ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И НАБИВКИ САЛЬНИКОВ В УСТЬЕВОЙ САЛЬНИК УСТЬЕВОЙ АРМАТУРЫ СКВАЖИНЫ Российский патент 2017 года по МПК E21B33/00 B25B27/00 

Предлагаемое к рассмотрению изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к инструментам (устройствам) для обслуживания устьевого сальника нефтяных скважин.

В процессе работы установки штангового глубинного насоса (далее УШГН), привод которого осуществляется посредством станка-качалки (далее СК), устьевой шток совершает возвратно-поступательное движение, проходя через самоустанавливающийся устьевой сальник (далее СУСГ), например СУС2 с двойным уплотнением и тремя рядами направляющих втулок (Г.В. Молчанов. А.Г. Молчанов. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. - М.: Недра, 198, с. 134, 135). По мере износа устьевой сальник периодически подтягивается для обеспечения герметичности, но наступает такой момент, когда подтягивание сальника не дает положительного результата и весь отслуживший набор старых сальников заменяется на новый.

В нефтедобывающей промышленности применяются различные инструменты для извлечения и набивки сальников, причем данные инструменты предназначены отдельно для извлечения сальников и отдельно для их набивки.

Известно устройство для удержания крышки сальника на полированном штоке. Устройство состоит из корпуса и створки, соединенных между собой осью. Пружина стремится повернуть створку по часовой стрелке. На конце корпуса укреплена оканчивающаяся буртом пустотелая рукоятка, куда помещена пружина, сила сжатия которой регулируется винтом. Перед сменой набивки сальника крышку сальника поднимают по штоку вверх на расстояние, не мешающее смене сальниковой набивки. За рукоятку надвигают устройство по крышку сальника наклонными поверхностями створки и корпуса. Шток раздвигает корпус и створку и благодаря этому крышка сальника надежно удерживается на полированном штоке (SU патент №1739436/22-3, МПК Е21В 33/03).

Недостатками устройства является то, что при использовании есть вероятность повреждения поверхности полированного штока, возможно соскальзывание устройства при набивке сальников, что может привести к травме работника в случаях, когда пружине не отрегулирована. Кроме того, данное устройство ограничено в применении - предназначено только для удержания крышки устьевого сальника.

Известно устройство для извлечения уплотнительных элементов из устьевого сальника. В устройство входит съемник, изготовленный из металлического стержня. Рабочий конец данного стержня содержит установленные на одном конце его корпуса наборы из внутренних и наружных расположенных по зонам зацепления съемников, у которых зубообразные насечки направлены соответственно по внутреннему и наружному диаметрам сальникового кольца и имеют вид наконечника рыболовного крючка. На другом конце его корпуса предусмотрена головка, выполненная в виде буртика в соответствии с диаметром сальниковой полости. На промежуточном участке между головкой и наборами съемников на корпусе установлен ударник с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения. На устройстве предусмотрен общий открытый боковой паз под устьевой шток (RU патент №2201494, МПК Е21В 33/03).

Недостатком устройства является то, что при введении устройства в устьевой сальник наконечники, выполненные в виде рыболовного крючка, по пути своего движения производят царапины (риски) на поверхности зацепления сальникового кольца. В результате этого поверхность зацепления сальникового кольца повреждается, кроме того, при осуществлении ударов возможны повреждения поверхностей полированного штока и корпуса устьевого сальника. Отдельным недостатком является то, что инструмент предназначен только для извлечения сальников, для набивки сальников нужно применять другой инструмент.

Известно устройство для извлечения уплотнительных элементов из устьевого сальника, состоящее из разрезной втулки с открытым боковым пазом под устьевой шток, на верхнем конце которой имеется головка в виде буртика, а другой конец является рабочим, отличающееся тем, что рабочий конец имеет зацеп и выполнен в виде заостренной спиральной ленты с острием в нижней части, у основания спиральной ленты выполнен стопорный зуб, а на головке выполнены сквозные отверстия для навинчивания ручек (RU патент на полезную модель №54612, МПК Е21В 33/03).

