RU100797U1

RU100797U1 - ROCKER

Info

Publication number: RU100797U1
Application number: RU2010121027/03U
Authority: RU
Inventors: Альберт Фатхелович Каримов; Александр Михайлович Михайлов; Рустам Рафаилович Тухватуллин; Мизхат Мубаракович Хазиев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Альметьевский завод "Радиоприбор" ОАО "Альметьевский завод "Радиоприбор"
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2010-12-27

Abstract

Штанговращатель, содержащий корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг, отличающийся тем, что узел соединения с полированным штоком выполнен в виде блока сухарей, содержащего сухари для зажима полированного штока, установленные в упорной втулке, контактирующей с верхним торцом опорного вала, насаженного на упорный подшипник, при этом опорный вал нижним концом соединен с червячным колесом с помощью шлицевого соединения, рычаг выполнен L-образной формы, одним концом соединен с обоймой ведущего звена обгонной муфты, а другим концом, снабженным грузом, соединен тросом со стойкой балансира станка-качалки, а для подвески штанговращателя к траверсе балансира корпус снабжен двумя кронштейнами. A rod rotary actuator comprising a housing with a worm gear turning inside the rod string associated with an overrunning clutch, a connection unit with a polished rod string of the pump rods, a connection unit of the housing with the beam cross-arm of the pumping unit and a lever, characterized in that the connection unit is polished the rod is made in the form of a block of rusks containing rusks for clamping a polished rod, mounted in a thrust sleeve in contact with the upper end of the support shaft, mounted on the thrust bearing, at ohm, the support shaft with the lower end is connected to the worm wheel by means of a spline connection, the lever is L-shaped, one end is connected to the cage of the driving link of the freewheel, and the other end, equipped with a load, is connected by a cable to the balancer strut of the rocking machine, and for suspension the rotator to the traverse of the balancer body is equipped with two brackets.

Description

Предложение относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности к эксплуатации добывающей скважины штанговым насосом, а именно к устройствам для периодического поворота колонны насосных штанг.The proposal relates to the field of the oil industry, in particular to the operation of a production well with a sucker rod pump, and in particular, to devices for periodically turning a string of sucker rods.

Известен штанговращатель (см. а.с. СССР №176224, 5МПК F04В 47/00, опубл. в Б.И. №37, 07.10.1992 г.) содержащий ведомую шестерню, жестко связанную с колонной насосно-компрессорных труб, ведущую шестерню, установленную на колонне штанг с возможностью вращательного и поступательного движения относительно ее продольной оси, а также полумуфты сцепления, одна из которых закреплена на торцевой поверхности ведущей шестерни, а другая - неподвижно на верхней головке насосной штанги. Штанговращатель располагается ниже устьевого уплотнения колонны штанг.A known rotator (see AS USSR No. 176224, 5MPK F04B 47/00, published in BI No. 37, 10/07/1992) containing a driven gear, rigidly connected to the tubing string, pinion gear mounted on a column of rods with the possibility of rotational and translational motion relative to its longitudinal axis, as well as a coupling half coupling, one of which is fixed to the end surface of the drive gear, and the other is stationary on the upper head of the pump rod. The rod rotator is located below the wellhead seal of the rod string.

Недостатком такого штанговращателя является сложность его монтажа и обслуживания при эксплуатации.The disadvantage of such a rotator is the complexity of its installation and maintenance during operation.

Известен также штанговращатель содержащий корпус с крышкой, имеющий узел соединения с колонной штанг, рукоятку с узлом соединения с балансиром станка-качалки и механизм преобразования качательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращательное движение крышки. Механизм преобразования качательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращательное движение крышки выполнен в виде кулачкового вала и храпового механизма, колесо которого соединено с крышкой штанговращателя. Штанговращатель подвешивается на балансире и располагается выше устья скважины (рекламный проспект штанговращателя Пат Уэлл PW 252, изготовитель «Позитив Акшн Тул Вестрн Лтд», г.Калгари и г.Эдмонтон, штат Альберта, Канада).Also known is a rotator comprising a housing with a lid having a node for connecting to the rod string, a handle with a node for connecting to the rocker of the rocking machine, and a mechanism for converting the rocking movement of the handle into unidirectional intermittent rotational movement of the lid. The mechanism for converting the swinging movement of the handle into unidirectional intermittent rotational movement of the cover is made in the form of a cam shaft and a ratchet mechanism, the wheel of which is connected to the cover of the drawer. The boom rotator is suspended on a balance beam and is located above the wellhead (Pat Well Welder PW 252 brochure, manufacturer Positive Action Tool West Ltd, Calgary and Edmonton, Alberta, Canada).

Такое расположение штанговращателя обеспечивает доступ к нему и упрощает его монтаж и обслуживание при эксплуатации скважины.This arrangement of the rotator provides access to it and simplifies its installation and maintenance during well operation.

