полимеризацией данной смеси. При этом центратор удерживается на штанге силой трения, возникающей после его формирования. Недостатком указанного способа крепления центратора является низкая надежность сцепления центратора со штангой, вследствие этого происходит сдвиг центратора и последующее его скольжение вдоль оси штанги. Как показывают проведенные эксперименты по замеру усилия сдвига центратора, это особенно касается штанг с нанесенным на их поверхность полимерным покрытием. Из-за малого коэффициента трения и гладкой поверхности штанги сцепление центратора со штангой недостаточно для надежного закрепления центраторов на штанге при их эксплуатации в наклонных и искривленных скважинах. В результате этого установленные через 1,5-2 м на штанге центраторы (по 4-5 штук центраторов при длине штанги 8 м) будут сдвигаться и не обеспечат равномерного и надежного центрирования штанги в колонне НКТ. A centralizer for sucker rods is also known (see RF patent 2060350), cl. E 21 B 17/10, BI 14, 1996), which is formed on the rod by any known method, for example, by casting a mixture of components in a mold mounted on the rod, followed by polymerization of this mixture. In this case, the centralizer is held on the rod by the frictional force arising after its formation. The disadvantage of this method of mounting the centralizer is the low reliability of the adhesion of the centralizer with the rod, as a result of which the centralizer is shifted and its subsequent sliding along the axis of the rod. As the experiments on measuring the shear force of the centralizer show, this is especially true for rods with a polymer coating applied to their surface. Due to the low coefficient of friction and the smooth surface of the rod, the adhesion of the centralizer to the rod is not sufficient to reliably fix the centralizers on the rod during their operation in deviated and deviated wells. As a result of this, centralizers installed after 1.5-2 m on the rod (4-5 pieces of centralizers each with a rod length of 8 m) will be shifted and will not ensure uniform and reliable centering of the rod in the tubing string.

Центратор, установленный на штанге, может выполнять также функцию скребка для очистки внутренней поверхности колонны НКТ от парафинистых отложений, которые образуются на стенках НКТ и уменьшают пропускное сечение колонны НКТ. В этом случае при возвратно-поступательном движении штанг (ход штанговой глубинно-насосной установки меньше нормальной длины штанги) условием очистки от парафина со стенок колонны НКТ является также надежное закрепление скребка-центратора на штанге, иначе его проскальзывание относительно оси штанги не обеспечит очистку парафинистых отложений со стенок колонны НКТ. The centralizer mounted on the rod can also perform the function of a scraper for cleaning the inner surface of the tubing string from paraffin deposits that form on the tubing walls and reduce the throughput section of the tubing string. In this case, during the reciprocating movement of the rods (the stroke of the sucker-rod pump unit is less than the normal rod length), the condition for cleaning paraffin from the walls of the tubing string is also a reliable fastening of the centralizer scraper on the rod, otherwise its slipping relative to the axis of the rod will not ensure the cleaning of paraffin deposits from the walls of the tubing string.

Техническим результатом изобретения является сохранение антикоррозионного покрытия на штангах, предохранение износа штанг в процессе эксплуатации скважин с большой искривленностью ствола, а также качественная очистка внутренней поверхности НКТ от парафиносмолистых отложений в процессе эксплуатации скважины. The technical result of the invention is the preservation of the anti-corrosion coating on the rods, the prevention of rod wear during operation of wells with a large curvature of the wellbore, as well as high-quality cleaning of the inner surface of the tubing from paraffin-tar deposits during the operation of the well.

Указанный технический результат достигается описываемым способом, включающим закрепление центратора на одном из участков штанги, например, формированием его способом литья. The specified technical result is achieved by the described method, including fixing the centralizer on one of the sections of the rod, for example, by forming it by casting.

Новым является то, что перед установкой центратора на участке под закрепление формируют бесшовное утолщение, например, путем локального нагрева штанги с последующим ее осаживанием. What is new is that before installing the centralizer in the area under fixing, a seamless thickening is formed, for example, by local heating of the rod with its subsequent deposition.