Основным недостатком данного устройства является ограниченность применения - устройство предназначено только для извлечения сальников, для набивки сальников устройство не предназначено.

Известно устройство для набивки устьевого сальника, включающее в себя боек, выполненный в виде снабженного парой боковых ручек, расположенных на одном уровне против друг друга, цилиндрический брусок с открытым продольным зевом, содержащее шарнирно-рычажный механизм в виде симметричного относительно центральной диагонали четырехугольника, на продолжении центральной диагонали за шарниром с одной стороны установлена ручка, направление движения которой совпадает с центральной диагональю четырехугольника, а с другой стороны свободные концы сторон четырехугольника снабжены образующими цилиндр полувтулками, внутренняя поверхность которых состоит из верхней конусной и нижней установочной частей, выполненных согласно диаметру сальниковой полости устьевого сальника и наружному диаметру его корпуса, соответственно, при этом открытый продольный зев цилиндрического бруска выполнен под устьевой шток, а его наружный диаметр выполнен в соответствии с диаметром сальниковой полости (RU патент №2202032, МПК Е21В 33/03).

Недостатками данного устройства являются: ограниченность применения - устройство не предназначено для извлечения сальников, ударный способ набивки и вероятность раскрытия устройства в случае износа упругого элемента в виде резиновой втулки, что может привести к порче оборудования устья и травме работника.

Известен элеватор, укомплектованный бойком, выполненным в виде снабженного парой боковых ручек, расположенных на одном уровне против друг друга, цилиндрического бруска с открытым продольным зевом, состоящий из корпуса в виде цилиндрической втулки с открытым продольным зевом под устьевой шток и внутренней полостью с верхней конусной и нижней установочной частями, выполненными согласно диаметру сальниковой полости устьевого сальника и наружному диаметру его корпуса соответственно, при этом корпус элеватора снабжен ручкой, расположенной на противоположной от продольного зева стороне, а продольный зев на длине верхней конусной части корпуса снабжен дверкой, установленной на шарнире с одной стороны, а с другой - с возможностью взаимодействия с пружинным фиксатором, притом на шарнире же установлен жестко связанный с дверкой рычаг с возможностью взаимодействия с устьевым штоком при закрытии дверки, причем открытый продольный зев цилиндрического бруска выполнен под устьевой шток (RU патент №2173762, МПК Е21В 33/03).

Недостатками элеватора является ограниченность применения - устройство не предназначено для извлечения сальников.

Известно устройство для извлечения уплотнительных элементов устьевого сальника полированного штока глубинного насоса (SU патент №1765357 А1, МПК Е21В 33/03) в котором предусмотрен цилиндрический корпус с резьбовым каналом, в нем установлена втулка с резьбой на наружной поверхности, ответной резьбе осевого канала корпуса, и жестко связанные с втулкой рукоятки для ее поворота вокруг оси, и оно снабжено установленными на нижнем торце втулки заостренными штырями, причем корпус и втулка выполнены с продольными пазами для пропуска полированного штока и имеют расположенные по обе стороны от паза проушины с радиальными каналами для размещения в них рукояток, а осевой канал корпуса выполнен ступенчатым, при этом в его нижней ступени имеется внутренняя присоединительная резьба, шаг которой больше шага резьбы в его верхней ступени.

Недостатками данного устройства является ограниченность применения - устройство не предназначено для извлечения сальников, а также невысокая эффективность захвата сальниковых уплотнений из-за формы штыря.

Технической задачей заявленного изобретения является безопасное извлечение сальников из устьевого сальника устьевой арматуры скважины, безопасная набивка сальника в устьевой сальник устьевой арматуры скважины безударным способом - плавными возвратно-поступательными движениями, а также повышение производительности труда по обслуживанию устьевого сальника за счет применения одного и того же инструмента как для извлечения сальников, так и для их набивки.