Однако при эксплуатации происходит значительный износ основных узлов и деталей такого штанговращателя. Это объясняется тем, что основные детали механизма преобразования качательного движения рукоятки в однонаправленное прерывистое вращательное движение крышки, а именно храповое колесо и взаимодействующая с ним собачка имеют при заданных габаритах штанговращателя ограниченные размеры, а следовательно, и ограниченную площадь контакта, что и приводит к их быстрому износу. Кроме того, эффективность и надежность работы такого штанговращателя невелики, так как при его работе необходимо сначала выбрать зазор между собачкой и соответствующим зубом храпового колеса и только потом происходит поворот храпового колеса и связанных с ним крышки и колонны штанг.However, during operation, there is significant wear of the main components and parts of such a shtangovraschatel. This is because the main details of the mechanism for converting the swinging movement of the handle into unidirectional intermittent rotational movement of the cover, namely the ratchet wheel and the dog interacting with it, have limited dimensions for the given dimensions of the slide changer and, therefore, a limited contact area, which leads to their rapid wear and tear. In addition, the efficiency and reliability of such a shtangovshchitel is small, since during its operation it is necessary to first select the gap between the dog and the corresponding tooth of the ratchet wheel and only then the ratchet wheel and the associated covers and rods are rotated.

Известен также штанговращатель (см. патент RU №2178835, 7 МПК Е21В 19/087, F04В 47/02, опубл. в Б.И. 27.01.2002 г.) содержащий корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны насосных штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг.Also known is a rotator (see patent RU No. 2178835, 7 IPC Е21В 19/087, F04В 47/02, published in B.I. January 27, 2002) comprising a housing with a worm gear installed inside the rotation mechanism of the pump rod string. associated with an overrunning clutch, a connection node with a polished rod stem of the pump rods, a connection node of the housing with the cross beam of the rocker-rocking machine and a lever.

Известный штанговращатель по своей технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.A well-known rod rotator in its technical essence is closer to the proposed one and can be adopted as a prototype.

В нем недостатки вышеприведенных аналогов частично устранены. Однако и он не лишен недостатков, в частности он сложен по конструкции, следовательно, сложна его сборка и разборка в случае необходимости ремонтных работ. Кроме того, в процессе работы механизм поворота колонны штанг, а именно червячное колесо испытывает большую нагрузку, что снижает его долговечность и надежность в связи ускоренного его износа.In it, the disadvantages of the above analogues are partially eliminated. However, it is not without drawbacks, in particular, it is complex in design, therefore, it is difficult to assemble and disassemble it if necessary, repair work. In addition, in the process of operation, the rotation mechanism of the rod string, namely the worm wheel, experiences a large load, which reduces its durability and reliability due to its accelerated wear.

Технической задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции, удобство в обслуживании, повышение надежности и увеличение долговечности, а также повышение ремонтопригодности.The technical task of this utility model is to simplify the design, ease of maintenance, increase reliability and increase durability, as well as increase maintainability.

Поставленная техническая задача решается описываемой полезной моделью, содержащей корпус с установленным внутри механизмом поворота колонны штанг в виде червячной передачи, связанной с обгонной муфтой, узел соединения с полированным штоком колонны насосных штанг, узел соединения корпуса с траверсой балансира станка-качалки и рычаг.The stated technical problem is solved by the described utility model, comprising a housing with a worm gear turning mechanism inside the rod string in the form of a worm gear connected with an overrunning clutch, a connection unit with a polished rod string of the pump rod, a connection unit of the housing with the beam of the rocker-rocking machine beam and a lever.

Новым является то, что узел соединения с полированным штоком выполнен в виде блока сухарей, содержащий сухари для зажима полированного штока, установленные в упорной втулке, контактирующей с верхним торцом опорного вала, насаженного на упорный подшипник, при этом опорный вал нижним концом соединен с червячным колесом с помощью шлицевого соединения, рычаг выполнен L-образной формы, одним концом соединенный с обоймой ведущего звена обгонной муфты, а другим концом, снабженным грузом, соединен тросом со стойкой балансира, для подвески штанговращателя к траверсе балансира станка-качалки корпус снабжен двумя кронштейнами.New is that the connection unit with a polished rod is made in the form of a block of crackers, containing crackers for clamping the polished rod, mounted in a thrust sleeve in contact with the upper end of the support shaft, mounted on the thrust bearing, while the support shaft is connected to the worm wheel with a lower end by means of a spline connection, the lever is L-shaped, connected at one end to the clip of the driving link of the overrunning clutch, and the other end, equipped with a load, is connected by a cable to the balancer strut for suspension of the rod raschatelya to traverse balance pumping unit housing is provided with two brackets.

