САЛЬНИК УСТЬЕВОЙ Российский патент 1998 года по МПК F04B47/00 E21B33/03 

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию, в частности к сальнику устьевому, и может быть использовано для герметизации штока штангового насоса в штангонасосной арматуре.

Известен сальник устьевой (см. разработку НПО "Титан" ЗапСибНИИДНефть), который состоит из корпуса с запрессованной в него втулкой скольжения, грундбуксы, нажимных втулок, сальника верхнего и нижнего, нажимной гайки, стопорных винтов.

Недостатком данной конструкции является то, что отсутствует емкость для смазки штока и сальников и при падении уровня нефти в забое скважины "шток-сальники" будут работать без смазки, всухую, что приведет к интенсивному износу сальников, выходу из строя и немедленной замене. Смазка в данной конструкции осуществляется только нефтью, выносимой штоком насоса-качалки (масленка не предусмотрена). Кроме того, при замене верхнего сальника, уплотняющего шток насоса-качалки, необходимо поджать нижний сальник вращением грундбуксы ключом-воротком, что невозможно и требует больших усилий (т.к. грундбукса соизмерима с корпусом сальника устьевого и имеет резьбу большого диаметра) и сами сальники при замене демонтируются вручную.

Известно также манжетное уплотнение штока ДМУШ-31 (разработчик технической документации НПО "Экогермет", г. Москва), которое содержит корпус, резиновые манжеты трапецевидного сечения, сальники, плавающие обоймы, камеру для смазки, выполненную между манжетами, переходник для прессмасленки, направляющие втулки скольжения, манжету квадратного сечения (уплотнения для герметизации штока), прессмасленку.

Недостатком описанной конструкции является то, что мала емкость для смазки штока и сальников и она не предназначена для смазки при работе "шток-сальники" всухую (без смазки) при падении уровня нефти в забое скважины, а всухую шток-сальники могут работать довольно долго. Камера со смазкой предназначена только для смазки штока и сальников на период пуска насоса-качалки, а дальше смазка идет нефтью, выносимой штоком, а при отсутствии нефти (падение ее уровня в забое) сальники интенсивно изнашиваются, выходя из строя, и их приходится часто менять. Кроме того, для замены манжет трапецевидного сечения шток обжимается манжетой квадратного сечения под давлением смазки, подаваемой через пресс-масленку, для этого необходимо специальное оборудование (хотя бы ручной пресс для создания необходимого давления), а при отсутствии пресса экстренное уплотнение штока насоса-качалки (при аварийных ситуациях) невозможно. При ремонте замена плавающих обойм и резиновых манжет трапециевидного сечения происходит вручную, что очень трудоемко и практически неприемлемо, особенно при замене нижней плавающей обоймы и нижней резиновой манжеты. Кроме того, наличие большого количества уплотнительных колец круглого сечения делает данную конструкцию неремонтопригодной.

Сущность изобретения - повышение работоспособности сальника устьевого при падении уровня нефти в забое скважины, его ремонтопригодность при замене сальников, упрощение конструкции и повышение надежности узла уплотнения штока насоса-качалки, обеспечивая его герметичность для создания безопасных условий при смене сальников.

Указанная задача достигается тем, что под сальником установлен обратный клапан, а в расточке нижнего корпуса между грундбуксой и нижней обоймой расположен пакер, поджимаемый винтами, уплотненными в корпусе, расположенными под углом к оси штока насоса.

На фиг. 1 изображен продольный разрез сальника устьевого, на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - разрез Б-Б.

Корпус 1 имеет расточку 2, в которую установлены уплотнительные разрезные кольца 3, уплотняющие шток штангового насоса 4 путем поджатия нажимным фланцем 5 через обойму 6, в которую помещена деревянная втулка 7 как подшипник скольжения, камера для смазки штока и уплотнения штока образована колпаком 8 и крепится к нажимному фланцу 5, корпус нижний 9 крепится к корпусу 1 и имеет расточку 10, обойма нижняя 11 находится в корпусе нижнем 9, деревянная втулка 12, как втулка скольжения штока 4, находится в обойме нижней 11, грундбукса 13 и пакер 14 установлены в расточке 10 корпуса нижнего 9, винты 15 (см. фиг. 2) находятся в корпусе 1 и уплотнены в нем резиновыми кольцами 16 (см. фиг. 2), планка 17 крепится к корпусу 1 (см. фиг. 1), обратный клапан 18 (фиг. 3) с колпаком 19, шариком 20, пружиной 21 установлен в корпусе 1 (фиг. 1), масленка 22 ввернута в колпак 8.

