Устьевое герметизирующее устройство для уплотнения гибкого ленточного тягового органа

 

Использование: в горной промышленности при эксплуатации нефтяных скважин. Сущность изобретения: устройство включает разъемный полый цилиндрический корпус 1, установленный на тройнике 8 и имеющий боковые патрубки 2 с нажимными гайками 7. В патрубках 2 размещены цилиндрические обоймы 4 с сальниками 5 и подпружиненные грундбуксы 6. Ниже сальников 5 в корпусе 1 установлен узел охлаждения тягового органа 9 в виде съемной крышки 3 с шарнирными полухомутами. С крышкой 3 жестко связан фигурный цилиндр 10, соединенный с холодильным агрегатом. В цилиндре 10 выполнены осевой паз для размещения тягового органа 9 и каналы 11. Последние гидравлически связаны с трубоприводами холодильного агрегата, по которым циркулирует охлаждающий агент. В корпусе 1 выполнено окно, вертикальные боковые поверхности которого совпадают с вертикальной плоскостью, проходящей через ось корпуса 1. Узел центрирования тягового органа 9 размещен ниже цилиндра 10 и выполнен в виде роликов 13, а узел очистки - выше цилиндра 10 и выполнен в виде скребков 14. Ролики 13 и скребки 14 установлены в крышке 3 на осях с возможностью поворота и взаимодействия с тяговым органом 9 и симметрично относительно осевого паза в цилиндре 10. Последний расположен в корпусе 1 на уровне окна с возможностью взаимодействия с его вертикальными боковыми поверхностями. При спуске скважинного оборудования крышка 3 и обоймы 4 вынуты. После спуска оборудования в скважину тяговой орган 9 герметизируется сальниками 5, а крышку 3 с цилиндром 10 устанавливают на корпусе 1. При этом тяговый орган 9 оказывается в осевом пазу цилиндра 10. В каналы 11 подают охлаждающий агент. Ролики 13 центрируют тяговый орган 9 относительно цилиндра 10. Скребки 14 счищают налипший пластовый флюид с тягового органа 9. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для герметизации устья нефтяных скважин, эксплуатируемых с помощью длинноходовых глубинно-насосных установок (ДГУ).

Известно сальниковое устройство для уплотнения ленточного тягового органа [1] , в котором достигается автоматическое изменение зазора между тяговым органом и обжигающими его роликами.

Однако это устройство конструктивно сложно и ненадежно в эксплуатации, так как рассчитано на идеальную форму ленты. Дефекты последней: серповидность, желобообразность и др. - не позволяют осуществить надежную герметизацию устья скважины.

Наиболее близким к предлагаемому (прототип) является устьевое герметизирующее устройство [2] , содержащее установленный на тройнике полый цилиндрический корпус, имеющий боковые патрубки, в которых размещены цилиндрические обоймы с сальниками. Затяжку сальников осуществляют с помощью подпружиненных грудбукс и нажимных гаек. К недостаткам устройства относится низкая работоспособность сальников, обусловленная их повышенным износом при поступательном движении гибкого ленточного тягового органа. Дефекты изготовления последнего: серповидность, желобообразность и др. - практически не могут быть устранены в дальнейшем. Из-за этого осуществить надежную герметизацию тягового органа невозможно. При увеличении степени затяжки сальников пропорционально увеличивается и их износ. Короткий срок службы сальников сокращает эффективность работы ДГУ, требует частого осмотра и замены сальников, повышает опасность загрязнения окружающей среды пластовым флюидом.

Целью изобретения является повышение надежности в работе устройства за счет улучшения степени герметизации устья скважины.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее установленный на тройнике разъемный полый цилиндрический корпус с нажимными гайками и боковыми патрубками, имеющими размещенные в них цилиндрические обоймы с сальниками и подпружиненными грундбуксами, снабжено узлами центрирования тягового органа, его очистки и охлаждения, последний из которых выполнен в виде съемной крышки с шарнирными полухомутами, жестко связанной с фигурным цилиндром, который соединен с холодильным агрегатом, имеющим трубопроводы для циркуляции охлаждающего агента, причем в фигурном цилиндре выполнены осевой паз для размещения в нем тягового органа и каналы для циркуляции охлаждающего агента, которые гидравлически связаны с трубопроводами холодильного агрегата, при этом корпус выполнен с окном, вертикальные боковые поверхности которого совпадают с вертикальной плоскостью, проходящей через ось корпуса, узлы центрирования и очистки тягового органа размещены ниже и выше фигурного цилиндра и выполнены соответственно в виде установленных в крышке на осях с возможностью поворота роликов и скребков, причем ролики и скребки размещены симметрично относительно осевого паза в фигурном цилиндре и имеют возможность взаимодействия с тяговым органом, при этом фигурный цилиндр установлен в корпусе на уровне окна с возможностью взаимодействия с его вертикальными боковыми поверхностями.

Сопоставительный анализ известных технических решений показал, что предложенное устройство соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1-3 показано предложенное устройство.

