САЛЬНИК УСТЬЕВОЙ Российский патент 2003 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к сальниковым устройствам для уплотнения полированного штока и может быть использовано для уплотнения приводного штока глубинных штанговых насосов при добыче нефти механизированным способом.

Известен сальник устьевой, содержащий корпус с сальниковой набивкой для уплотнения полированного штока и переходник, выполненный в виде муфты для присоединения корпуса к арматуре устья скважины [1]. Известный сальник устьевой не имеет шарнирного соединения корпуса с переходником, поэтому он не может отклониться на некоторый угол, а также не имеет возможности параллельного смещения на величину, требуемую смещенной осью полированного штока. Жесткая фиксация корпуса сальника устьевого приводит к одностороннему силовому контакту в сальниковой набивке, неравномерному ее износу и, как следствие, к преждевременному выходу из строя. Кроме того, наличие одного блока манжет не позволяет произвести его замену без остановки и глушения скважины.

Известен сальник устьевой, наиболее близкий к заявляемому изобретению и принятый за прототип, содержащий корпус с двумя блоками уплотнительных манжет для уплотнения полированного штока, соединенный с переходником при помощи шаровой головки, обеспечивающей наклон корпус на некоторый угол, определяемый наклоном полированного штока [2]. Известный сальник устьевой имеет возможность наклониться на некоторый угол вслед за полированным штоком, поэтому уплотнительные манжеты не испытывают одностороннего износа и обеспечивают длительный ресурс работы. Однако практика эксплуатации глубинных штанговых насосов показывает, что полированный шток не только наклоняется на некоторый угол, но еще и смещает свою ось параллельно, т.е. корпус сальника требует смещения в горизонтальной плоскости на некоторую величину, в противном случае опорная втулка испытывает одностороннюю нагрузку с последующим односторонним износом, что также приводит к преждевременному выходу сальника из строя. Кроме указанного недостатка известный сальник устьевой имеет верхний блок манжет, выполненный в виде отдельных разрезанных колец, установленных друг над другом. При замене этих колец в полевых условиях возникают значительные сложности по их извлечению из корпуса и замене на новые.

Технической задачей, решаемой изобретением, является:
1) создание сальника устьевого, переходник которого был бы выполнен из двух взаимно подвижных в горизонтальной плоскости частей, обеспечивающих параллельное перемещение продольной оси корпуса на величину, требуемую смещением оси полированного штока в процессе его эксплуатации;
2) обеспечение легкой и быстрой замены верхнего блока уплотнительных манжет за счет исполнения их в виде спирали.

Поставленная задача решается тем, что сальник устьевой, содержащий цилиндрический корпус, шарнирно соединенный с переходником для присоединения к арматуре устья скважины и имеющий два блока уплотнительных манжет для поочередного уплотнения полированного штока, расположенного внутри корпуса, переходник выполнен из двух взаимно подвижных в горизонтальной плоскости частей, обеспечивающих возможность параллельного смещения корпуса на величину смещения полированного штока от оси трубной подвески скважины, кроме того, верхний блок уплотнительных манжет выполнен в виде спирали.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 - общий вид сальника в рабочем положении с частичным вертикальным разрезом. Верхний блок манжет плотно обжимает полированный шток, а нижний блок манжет находится в свободном положении и полированного штока не касается.

На фиг.2 - разрез по А-А.

На фиг.3 - разрез по Б-Б.

На фиг.4 - общий вид с вертикальным частичным разрезом в момент сальника устьевого, когда обжаты манжеты нижнего блока, а верхний блок подлежит к замене.

На фиг. 5 - общий вид с вертикальным частичным разрезом в момент, когда верхний блок манжет, выполненный в виде спирали, извлечен из корпуса. Нижний блок манжет обжат и уплотняет полированный шток. В этот момент полированный шток находится в неподвижно зафиксированном положении.

На фиг.6 - общий вид с вертикальным частичным разрезом в момент поворота подвижной части сальника на предельный угол 3^o, при этом шарик смещается по направлению стрелки на величину 0,237934 мм.