Представленные рисунки поясняют суть заявляемой полезной модели, где на фиг.1 изображен общий вид штанговращателя в продольном частичном разрезе, где видны блок сухарей, опорный вал насаженный на упорный подшипник, и в корпусе установленная червячная передача, а также кронштейны корпуса для подвески его тросами к траверсе балансира станка-качалки.The presented figures illustrate the essence of the claimed utility model, where Fig. 1 shows a general view of the gear shifter in a longitudinal partial section, where a block of crackers, a support shaft mounted on a thrust bearing are visible, and a worm gear installed in the housing, as well as housing brackets for hanging it with cables to cross beam of rocking machine balancer.

На фиг.2 - то же, что на фиг.1, сечение АА по фиг.1.In Fig.2 - the same as in Fig.1, section AA in Fig.1.

На фиг.3 - вид с боку, по стр.Б на фиг.1.Figure 3 is a side view, on page B in figure 1.

На фиг.4 - вид сверху на фиг.1.Figure 4 is a top view of figure 1.

На фиг.5 - штанговращатель, подвешенный на траверсе балансира станка-качалки, когда головка балансира находится в верхнем положении, и рычаг, снабженный грузом, соединенный с помощью троса со стойкой балансира.In Fig. 5, a shank is suspended on the cross beam of the rocker of the rocking machine when the head of the balancer is in the upper position, and a lever equipped with a load is connected via a cable to the balancer strut.

На фиг.6 - рычаг штанговращателя в исходном положении в увеличенном виде.In Fig.6 - the lever of the stem shifter in its original position in an enlarged view.

На фиг.7 - то же, что на фиг.5, рычаг штанговращателя находится в рабочем положении, при котором его груз находится в крайней верхней точке, перед началом возвращения рычага в исходное положение.In Fig. 7, the same as in Fig. 5, the lever of the drawer is in the operating position, in which its load is at its highest point, before starting to return the lever to its original position.

Штанговращатель содержит корпус 1 с крышкой 2 (см. фиг.1), внутри которого установлен автономный механизм поворота колонны насосных штанг 3 (см. фиг.5 и 6), выполненный в виде червячной передачи и обгонной муфты 4. Червячная передача включает червяк 5 (см. фиг.1 и 2) и червячное колесо 6 соединенное шлицевым соединением с опорным валом 7, насаженным на упорный подшипник 8. Ведущее звено 9 обгонной муфты с натягом установлен в обойме 10, а ведомое звено 11 соединен с червяком 5. Над опорным валом 7 установлен блок сухарей, включающий упорную втулку 12, сухариков 13 и накидную гайку 14, для зажима полированного штока 15 колонны насосных штанг 3. Корпус 1 снабжен кронштейнами 16 и 17 для подвески штанговращателя тросами 18 и 19 к траверсе 20 станка-качалки (см. фиг.5 и 7). Рычаг 21, выполненный по форме L, закреплен к обойме 10 и снабжен грузом 22, позволяющим сместить центр тяжести рычага, что обеспечивает его поворот на наибольший угол. К рычагу, имеющего П-образный профиль, закреплен одним концом трос 23, который другим концом закреплен к стойке 24 балансира 25 станка-качалки.The rod rotator comprises a housing 1 with a cover 2 (see FIG. 1), inside which an autonomous mechanism for turning the string of pump rods 3 (see FIGS. 5 and 6) is installed, made in the form of a worm gear and an overrunning clutch 4. The worm gear includes a worm 5 (see Figs. 1 and 2) and the worm wheel 6 connected by a spline connection to the support shaft 7, mounted on the thrust bearing 8. The drive link 9 of the freewheel clutch is fitted with an interference fit in the ferrule 10, and the driven link 11 is connected to the worm 5. Above the support the shaft 7 has a block of crackers, including a thrust sleeve 12, cracker ov 13 and a union nut 14, for clamping the polished rod 15 of the column of the pump rods 3. The housing 1 is equipped with brackets 16 and 17 for suspending the rod cutter with cables 18 and 19 to the crosshead 20 of the rocking machine (see FIGS. 5 and 7). The lever 21, made in the form of L, is fixed to the holder 10 and is equipped with a load 22, which allows you to shift the center of gravity of the lever, which ensures its rotation at the greatest angle. To the lever having a U-shaped profile, a cable 23 is fixed at one end, which is fixed at the other end 24 to the rack 24 of the balancer 25 of the rocking machine.

Штанговращатель работает следующим образом. После монтажа штанговращателя как это изображено на фиг.5 и 7 производят настройку угла поворота рычага 21 штанговращателя в зависимости от длины хода колонны насосных штанг 3 и типоразмера станка-качалки. По окончании подготовительных работ привод станка-качалки запускают в работу.Shutter works as follows. After mounting the rod rotator as shown in FIGS. 5 and 7, the angle of rotation of the lever 21 of the rod rotator is adjusted depending on the stroke length of the string of pump rods 3 and the size of the pumping unit. At the end of the preparatory work, the rocking machine drive is put into operation.