Технический результат достигается тем, что набивка и извлечение сальников осуществляется путем производства набивной втулкой возвратно-поступательных движений вдоль полированного штока, посредством рычага с ручкой (набивная втулка закреплена на рычаге), который упирается на механизм крепления инструмента к СУСГ и позволяет приложить достаточные усилия при работе, так как имеет достаточную длину. При этом набивная втулка в зависимости от задачи - извлечение или набивка сальников, оборудуется в своей нижней части съемной вставкой, которая одновременно выполняет роль фиксатора. Посредством возвратно-поступательных движений набивной втулки осуществляется:

- набивка сальника в СУСГ по одному или несколько штук с помощью плоской вставки,

- извлечение сальника из СУСГ по одному или несколько штук с помощью вставки, оборудованной сменным элементом, при этом в качестве элемента может быть использован крючок, винт, зацеп и т.д.

Инструмент для извлечения и набивки сальников в устьевой сальник устьевой арматуры скважины (далее инструмент) совместно с местом установки (СУСГ) и канатной подвеской станка-качалки (далее СК) приведен на фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, где 1 - СУСГ на устьевой арматуре УШГН, 2 - набивная втулка, 3 - зажим кольцевой, 4 - прижимная гайка, 5 - зажимной винт, 6 - нижний винт, 7 - гайка регулировочная, 8 - верхний винт, 9 - ось, 10 - вставка для набивки (извлечения) сальников, 11 - рычаг, 12 - ось-фиксатор, 13 - ручка 14 - винт-фиксатор, 15 - полированный шток, 16 - фиксатор набивной втулки, 17 - сальниковая камера устьевого сальника, 18 - специальный паз, 19 - трос, 20 - траверса канатной подвески СК, 21 - элемент для извлечения сальников.

Инструмент устанавливается и эксплуатируется следующим образом.

Перед работой инструмент приводится в рабочее положение, для этого к рычагу 11 присоединяется ручка 13 (ось-фиксатор 12, расположенный на рычаге 11, должен войти в паз ручки 13) и фиксируется относительно рычага 11 посредством винта-фиксатора 14.

Снимается верхняя крышка СУСГ и фиксируется с помощью троса 19 в комплекте с карабином и крючком (входят в состав инструмента) к траверсе канатной подвески СК 20. Инструмент с помощью кольцевого зажима 3 (состоит из двух полусфер, соединенных между собой осью) устанавливается на цилиндрическую часть СУСГ 1 ниже резьбы для крышки СУСГ и посредством зажимного винта 5 и прижимной гайки 4 фиксируется от вертикального перемещения. К нижней части набивной втулки 2 устанавливается вставка для извлечения сальников 10 (вставка оборудована элементом 21) таким образом, чтобы паз 18 (паз под полированный шток) совпадал как на набивной втулке, так и на вставке для извлечения сальников 10, а также на фиксаторе набивной втулки 16. Далее набивная втулка 2 устанавливается на полированный шток 15 через предусмотренный для этого специальный паз 18 и фиксируется от горизонтального перемещения поворотом вставки для извлечения сальников 10 и фиксатора набивной втулки 16 вокруг своей оси. Совершая возвратно-поступательные движения вдоль оси полированного штока 15 с помощью рычага 11 с ручкой 13 с упором на зажим через нижний винт 6, верхний винт 8, регулировочную гайку 7 и опуская набивную втулку 2 в комплекте со вставкой для извлечения сальников 10 в сальниковую камеру 17, производится извлечение изношенных сальников (изношенные сальники насаживаются на элемент 21 и извлекаются поднятием набивной втулки 2 вверх). Величина амплитуды и глубина опускания набивной втулки 2 в сальниковую камеру 17 регулируется регулировочной гайкой 7 путем ее вращения вокруг своей оси, что осуществляется за счет наличия на нижнем винте 6 и на верхнем винте 8 правой и левой резьбы. При этом наружный диаметр набивную втулку 2 выполнен согласно внутреннему диаметру сальниковой камеры 17 устьевого сальника скважины.

