Уплотнитель штока штангового насоса

 

Изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использовано для герметизации штока штангового насоса на устье скважины. Технический результат - повышение коэффициента использования материала уплотнения, увеличение межремонтного срока обслуживания сальника, снижение эксплуатационных затрат, связанных с обслуживанием сальника устьевого, повышение его надежности и экологической безопасности. Уплотнитель, предназначенный для герметизации штока штангового насоса в сальнике устьевом, представляет собой композицию из гранулированных полимеров, один из которых склонен к значительной упругой деформации, например полиамид и резина.

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающему оборудованию, в частности к сальнику устьевому, и может быть использовано для герметизации штока штангового насоса.

Известно уплотнение штока штангового насоса в виде манжет, используемых, например, в сальнике устьевом СУПК2-73 предприятия “Техновек” г.Воткинск.

Недостатком уплотнения в виде сплошных манжет является сложность их изготовления, а также установки и замены. Последние операции связаны с разборкой и сборкой узла крепления штока штангового насоса к приводу станка-качалки и, как следствие, с его простоем.

Известно уплотнение штока штангового насоса разрезными уплотнительными кольцами (патент РФ №02118707). Кольца, как и манжеты, выполнены из резины.

Их недостаток заключается в необходимости периодической замены в связи с износом.

Помимо значительного простоя станков-качалок в момент замены уплотнений к их общему недостатку следует отнести неполное использование материала уплотнений.

Недостаток тем более существенный, если используется дорогостоящий полиуретан. Остатками уплотнительных манжет и колец загрязняют окружающую среду. Кроме того, для исключения сухого трения штока по уплотнению сальник устьевой вынужденно комплектуется специальной камерой, заполняемой смазочным материалом. Наконец, изготовление колец или манжет, используемых во всех без исключения сальниках устьевых связано с трудозатратами, увеличивающими эксплуатационные расходы.

Сущность предлагаемого изобретения - повышение работоспособности сальника устьевого, снижение эксплуатационных затрат, упрощение конструкции уплотнителя сальника.

Указанная задача достигается использованием в качестве уплотнителя гранулированных полимеров в смеси со смазкой. Примером может быть композиция из гранул полиамида и резиновой крошки с добавлением в композицию смазки. В качестве уплотнителя могут служить отдельные гранулированные полимеры с большой упругостью, например резиновая крошка, термопластичный полиуретан.

Из предлагаемых вариантов предпочтение отдается уплотнителю в виде композиции из гранул полиамида и резиновой крошки с введенной в нее смазкой.

Уплотнение работает следующим образом.

Композиция уплотнительного материала закладывается вместо манжет или колец в полость сальника устьевого, предназначенную для уплотнения штока штангового насоса. С помощью деталей, используемых для поджатия уплотнения, создают нагрузку на композиционный материал уплотнителя. Один из компонентов - резиновая крошка - упруго деформируется и вместе с гранулами полиамида уплотняет подвижные и неподвижные поверхности. Одновременно закрываются внутренние поры. Таким образом создают каркас (решетку) из гранул полиамида с большим объемом упругой деформации, опирающийся в том числе, и на уплотняемую поверхность штока насоса. В дальнейшем каркас снижает интенсивность износа уплотнителя и силу трения уплотнителя по штоку.

При повышении давления нефти автоматически увеличивается степень обжатия уплотняемых поверхностей. Это происходит в результате подвижности внутренней структуры уплотнителя.

Полиамид имеет отличные от большинства полимеров свойства, полезные в данных условиях эксплуатации. Он обладает наиболее высокой износостойкостью, низким коэффициентом сухого трения по стали (0,07), ниже только у политетрафторэтилена - 0,04.

При нарушении плотности сальника устьевого в результате износа его уплотняющая полость пополняется уплотнительным материалом, т.е. компенсируется его износ. При последующем поджатии материал уплотнения деформируется и вновь уплотняет подвижные и неподвижные поверхности.

Таким образом исключается необходимость извлечения оставшегося уплотнителя, что увеличивает полноту его использования. Применение материала с высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения в качестве уплотнителя увеличивает межремонтный срок работы сальника устьевого, снижает потребляемую мощность. Предлагаемое техническое решение является универсальным и в этой связи применимо для использования во всех конструкциях устьевых сальников, при всех существующих диаметрах штоков штанговых насосов без предварительной их доработки.

Формула изобретения

Уплотнитель штока штангового насоса в составе сальника устьевого, выполненный из полимерного материала, отличающийся тем, что в качестве уплотнительного материала используются гранулированные полимеры, например композиция из резиновой крошки и полиамида.