Сальник устьевой содержит корпус 1 с шаровой головкой 2, шарнирно соединенной с переходником, выполненным из двух взаимно подвижных в горизонтальной плоскости частей: верхней 3 и нижней 4. Нижняя часть переходника 4 при помощи резьбового конца 5 присоединяется к арматуре устья скважины (не показано) и крепится в ней жестко, а верхняя часть переходника 3 может перемещаться в горизонтальной плоскости в зоне контакта с нижней частью переходника 4. Герметичность подвижного контакта частей 3 и 4 обеспечивается манжетой 6, а конструктивная целостность - двумя обоймами 7, 8 и болтами 9. Наличие шариков 10 исключает вращение шаровой головки 2 вокруг продольной оси в верхней части 3 переходника и обеспечивает угловой наклон оси корпуса 1 на необходимый угол в любом направлении, герметичность при этом достигается уплотнительным кольцом 11. Внутри корпуса 1 расположен нижний блок уплотнительных манжет 12, которые обжимаются резьбовой крышкой 13. Для жесткой фиксации крышки 13 в необжатом положении нижнего блока манжет 12 она снабжена опорным кольцом 14 и фиксатором 15. Внутри резьбовой крышки 13 размещен верхний блок уплотнительных манжет, выполненный в виде спиральной манжеты 16. В обжатое положение спиральная манжета 16 приводится при помощи втулки нажимной 17. Для обеспечения смазки полированного штока 18 резьбовая крышка 13 снабжена масленкой 19. Для ориентации полированного штока 18 относительно корпуса 1 имеются направляющие втулки 20, 21 и 22.

Работает сальник устьевой следующим образом. В исходном положении нижняя часть переходника 4 резьбовым концом 5 жестко присоединена (не показано) к арматуре устья скважины (фиг.1). Нижний блок манжет 12 находится в необжатом положении, а резьбовая крышка 13 зафиксирована опорным кольцом 14 и фиксатором 15. Спиральная манжета 16 плотно прижата к полированному штоку 18, обеспечивая необходимый уровень герметизации для нормальной работы сальника устьевого. При необходимости полированный шток 18 вместе с корпусом 1 может в процессе работы или в процессе монтажа на устье скважины наклониться на некоторый угол в любом направлении, это обеспечивается наличием шаровой головки 2. Кроме того, при необходимости полированный шток 18 совместно с корпусом 1 может еще и переместиться параллельно первоначальному своему положению за счет смещения верхней части 3 переходника в горизонтальной плоскости относительно нижней части 4 переходника вдоль плоскости их контакта. Горизонтальное перемещение возможно в любом направлении на величину, определяемую диаметром насосно-компрессорных труб.

Для того чтобы осуществить замену спиральной манжеты 16, поступают следующим образом (фиг.4). Останавливают движение полированного штока 18, вращением фиксатора 15 освобождают резьбовую крышку 13 и вращают ее в направлении обжатия нижнего блока манжет 12 до плотного их контакта с полированным штоком 18. Далее отвинчивают нажимную втулку 17 и извлекают спиральную манжету 16. Она, будучи спиральной, легко извлекается из корпуса 1 и сальник устьевой готов для установки новой спиральной манжеты 16 (фиг.5).

Для того чтобы привести сальник устьевой в рабочее положение, все выше описанные действия выполняют в обратной последовательности.

Применение заявляемого сальника устьевого в практике эксплуатации нефтяных скважин, механизированных штанговыми глубинными насосами, позволит обеспечить сальнику более длительный ресурс работы за счет обеспечения равномерного износа манжет сальника и направляющих втулок, а также более удобную и быструю смену верхнего блока манжет, выполненных в виде спирали.

Источники информации
1. УДК 622.279.7, Сулейманов А.Б., Карапетов К.Ш., Яшин А.С. Техника и технология капитального ремонта скважин: Учебное пособие для учащихся профтехобразования и рабочих на производстве. - М.: Недра, 1987, с. 74-76.

2. ББК 33 36 Н 58 УДК 621.6(031), Бухаленко Е.И., Вершковой В.В., Джафаров Ш. Т. и др. Нефтепромысловое оборудование: Справочник/Под ред. Е.И. Бухаленко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990, с. 64-65.

Изобретение относится к сальниковым устройствам для уплотнения полированного штока. Сальник устьевой содержит цилиндрический корпус и два блока уплотнительных манжет. Цилиндрический корпус шарнирно и герметично соединен с переходником для присоединения к арматуре устья скважины. Два блока уплотнительных манжет служат для поочередного уплотнения полированного штока, расположенного внутри корпуса. Переходник выполнен из двух взаимно подвижных в горизонтальной плоскости верхней и нижней частей. Они обеспечивают возможность параллельного смещения корпуса на величину смещения полированного штока от оси трубной подвески скважины при герметичности подвижного контакта между ними. Техническим результатом является обеспечение более длительного ресурса работы сальника и легкой и быстрой замены верхнего блока уплотнительных манжет. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Сальник устьевой, содержащий цилиндрический корпус, шарнирно и герметично соединенный с переходником для присоединения к арматуре устья скважины и имеющий два блока уплотнительных манжет для поочередного уплотнения полированного штока, расположенного внутри корпуса, отличающийся тем, что переходник выполнен из двух взаимно подвижных в горизонтальной плоскости верхней и нижней частей, обеспечивающих, при герметичности подвижного контакта между собой, возможность параллельного смещения корпуса на величину смещения полированного штока от оси трубной подвески скважины. 2. Сальник устьевой по п. 1, отличающийся тем, что верхний блок уплотнительных манжет выполнен в виде спирали.