Устройство сальника устьевого

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании устьевого оборудования в качестве герметизирующего устройства уплотняемых поверхностей полированного штока при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки штангового насоса. В устройстве для уменьшения усилий поджатия блоков уплотнения к уплотняемым поверхностям полированного штока и изгибающих моментов, действующих на устройство сальника устьевого, в тройнике выполнены кольцевые выточки, в которых размещены блоки уплотнения и вкладыши. В крышке на торце выполнены концентрично по окружности резьбовые отверстия и установлены нажимные болты для последовательного воздействия на эксплуатационный и резервный блоки уплотнения через промежуточный и верхний вкладыши. При этом со стороны наружной поверхности тройника, в стенке, выполнены отверстия с резьбой и герметично установлены нажимные винты для воздействия на аварийный блок уплотнения через нижний вкладыш. Для уменьшения габаритно-массовых характеристик устройства сальника устьевого и как следствие изгибающих моментов, действующих на устройство, в стенке тройника между ремонтным блоком уплотнения и уплотняемой конической канавкой выполнены каналы гидравлической связи между внутренним диаметром подвески насосно-компрессорных труб и выкидной линией нефтесбора. Для возможности выполнения каналов гидравлической связи в стенке тройника уплотнительная прокладка выполнена комбинированной с концентричным смещением уплотнительных поверхностей для взаимодействия с ответными уплотняемыми поверхностями конических канавок устройства и устьевого оборудования. Использование предложенного устройства сальника устьевого на нефтяных скважинах, оборудованных стаканами-качалками позволит увеличить долговечность блоков уплотнения, уменьшить габаритно-массовые характеристики устройства, обеспечить повышение показателей надежности, пожаробезопасности и промышленной экологии. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при новом проектировании устьевого оборудования в качестве герметизирующего устройства уплотняемых поверхностей полированного штока при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки штангового насоса.

Известны устройства сальника устьевого, содержащие разрезные тарельчатые кольца треугольного сечения, уплотнительные манжеты в виде разрезных тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями, переходник, нажимную гайку [2÷4].

Недостатком известных устройств является приложение больших усилий на преодоление трений при поджатии уплотнительных манжет нажимной гайкой к поверхностям полированного штока в процессе эксплуатации.

Известно устройство сальника устьевого, содержащее тройник, нажимную крышку, корпус переходника, в котором размещены уплотнительные манжеты и распорные кольца [1].

Недостатком известного устройства сальника устьевого является ненадежность герметизации поверхностей полированного штока уплотнительными манжетами в процессе эксплуатации в результате действий изгибающих моментов на полированный шток и уплотнительные манжеты при смещении балансира станка-качалки относительно оси скважины.

Техническая задача состоит в уменьшении изгибающих моментов, действующих на блоки уплотнения при смещении балансира станка-качалки (полированного штока) относительно оси скважины, в снижении усилий для поджатия блоков уплотнения к уплотняемым поверхностям полированного штока, в сокращении габаритно-массовых характеристик, в увеличении надежности, пожаробезопасности и промышленной экологии в процессе эксплуатации устройства сальника устьевого.

Решение технической задачи достигается тем, что для уменьшения усилий поджатия блоков уплотнения к уплотняемым поверхностям полированного штока и изгибающих моментов действующих на устройство сальника устьевого, в тройнике выполнены кольцевые выточки, в которых размещены блоки уплотнения и вкладыши, в крышке на торце выполнены концентрично по окружности резьбовые отверстия и установлены нажимные болты для последовательного воздействия на эксплуатационный и резервный блоки уплотнения через промежуточный и верхний вкладыши, при этом со стороны наружной поверхности тройника, в стенке, выполнены отверстия с резьбой и герметично установлены нажимные винты для воздействия на аварийный блок уплотнения через нижний вкладыш.

Для уменьшения габаритно-массовых характеристик устройства сальника устьевого и как следствие изгибающих моментов, действующих на устройство, в стенке тройника между ремонтным блоком уплотнения и уплотняемой конической канавкой выполнены каналы гидравлической связи между внутренним диаметром подвески насосно-компрессорных труб и выкидной линией нефтесбора.

Для возможности выполнения каналов гидравлической связи в стенке тройника уплотнительная прокладка выполнена комбинированной с концентричным смещением уплотнительных поверхностей для взаимодействия с ответными уплотняемыми поверхностями конических канавок устройства и устьевого оборудования.

На чертеже изображено устройство сальника устьевого.

Устройство сальника устьевого содержит полированный шток 1, нажимные болты 2, крышку 3, направляющие втулки 4, верхний вкладыш 5, резервный блок уплотнения 6, тройник 7, промежуточный вкладыш 8, фланец присоединения линии нефтесбора 9, уплотнительную прокладку 10 (решение о выдаче патента на изобретение по заявке 98106438/03 (005820)), фланец присоединения устройства к линии нефтесбора 11, канал линии нефтесбора 12, фланец присоединения устройства к устьевому оборудованию 13, фланец устьевого оборудования 14, комбинированную уплотнительную прокладку 15 (решение о выдаче патента на изобретение по заявке 96116203/03 (022512), (на введение торцевых уплотнений в прокладку)), каналы гидравлической связи между внутренним диаметром подвески насосно-компрессорных труб и выкидной линией нефтесбора 16, шпильки с гайками 17, аварийный блок уплотнения 18, манжету 19, нижний вкладыш 20, камеру принудительной смазки полированного штока 21, манжеты 22, нажимные винты 23, опорное кольцо 24, эксплуатационный блок уплотнения 25, нажимные болты 26.