Местный нагрев штанги и ее осаживание с образованием местного утолщения тела штанги величиной 1-1,5 мм на диаметр позволяет осуществить закрепление центратора на место утолщения штанги с высокой надежностью предотвращения его сдвига относительно оси штанги. При этом предотвращение сдвига центратора обеспечивается не величиной силы трения поверхностей центратора и штанги, которая пропорционально зависит от коэффициента трения соприкасающихся поверхностей, а взаимным упором поверхностей тел штанги и центратора, т.е. будет ограничена прочностью самого центратора и тела стальной штанги. Иначе говоря, для сдвига центратора относительно оси штанги, в случае его установки на место утолщения тела штанги, должно произойти или разрушение самого центратора (если он формируется на штанге и не закрепляется дополнительно), или разрушением его крепежных элементов (резьбовых или каких-либо других соединений), служащих для закрепления центратора на штанге. Local heating of the rod and its deposition with the formation of a local thickening of the body of the rod with a size of 1-1.5 mm per diameter allows the centralizer to be fixed at the site of thickening of the rod with high reliability to prevent its shift relative to the axis of the rod. In this case, the centralizer is prevented from shifting not by the value of the friction force of the surfaces of the centralizer and the rod, which is proportionally dependent on the coefficient of friction of the contacting surfaces, but by the mutual emphasis of the surfaces of the bodies of the rod and the centralizer, i.e. will be limited by the strength of the centralizer itself and the body of the steel rod. In other words, in order to shift the centralizer relative to the axis of the rod, if it is installed on the place of thickening of the body of the rod, either the centralizer itself should be destroyed (if it is formed on the rod and is not additionally fixed), or the destruction of its fasteners (threaded or any other connections) used to secure the centralizer to the bar.

Сравнительный анализ аналогичных технических решений с предложенным способом позволяет сделать вывод об отсутствии идентичных и эквивалентных признаков в сравнении со сходными признаками известных способов. A comparative analysis of similar technical solutions with the proposed method allows us to conclude that there are no identical and equivalent features in comparison with similar features of known methods.

Исследования патентной и научно-технической литературы, проведенные по патентному фонду института "ТатНИПИнефть", показали, что подобная совокупность существенных отличительных признаков является новой и ранее не использовалась, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "новизна" и "изобретательский уровень". Studies of patent and scientific and technical literature conducted by the patent fund of the TatNIPIneft Institute have shown that such a combination of essential distinguishing features is new and has not been used before, which allows us to conclude that the technical solution meets the criteria of "novelty" and "inventive step".

На фиг.1 и 2 представлена технологическая схема установки центратора на штанге. На фиг.1 - участок нагрева штанги и процесс осаживания, в разрезе; на фиг.2 - сформированное утолщение на штанге, на котором закреплен центратор, в разрезе. Figure 1 and 2 presents the technological scheme of installation of the centralizer on the bar. Figure 1 - section of the heating rod and the upsetting process, in the context; figure 2 - formed thickening on the bar, on which the centralizer is fixed, in section.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Штангу 1 в зоне 2 предполагаемого расположения центратора 3 нагревают до температуры 600±50^oС, например, с помощью установки индукционного нагрева или установки для контактной сварки способом оплавления в режиме короткого замыкания. Контроль температуры осуществляют, например, стационарным прибором для замера температуры по инфракрасному излучению нагретого тела (пирометром). Затем с помощью захватов 4, перемещающихся в осевом встречном друг к другу направлении с зажатой штангой 1, производят ее осаживание (см. фиг. 1) на величину, соответствующую образованию в месте нагрева утолщения тела штанги величиной 1-1,5 мм на диаметр. После этого в месте утолщения тела штанги формируют центратор 3 (фиг.2), например, способом литья под давлением или термопрессованием.The rod 1 in zone 2 of the proposed location of the centralizer 3 is heated to a temperature of 600 ± 50 ^o With, for example, using the installation of induction heating or installation for resistance welding by the method of reflow in the short circuit mode. Temperature control is carried out, for example, by a stationary device for measuring temperature by infrared radiation of a heated body (pyrometer). Then, using the grippers 4, moving in an axial direction opposite to each other with the clamped rod 1, they are upsetting (see Fig. 1) by an amount corresponding to the formation of a thickening of the rod body at a heating point of 1-1.5 mm in diameter. After that, in the place of thickening of the body of the rod, a centralizer 3 is formed (Fig. 2), for example, by injection molding or heat pressing.

Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить надежное центрирование штанг в колонне НКТ и тем самым сохранить антикоррозионное покрытие на штангах и предотвратить износ штанг в процессе эксплуатации скважин с большой искривленностью ее ствола. The use of the present invention will ensure reliable centering of the rods in the tubing string and thereby preserve the anti-corrosion coating on the rods and prevent rod wear during operation of the wells with a large curvature of its trunk.

Claims (1)

Способ установки центратора на насосной штанге, включающий закрепление его на одном из участков штанги, например, формированием способом литья, отличающийся тем, что перед установкой центратора, на участке под закрепление формируют бесшовное утолщение, например, путем локального нагрева штанги с последующим ее осаживанием. A method of installing a centralizer on a pump rod, including fixing it on one of the sections of the rod, for example, by molding, characterized in that before installing the centralizer, a seamless thickening is formed on the section for fixing, for example, by local heating of the rod with its subsequent deposition.

Images