Устройство состоит из разъемного полого цилиндрического корпуса 1 с боковыми патрубками 2 и съемной крышкой 3, герметизируемой относительно корпуса 1. В боковых патрубках 2 установлены цилиндрические обоймы 4 с сальниками 5 и подпружиненные грундбуксы 6. Патрубки 2 снаружи закрыты нажимными гайками 7 для затяжки сальников 5. Корпус 1 размещен на тройнике 8. Гибкий ленточный тяговый орган 9 проходит в корпусе 1 и уплотняется на устье с помощью сальников 5.

Под сальниками 5 в корпусе 1 размещены узлы охлаждения, центрирования и очистки тягового органа 9. Узел охлаждения выполнен в виде жестко прикрепленного к крышке 3 фигурного цилиндра 10 из материала с высокой теплопроводностью. В фигурном цилиндре 10 имеются осевой паз для размещения в нем тягового органа 9 и канала 11 для циркуляции охлаждающего агента. К крышке 3 и фигурному цилиндру 10 присоединен холодильный агрегат 12. Его трубопроводы гидравлически связаны с каналами 11 в фигурном цилиндре 10.

Ниже узла охлаждения размещен узел центрирования тягового органа 9 в виде роликов 13, а выше - узел очистки в виде скребков 14. Ролики 13 и скребки 14 установлены с возможностью поворота на осях на крышке 3 симметрично относительно осевого паза в фигурном цилиндре 10 и имеют возможность взаимодействия с тяговым органом 9.

В корпусе 1 вырезано окно, которое закрывается съемной крышкой 3. Для закрепления крышки 3 на корпусе 1 к ней шарнирно присоединены полухомуты 15. Окно в корпусе 1 выполнено так, что его вертикальные боковые поверхности совпадают с вертикальной плоскостью, проходящей через ось корпуса 1. Фигурный цилиндр 10 установлен в корпусе 1 на уровне окна и может взаимодействовать с его вертикальными боковыми поверхностями.

Ролики 13 центрируют тяговый орган 9, не допуская его непосредственного взаимодействия с фигурным цилиндром 10. Скребки 14 способствуют очистке тягового органа 9 от налипшего на него пластового флюида. Выбранная форма скребков 14 позволяет им свободно пропускать тяговый орган 9 при его перемещении вниз и плотно взаимодействовать с наружной поверхностью тягового органа 9 при его движении вверх. При этом форма скребков 14 исключает возможность заклинивания в них тягового органа 9.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском скважинного оборудования (не показано) цилиндрические обоймы 4 вынуты из патрубков 2 корпуса 1, а крышка 3 снята. За счет этого внутренняя полость корпуса 1 позволяет спустить в скважину на тяговом органе 9 необходимое скважинное оборудование. После его спуска крышку 3 вместе с фигурным цилиндром 10 и холодильным агрегатом 12 устанавливают на свое место и закрепляют на корпусе 1 с помощью полухомутов 15. Тяговый орган 9 при этом оказывается размещенным в осевом пазу фигурного цилиндра 10. В патрубки 2 устанавливают обоймы 4 с сальниками 5 и грундбуксами 6. С помощью затяжки нажимных гаек 7 герметизируют устье скважины вокруг тягового органа 9.

В каналы 11 от холодильного агрегата 12 подают охлаждающий агент. После этого ДГУ пускают в эксплуатацию. При изливе пластового флюида через тройник 8 на устье скважины возникает избыточное давление. С помощью узла охлаждения пластовый флюид, находящийся под сальником 5, охлаждается, значительно увеличивая свою вязкость. Ролики 13 способствуют взаимному центрированию тягового органа 9 относительно фигурного цилиндра 10. Скребки 14 препятствуют выносу налипшего на тяговый орган 9 охлажденного пластового флюида через сальники 5.

В случае необходимости подъема скважинного оборудования обоймы 4 с сальниками 5 извлекают из патрубков 2, крышку 3 снимают и скважинное оборудование может беспрепятственно проходить через корпус 1.

Предложенное устройство повышает степень герметизации устья скважины, облегчает обслуживание устьевых сальников и снижает вероятность загрязнения окружающей среды.

Формула изобретения

УСТЬЕВОЕ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГИБКОГО ЛЕНТОЧНОГО ТЯГОВОГО ОРГАНА, содержащее размещенный на тройнике разъемный полый цилиндрический корпус с нажимными гайками и боковыми патрубками с установленными в них цилиндрическими обоймами с сальниками и подпружиненными грундбуксами, отличающееся тем, что оно снабжено узлом охлаждения тягового органа, выполненным в виде съемной крышки с шарнирными полухомутами, холодильным агрегатом с трубопроводами для циркуляции охлаждающего агента, фигурным цилиндром с осевым пазом для размещения в нем тягового органа и каналами для циркуляции охлаждающего агента, которые гидравлически связаны с трубопроводами холодильного агрегата, узлом центрирования тягового органа, выполненным в виде роликов, установленных на крышке, узлом его очистки, выполненным в виде скребков, установленных на крышке, при этом корпус выполнен с окном, боковые поверхности которого параллельны оси корпуса, фигурный цилиндр установлен в корпусе на уровне окна с возможностью взаимодействия с его боковыми поверхностями, узлы центрирования и очистки размещены выше и ниже фигурного цилиндра, а ролики и скребки установлены на крышке с возможностью поворота на осях и размещены симметрично относительно осевого паза фигурного цилиндра с возможностью взаимодействия с тяговым органом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3