УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЕВОГО ШТОКА СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2006 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано для герметизации устьевого штока скважинной штанговой насосной установки при работе с высоким устьевым давлением, в частности в процессе откачки воды в системе межскважинной перекачки для поддержания пластового давления (ППД) при разработке нефтяных месторождений заводнением.

Известен «Сальник устьевой» (Пат. RU №2118707, МПК F 04 В 47/00, Е 21 В 33/03. Опубл. Бюл. №25 от 10.09.98), содержащий верхний и нижний корпусы, камеру для смазки уплотнения для герметизации штока штангового насоса, выполненного в виде сальника, грундбуксу, обойму и пресс-масленку, при этом 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.

Известный устьевой сальник имеет низкую надежность работы при высоком устьевом давлении в процессе откачки воды в системе межскважинной перекачки для поддержания пластового давления. При работе под большим перепадом давления контактные уплотнения быстро изнашиваются и возникает утечка воды в атмосферу, которая вымывает смазку из полостей между уплотнениями, в результате чего сальник быстро выходит из строя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для герметизации устьевого штока скважинной штанговой насосной установки, содержащее в смонтированном на устьевой арматуре скважины корпусе три уплотнения, установленные последовательно в корпусе, в котором первое со стороны высокого давления уплотнение выполнено с гидродинамической смазкой, второе уплотнение - контактного типа с дистанционным гидроуправлением, состоящее из нажимного элемента и полого поршня, а верхнее выполнено в виде упругого элемента, при этом после первого и второго уплотнения в корпусе выполнены соответственно нижний и верхний каналы для отвода утечек скважинной жидкости в сборную емкость (книга «Освоение и ремонт нефтяных и газовых скважин под давлением». Ю.В.Зайцев, А.А.Даниельянц, А.В.Круткин, А.В.Романов. - М.: «Недра», 1982. - Стр.168-169, рис.70).

Недостатком устройства является то, что оно имеет низкую надежность работы при высоком устьевом давлении в процессе откачки воды в системе межскважинной перекачки для поддержания пластового давления, особенно в зимнее время, когда вода замерзает в каналах отвода утечки и сборной емкости. Другой недостаток устройства - повышенная трудоемкость обслуживания (требуется сбор и последующая периодическая утилизация утечки, а также размораживание системы сбора утечки в зимнее время).

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы повысить надежность работы устройства при повышенном устьевом давлении и низких температурах при откачке из скважины воды и упростить его обслуживание.

Техническая задача решается устройством для герметизации устьевого штока скважинной штанговой насосной установки, содержащим смонтированный на устьевой арматуре скважины корпус и три уплотнения, смонтированные в корпусе последовательно.

Новым является то, что нижняя часть корпуса с первым и вторым снизу верх уплотнениями со стороны высокого давления размещена в колонне труб, спущенных в скважину, при этом полость корпуса между этими уплотнениями сообщена с затрубным пространством колонны труб, а полость корпуса между вторым и третьим уплотнениями сообщена с дополнительным резервуаром для смазочной жидкости.

Новым является также то, что первое уплотнение выполнено в виде плунжерной пары.

На Фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого устройства.

На Фиг.2 изображен разрез А-А.

Устройство для герметизации устьевого штока 1 (см. Фиг.1) скважинной штанговой насосной установки (не показана) содержит смонтированный на устьевой арматуре 2 скважины 3 корпус 4, три уплотнения 5, 6 и 7, смонтированные последовательно в корпусе 4. Нижняя часть корпуса 4 с первым 5 и вторым 6 снизу верх уплотнениями со стороны высокого давления размещена в колонне труб 8, спущенных в скважину 3. Полость 9 корпуса 4 между этими уплотнениями 5 и 6 сообщена каналами 10 (см. Фиг.2) с затрубным пространством 11 (см. Фиг.1) колонны труб 8. Полость 12 корпуса 4 между вторым 6 и третьим 7 уплотнениями сообщена с дополнительным резервуаром 13 для смазочной жидкости каналами 14. При этом первое уплотнение 5 может быть выполнено в виде плунжерной пары. Пополнение смазочной жидкости в резервуаре 13 позволяет заправочная горловина 15. Для прохоция из скважины 3 (см. Фиг.1) поступает через обратный клапан 17 в выкидную линию 18. Для сброса газа из затрубного пространства 11 колонны труб 8 в устьевой арматуре 2 предусмотрено сообщение этого пространства 11 через обратный клапан 19 с выкидной линией 18 скважины 3.