После извлечения сальников из сальниковой камеры 17 набивная втулка 2 снимается с полированного штока 15 путем поворота вставки для извлечения сальников 10 и фиксатора набивной втулки 16 вокруг своей оси таким образом, чтобы паз 18 совпадал как на набивной втулке 2, так и на вставке для извлечения сальников 10, а также на фиксаторе набивной втулки 16. Вставка для извлечения сальников 10 меняется на вставку для набивки сальников (аналогичная конструкция только с отсутствием элемента 21), и набивная втулка 2 фиксируется на полированном штоке 15 от горизонтального перемещения поворотом вставки для набивки сальников 10 и фиксатором набивной втулки 16 вокруг своей оси. Сальник (сальники) устанавливается в верхнюю часть сальниковой камеры 17, и в дальнейшем производится его набивка путем производства возвратно-поступательных движений и опускания набивной втулки 2 в комплекте с вставкой для набивки сальников 10 в сальниковую камеру 17.

В представленном на рассмотрение изобретении, на наш взгляд, имеются следующие элементы новизны и существенного отличия от ранее известных устройств и инструмента.

1. В одном инструменте совмещены возможности как извлечения сальников, так и их набивки, при этом смена вставок для извлечения (набивки) сальников происходит без снятия инструмента с СУСГ.

2. Извлечение и набивка сальников осуществляется безударным способом, что повышает производительность и безопасность работ, при этом исключается деформация резьб СУСГ, как в случае применения ударного инструмента.

3. Плавность процесса извлечения и набивки сальников достигается за счет применения рычага достаточной длины к набивной втулке, что позволяет обеспечить необходимые усилия как при извлечении сальников, так и при их набивке (сила надавливания).

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к инструментам для обслуживания устьевого сальника нефтяных скважин. Предложен инструмент для извлечения и набивки сальников в устьевом сальнике устьевой арматуры скважины, включающий устройство для удержания крышки устьевого сальника на полированном штоке, набивную втулку, закрепленную на рычаге с ручкой и имеющую наружный диаметр согласно внутреннему диаметру сальниковой камеры устьевого сальника, паз под полированный шток, вставку с элементом для извлечения сальников. При этом рычаг с ручкой упирается через регулируемое по высоте винтовое соединение винт-гайка на механизм крепления инструмента к устьевому сальнику, состоящий из двух полусфер, соединенных между собой осью и фиксируемых друг с другом посредством зажимного винта и прижимной гайки. Набивная втулка в зависимости от задачи - извлечение или набивка сальников - оборудуется в своей нижней части съемной вставкой, которая одновременно выполняет роль фиксатора набивной втулки относительно полированного штока от горизонтального перемещения и может иметь в своем составе элемент для извлечения сальников. При этом в верхней части набивной втулки установлен дополнительный фиксатор, который фиксирует набивную втулку относительно полированного штока от горизонтального перемещения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Инструмент для извлечения и набивки сальников в устьевом сальнике устьевой арматуры скважины, включающий устройство для удержания крышки устьевого сальника на полированном штоке, набивную втулку, закрепленную на рычаге с ручкой и имеющую наружный диаметр согласно внутреннему диаметру сальниковой камеры устьевого сальника, паз под полированный шток, вставку с элементом для извлечения сальников, отличающийся тем, что рычаг с ручкой упирается через регулируемое по высоте винтовое соединение винт-гайка на механизм крепления инструмента к устьевому сальнику, состоящий двух полусфер, соединенных между собой осью и фиксируемых друг с другом посредством зажимного винта и прижимной гайки, набивная втулка в зависимости от задачи - извлечение или набивка сальников - оборудуется в своей нижней части съемной вставкой, которая одновременно выполняет роль фиксатора набивной втулки относительно полированного штока от горизонтального перемещения и может иметь в своем составе элемент для извлечения сальников, при этом в верхней части набивной втулки установлен дополнительный фиксатор, который фиксирует набивную втулку относительно полированного штока от горизонтального перемещения.

2. Инструмент по п. 1, отличающийся тем, что в качестве устройства для удержания крышки устьевого сальника на полированном штоке используется трос в комплекте с карабином и крючком, посредством которого крышка устьевого сальника крепится к траверсе канатной подвески станка-качалки.