Сальник устьевой работает следующим образом.

Шток штангового насоса 4 соединен с насосом качалкой (не показана) и совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси сальника устьевого. Уплотнительные разрезные кольца 3 поджатые нажимным фланцем 5 через обойму 6 уплотняют шток 4, который движется в подшипниках скольжения (деревянных втулках) 7 и 12, в камеру, образованную колпаком 8, который крепится к нажимному фланцу 5. Через масленку 22 нагнетается смазка, которая служит для смазки штока 4 и разрезных колец 3 при работе насоса-качалки, когда уровень нефти в забое скважины понижен и вынос нефти штоком 4 для смазки разрезных колец 3 отсутствует - при этом шток 4 выносит смазку из камеры и смазывает поверхность контакта штока 4 и разрезных колец 3. Для обеспечения герметичности штока 4, уплотняемого разрезными кольцами 3, и обеспечения их смазки через обратный клапан 18 при снятом колпачке 19 нагнетается смазка, которая, отжимая шарик 20, при этом сжимая пружину 21, проникает в зазоры между штоком 4 и кольцами 3, а при ремонте под давлением смазки и при снятых нажимном фланце 5 с колпаком 8, обоймой 6 и деревянной втулкой 7 разрезные кольца 3 легко выдавливаются из расточки 2 корпуса 1 сальника устьевого. При замене разрезных колец 3 (сальника штока 4) шток 4 герметизируется пакером 14, который сжимается винтами 15, уплотненными кольцами 16 в корпусе 1 через грундбуксу 13 и опирается на обойму нижнюю 11, тем самым создается натяг между пакером 14 и штоком 4, т.е. герметизируется устье скважины для безопасной замены сальников штока 4 (разрезных колец 3). После замены разрезных колец 3 винты 15 выворачиваются, полное выворачивание винтов из корпуса 1 предотвращается планками 17, натяг между штоком 4 и пакером 14 устраняется и сальник устьевой готов к работе.

Таким образом, ввод камеры для смазки над сальником штока насоса-качалки повышает работоспособность сальника устьевого при падении уровня нефти в забое скважины, а расположение обратного клапана под сальником повышает его работоспособность и ремонтопригодность, а создание герметизации штока насоса-качалки сжатием пакера при помощи винтов, расположенных под углом к оси штока насоса-качалки упрощает работы по герметизации устья скважины при ремонте или аварийных ситуациях и обеспечивает более надежные условия безопасности при смене сальников.

Сальник устьевой предназначен для герметизации штока штангового насоса в штангонасосной арматуре. Колпак, который крепится к нажимному фланцу, образует камеру для смазки штока и разрезных колец. Смазкой заполненной через масленку, смазывается шток и кольца при падении уровня нефти в забое скважин. Через обратный клапан осуществляется смазка колец и штока, а при ремонте-демонтаж разрезных колец под давлением смазки. При замене разрезных колец шток герметизируется пакером, который сжимается винтами через грундбуксу и опирается на обойму нижнюю, тем самым создается натяг между пакером и штоком, т. е. герметизируется устье скважины для безопастной замены сальников. Данное решение позволяет повысить работоспособность сальника устьевого при падении уровня нефти в забое скважины, его ремонтопригодность при замене сальников. 3 ил.

Сальник устьевой, содержащий верхний и нижний корпуса, камеру для смазки уплотнения для герметизации штока штангового насоса, выполненного в виде сальника, грундбуксу, обойму и пресс-масленку, отличающийся тем, что под сальником установлен обратный клапан, а в расточке нижнего корпуса между грундбуксой и нижней обоймой расположен пакер, поджимаемый винтами, уплотненными в корпусе, расположенными под углом к оси штока насоса.