В статическом положении элементы устройства сальника устьевого взаимодействуют следующим образом.

Полированный шток 1 проходит через отверстия направляющих втулок 4, отверстия аварийного 18, эксплуатационного 25 и резервного 6 блоков уплотнения устройства сальника устьевого и соединяется с канатной подвеской балансира станка-качалки.

Устройство устьевого сальника через фланец 13 тройника 7, комбинированную уплотнительную прокладку 15 и шпильки с гайками 17 присоединяется к фланцу устьевого оборудования 14.

Через фланцы 9, 11, прокладку 10 и резьбовые шпильки с гайками 17 устройство сальника устьевого соединяется с линией нефтесбора.

Устройство сальника устьевого работает следующим образом.

Для обеспечения герметичности полированного штока 1 при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки, посредством крышки 3 и нажимных болтов 26 через промежуточный вкладыш 8 и опорное кольцо 24, к уплотняемым поверхностям полированного штока поджимают эксплуатационный уплотнительный блок 25.

При этом выкачиваемая нефть из скважины через внутренние диаметры подвески насосно-компрессорных труб, комбинированной уплотнительной прокладки 15, каналы гидравлической связи 16 поступает в канал линии нефтесбора 12.

При износе эксплуатационного уплотнительного блока 25 для обеспечения герметичности полированного штока в эксплуатацию вводится резервный блок уплотнения 6.

Для обеспечения герметичности полированного штока 1 в процессе эксплуатации посредством крышки 3, нажимных болтов 2 через верхний вкладыш 5 к уплотняемым поверхностям полированного штока поджимают резервный блок уплотнения 6.

Аварийный блок уплотнения 18 используют для замены эксплуатационного 25 и резервного 6 блоков уплотнения.

Для замены изношенных блоков останавливают станок-качалку.

Нажимными винтами 23, установленными герметично через манжеты 22 в стенке тройника 7, через нижний вкладыш 20 с манжетой 19 герметизируют полированный шток 1.

Демонтируют крышку 3 с нажимными болтами 2, 26, верхний вкладыш 5, промежуточный вкладыш 8 и производят замену эксплуатационного и резервного блоков уплотнения.

Для нагнетания смазки в камеру смазки полированного штока 21 демонтируют два нажимных винта 23, нагнетают смазку и нажимные винты 23 вновь устанавливают.

Последовательное использование эксплуатационного 25 и резервного 6 блоков уплотнения при возвратно-поступательном движении полированного штока позволяет увеличить надежность устройства сальника устьевого в процессе эксплуатации и снизить непроизводительные затраты.

Использование предложенного устройства сальника устьевого на нефтяных скважинах, оборудованных стаканами-качалками, позволит увеличить долговечность блоков уплотнения, уменьшить габаритно-массовые характеристики устройства и обеспечит повышение показателей надежности, пожаробезопасности и промышленной экологии.

Предложенное устройство сальника устьевого по своим технико-экономическим характеристикам превосходит как отечественные так и зарубежные аналоги, конкурентоспособно, ремонтопригодно и найдет широкое применение на нефтепромыслах Российской Федерации и за рубежом.

В настоящее время изготовляются опытные партии устройства сальника устьевого для проведения полевых испытаний на нефтяных месторождениях ОАО "Сургутнефтегаз", ООО "Лукойл-Западная Сибирь", ООО "Лукойл-Пермнефть" и на нефтяных месторождениях Удмуртии.

Источники информации 1. Раабен А.А., Шевалдин П.Е., Максутов Н.Х. Ремонт и монтаж нефтепромыслового оборудования. М.: Недра, 1989 г., стр. 313-317, рис 80, 81.

2. Патент RU 2097632 С, МПК F 16 J 15/56 1997 г.

3. Василевский В. Н., Петров А.И. Техника и технология определения параметров скважин и пластов. М.: Недра, 1989 г., стр. 49-50, рис. 27.

4. Молчанов Г.Б., Молчанов А.Г. Машины и оборудование для добычи нефти и газа. М.: Недра, 1984 г.

Формула изобретения

1. Устройство сальника устьевого, содержащее тройник, нажимную крышку, корпус переходника, в котором размещены уплотнительные манжеты, распорные кольца и уплотняемые поверхности, отличающееся тем, что в тройнике выполнены кольцевые выточки, в которых размещены блоки уплотнения и вкладыши, в крышке на торце выполнены концентрично по окружности резьбовые отверстия и установлены нажимные болты для последовательного воздействия на эксплуатационный и резервный блоки уплотнения через промежуточный и верхний вкладыши, при этом со стороны наружной поверхности тройника, в стенке, выполнены отверстия с резьбой и герметично установлены нажимные винты для воздействия на аварийный блок уплотнения через нижний вкладыш.

2. Устройство сальника устьевого по п. 1, отличающееся тем, что в стенке тройника между аварийным блоком уплотнения и уплотняемой конической канавкой выполнены каналы гидравлической связи между внутренним диаметром подвески насосно-компрессорных труб и выкидной линией нефтесбора.

3. Устройство сальника устьевого по п. 1 или 2, отличающееся тем, что уплотнительная прокладка выполнена комбинированной с концентричным смещением уплотнительных поверхностей для взаимодействия с ответными уплотняемыми поверхностями конических канавок устройства и устьевого оборудования.

РИСУНКИ

Рисунок 1