Устьевой сальник скважинной штанговой насосной установки

 

Область применения: нефтегазодобыча, в частности, устройства для герметизации устья скважины. Сущность изобретения: в устьевом сальнике, включающем корпус 1 с кольцевой полостью под сальниковый шток 2, в которой размещена сальниковая набивка в виде отдельных колец 5 с косым срезом, стыки которых повернуты друг относительно друга, навинченную на корпус нажимную гайку 10 с грундбуксой 7 для воздействия на сальниковую набивку, в противоположной от грундбуксы части корпуса выполнена коническая расточка, в которую по мере износа сальникового набора добавляются новые уплотнительные кольца 9. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в других отраслях народного хозяйства.

Известно, что для предотвращения просачивания жидкостей или газов по выходящим наружу валам, штокам, шпинделям, скалкам и другим деталям применяют сальниковые уплотнения.

Устьевой сальник СУСГ-2 с двойным уплотнением представляет из себя самоуплотняющуюся шаровую головку. Верхняя и нижняя сальниковые набивки собираются и работают на одном принципе, т.е. набивку составляют из отдельных колец с косым срезом, причем стыки соседних колец располагают под углом друг к другу. По мере износа сальниковой набивки периодически подтягивают нажимную гайку, которая через грундбуксу воздействует на сальниковую набивку, компенсируя тем самым износ.

По мере износа сальниковая набивка заменяется. Для замены верхней сальниковой набивки предварительно отключают насосную установку, подтягивают нижний сальник, а потом отворачивают нажимную гайку, снимают грундбуксу и специальным приспособлением удаляют изношенные сальниковые кольца верхнего сальника. Новые сальниковые кольца с косым срезом располагают в сальниковой полости смещая стыки соседних колец. С помощью грундбуксы и нажимной гайки подтягивают верхний сальник, а нижний отпускают, после чего включают насосную установку. Устьевой сальник не обладает достаточным сроком службы, а замена изношенных сальниковых колец на новые затруднительна.

Целью изобретения является повышение срока службы устьевого сальника и обеспечение его обслуживания.

Указанная достигается тем, что кольцевая полость под сальниковую набивку на протяжении участка уплотнения выполнена в виде усеченного конуса с обращенной к скважине вершиной.

Сальниковые кольца, расположенные в сужающемся в сторону скважины корпусе, приобретают свойство более эффективного и продолжительного прилегания к сальниковому штоку, обжимая его по периметру на участке уплотнения. В результате практически полного износа нижнего кольца на выходе в скважину, при восполнении сальниковой набивки новыми кольцами сверху облегчается обслуживание за счет ликвидации замены изношенных сальниковых колец, имевших место в прототипе.

На чертеже изображен предлагаемый сальник, продольный разрез.

Внутри корпуса 1 соосно расположен сальниковый шток 2. Между корпусом 1 и штоком 2 предусмотрена кольцевая полость, состоящая из цилиндрической 3 и конусной 4 частей. В части 3 находятся первоначально или вновь установленные сальниковые кольца 5, нажимное кольцо 6, грундбукса 7 с вкладышем 8, а в части 4 притертые в процессе работы сальниковые кольца 9, образующие собой участок уплотнения 4. На корпус 1 навернута нажимная гайка 10 с ручками 11. Сальниковая набивка состоит из отдельных колец с косым срезом, т.е. если смотреть на фронтальную проекцию устьевого сальника в рабочем положении, как это изображено на чертеже, то плоскость среза сальникового кольца перпендикулярна к фронтальной плоскости и расположена под углом к центральной оси сальникового кольца. Стыки соседних колец, образуемые указанным косым срезом, располагают под углом друг к другу, т.е. повернутыми вокруг оси кольца, смещая стыки соседних колец.

Устьевой сальник работает следующим образом.

При отключенной скважинной штанговой насосной установке и отсутствии избыточного давления в скважине цилиндрическую часть 3 кольцевой полости корпуса 1 заполняют сальниковыми кольцами. Устанавливают нажимное кольцо 6, грундбуксу 7 с вкладышем 8 и нажимную гайку 10. Поворачивая нажимную гайку 10 за рукоятку 11, поджимают сальниковую набивку. Включают насосную установку.

По мере износа сальника нажимную гайку 10 периодически подтягивают. При этом нижние сальниковые кольца по наружной поверхности приобретают форму конуса, выполненного в корпусе 1, по внутренней поверхности колец происходит износ об сальниковый шток 2, а по косому срезу свободные концы сальниковых колец взаимосближаются, уменьшаясь в диаметре, что приводит к увеличению периодичности подтягивания нажимной гайки 10. Конусная поверхность способствует сближению уплотнительных колец к сальниковому штоку 2. Сальниковые кольца 5, расположенные в цилиндрической части 3, первоначально также участвуют в уплотнении в зависимости от исходного внутреннего диаметра.

Таким образом, нижнее сальниковое кольцо, выходя из контакта с сальниковым штоком 2, практически имеет полный износ и толщина изношенного сальникового кольца определяется зазором между корпусом 1 и штоком 2 на выходе в скважину.

По мере использования рабочего хода грундбуксы 7 в цилиндрической части 3 кольцевой полости насосная установка останавливается, снижается давление в скважине до атмосферного, отворачивается нажимная гайка 10, извлекаются из кольцевой полости грундбукса 7 с вкладышем 8 и нажимным кольцом 6. Для компенсации износа сальникового набора в конусной части 4 дополнительно устанавливаются новые сальниковые кольца путем добавления сверху, поджимаются с помощью нажимной гайки 10 через грундбуксу 7 с вкладышем 8 и нажимным кольцом 6. Запускается насосная установка.

Производственные испытания устьевых сальников с участком уплотнения в виде усеченного конуса и специальным набором уплотнительных колец показали, что достигается повышение срока службы устьевого сальника при рациональном использовании материала сальниковых колец, а также облегчении обслуживания за счет увеличения периодичности подтягивания и ликвидации операции замены сальниковых колец.

Кроме того, применение устьевого сальника данной конструкции положительно влияет на экологию.

Формула изобретения

УСТЬЕВОЙ САЛЬНИК СКВАЖИННОЙ ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ, включающий корпус с центральным каналом под сальниковый шток и соосной каналу цилиндрической расточкой, в которой размещены вкладыши, грундбукса, нажимное кольцо и сальниковая набивка в виде колец с косым разрезом, стыки которых повернуты друг относительно друга, и навинченную на корпус с возможностью взаимодействия с грундбуксой нажимную гайку, отличающийся тем, что на противоположной от грундбуксы корпуса выполнена коническая расточка с диаметром основания, равным диаметру цилиндрической расточки, и вершиной, ориентированной в противоположном от грундбуксы направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1