При движении балансира 25 станка-качалки вниз (см. фиг.7) под действием натяжения троса 23 происходит поворот вверх L-образного рычага 21 и связанного с ним через обойму 10 и ведущего звена 9 обгонной муфты и ее ведомого звена 11, которое передает крутящий момент червяку 5. Последний вращаясь передает усилие червячному колесу 6, которое в свою очередь получая вращение приводит к повороту связанного с ним опорного вала 7, который передает усилие упорной втулке 12, поворачивая ее и связанную с ней колонну насосных штанг 3. При достижении головки 26 балансира 25 нижней точки (см. фиг.7) рычаг 21 с грузом 22 занимает крайнее верхнее положение, при котором угол поворота колонны насосных штанг достигает 6° и более в зависимости от заданного режима работы станка-качалки, т.е. от длины хода полированного штока 3 или путем изменения длины тяги троса 23. При ходе балансира 25 станка-качалки вверх рычаг 21 под действием груза 22 занимает исходное положение (см. фиг.5). Далее цикл повторяется.When the balancer 25 of the rocking machine moves downward (see Fig. 7) under the action of the cable tension 23, the L-shaped lever 21 and its associated through the ferrule 10 and the driving link 9 of the overrunning clutch and its driven link 11 are turned upward, which transmits the torque moment to the worm 5. The last one rotates, transfers the force to the worm wheel 6, which, in turn, causes the rotation of the associated support shaft 7, which transfers the force to the thrust sleeve 12, turning it and the associated rod string 3. When the head reaches 26 balance Ira 25 of the lower point (see Fig. 7), the lever 21 with the load 22 occupies the extreme upper position at which the angle of rotation of the column of pump rods reaches 6 ° or more depending on the given operating mode of the rocking machine, i.e. from the stroke length of the polished rod 3 or by changing the length of the thrust of the cable 23. When the balancer 25 of the rocking machine moves upward, the lever 21 under the action of the load 22 takes its initial position (see figure 5). Next, the cycle repeats.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в следующем.The technical and economic advantage of the proposal is as follows.

Предлагаемый штанговращатель обладает простой конструкцией и малой металлоемкостью в сравнении с известными устройствами аналогичного назначения. Такая конструкция штанговращателя позволяет полностью разгрузить узел поворота штанги, т.е. приводной узел от осевой нагрузки, что обеспечивает повышенную надежность его работы, предотвращается отвинчивание штанг. Изменение конструкции рычага поворота штанги обеспечивает поворот колонны насосных штанг за один ход балансира станка-качалки до 6° и более, что дает возможность увеличить срок службы колонны насосных штанг, и бесперебойной работы глубинного насоса и очистки внутренней поверхности насосно-компрессорных труб от парафина. Повышена также ремонтопригодность за счет использования обгонной муфты от автомобиля. Одним из преимуществ полезной модели является и то, что для его изготовления не требуется наладка производства отдельных узлов и некоторых деталей, поскольку в качестве их могут быть использованы выпускаемые автомобильной промышленностью, в частности, например обгонная муфта и узел червячного редуктора.The proposed rod rotator has a simple design and low metal consumption in comparison with known devices of a similar purpose. This design of the rod rotator allows you to completely unload the node rotation of the rod, i.e. the drive unit from axial load, which provides increased reliability of its operation, the unscrewing of the rods is prevented. Changing the design of the rod rotation lever ensures that the pump rod string rotates in one stroke of the rocker of the pumping arm up to 6 ° or more, which makes it possible to increase the service life of the pump rod string, and the trouble-free operation of the deep pump and cleaning the inner surface of the tubing from paraffin. Maintainability is also increased through the use of an overrunning clutch from a car. One of the advantages of the utility model is that for its manufacture it is not necessary to adjust the production of individual units and some parts, since they can be used as manufactured by the automotive industry, in particular, for example, overrunning clutch and worm gear unit.

Штанговращатель может быть использован в различных климатических условиях круглый год.The rotator can be used in various climatic conditions all year round.

Claims

A rod rotary actuator comprising a housing with a worm gear turning inside the rod string associated with an overrunning clutch, a connection unit with a polished rod string of the pump rods, a connection unit of the housing with the beam cross-arm of the pumping unit and a lever, characterized in that the connection unit is polished the rod is made in the form of a block of crackers containing crackers for clamping a polished rod, mounted in a thrust sleeve in contact with the upper end of the support shaft, mounted on the thrust bearing, at ohm, the support shaft with the lower end is connected to the worm wheel by means of a spline connection, the lever is L-shaped, one end is connected to the cage of the driving link of the freewheel, and the other end, equipped with a load, is connected by a cable to the balancer strut of the rocking machine, and for suspension the rotator to the traverse of the balancer body is equipped with two brackets.