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемая конструкция крепится на устьевой арматуре 2 (Фиг.1) скважины 3. Скважинная насосная установка придает штоку 1 возвратно-поступательное перемещение вверх-вниз. При этом если первое уплотнение 5 жестко соединено с корпусом 4, то герметизация происходит по внутренней поверхности, взаимодействующей со штоком 1, а если оно выполнено в виде плунжерной пары, то оно жестко соединено со штоком 1 и герметизировано по наружной поверхности, взаимодействующей с корпусом 4. В ходе работы могут возникать незначительные неконтролируемые утечки первого уплотнения 5, которые из полости 9 по каналам 10 (Фиг.1 и 2) отводятся в затрубное пространство 11 (Фиг.1) колонны труб 8. В полости 12 между вторым 6 и третьим 7 уплотнениями находится смазочная жидкость, которая поступает по каналам 14 из резервуара 13, благодаря чему уменьшается трение между штоком 1 и уплотнениями 5, 6, 7 и уменьшается вероятность коррозии наружной поверхности штока 1. Продукция скважины 3 поднимается по колонне труб 8 и каналам 16, откуда она отбирается в выкидную линию через обратный клапан 17.

В ходе работы смазочную жидкость в резервуаре 13 пополняют через заправочную горловину 15. Скопленный газ в пространстве 11 из устьевой арматуры 2 через обратный клапан 19 сбрасывается в выкидную линию 18 до обратного клапана 17.

При работе с высоким устьевым давлением в процессе откачки воды в системе межскважинной перекачки для поддержания пластового давления устройство имеет повышенную надежность и упрощается его обслуживание, поскольку первое уплотнение, выполненное в виде плунжерной пары, воспринимает основной перепад давления, небольшая утечка через зазор плунжерной пары (необходимая для смазки пары) автоматически отводится обратно в скважину через каналы, соединяющие полость над первым уплотнением с межтрубным пространством, а второе контактное уплотнение, работающее под небольшим перепадом давления, постоянно смазывается из дополнительного резервуара достаточно большого объема смазочной жидкостью. Размещение первого уплотнения и каналов отвода утечки в скважине, в зоне омывания поднимаемой из скважины продукцией, имеющей плюсовую температуру, предотвращает замерзание воды в каналах в зимнее время.

Устройство предназначено для использования в нефтепромысловом оборудовании для герметизации устьевого штока скважинной штанговой насосной установки при работе с высоким устьевым давлением, в частности в процессе откачки воды в системе межскважинной перекачки для поддержания пластового давления при разработке нефтяных месторождений заводнением. Устройство содержит смонтированный на устьевой арматуре скважины корпус, три уплотнения, смонтированные последовательно в корпусе. Нижняя часть корпуса с первым и вторым снизу вверх уплотнениями со стороны высокого давления размещена в колонне труб, спущенных в скважину. Полость корпуса между этими уплотнениями сообщена с затрубным пространством колонны труб. Полость корпуса между вторым и третьим уплотнениями сообщена с дополнительным резервуаром для смазочной жидкости. Первое уплотнение может быть выполнено в виде плунжерной пары. Повышается надежность и упрощается обслуживание, поскольку первое уплотнение, выполненное в виде плунжерной пары, воспринимает основной перепад давления. Небольшая утечка через зазор плунжерной пары автоматически отводится обратно в скважину через каналы, соединяющие полость над первым уплотнением с межтрубным пространством, а второе контактное уплотнение, работающее под небольшим перепадом давления, постоянно смазывается из дополнительного резервуара достаточно большого объема смазочной жидкостью. Предотвращается замерзание воды в каналах в зимнее время. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для герметизации устьевого штока скважинной штанговой насосной установки, содержащее смонтированный на устьевой арматуре скважины корпус, три уплотнения, смонтированные последовательно в корпусе, отличающееся тем, что нижняя часть корпуса с первым и вторым снизу вверх уплотнениями со стороны высокого давления размещена в колонне труб, спущенных в скважину, при этом полость корпуса между этими уплотнениями сообщена с затрубным пространством колонны труб, а полость корпуса между вторым и третьим уплотнениями сообщена с дополнительным резервуаром для смазочной жидкости.2. Устройство для герметизации устьевого штока скважинной штанговой насосной установки по п.1, отличающееся тем, что первое уплотнение выполнено в виде плунжерной пары.