Устьевой компенсатор

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании на месторождениях. На верхнюю траверсу установлено сферическое кольцо для перемещений в горизонтальной плоскости с эксцентриковым винтом через шары, установленные в кольцевой трапецеидальной канавке, выполненной в верхней траверсе при отклонениях оси канатной подвески от оси эксцентрикового винта в процессе их совместных возвратно-поступательных движений. Устьевой шток соединен через резьбовые элементы, разрезную коническую цангу и накидную гайку с коленчатым шарниром через эксцентриковую муфту, которая в свою очередь соединена через шары с эксцентриковым винтом через эксцентриковую втулку. В переходнике устьевого оборудования установлены разрезные уплотнительные манжеты, взаимодействующие с внутренними коническими поверхностями разрезной распорной втулки, выполненными под разными углами относительно оси устьевого штока для поочередной герметизации поверхностей скольжения устьевого штока в переходнике устьевого оборудования на устье скважины. Изобретение повысит надежность устьевых компенсаторов. 2 ил.

 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании на месторождениях Российской Федерации и за рубежом для уменьшения воздействий изгибающих моментов на устьевой шток при смещении балансира станка-качалки с канатной подвеской относительно оси скважины в процессе совместных возвратно-поступательных движений устьевого штока и канатной подвески на устье скважины.

Известны устройства устьевого компенсатора, содержащие канатную подвеску станка-качалки, устьевой шток, устройство сальника устьевого.

Известные устройства ненадежны в процессе эксплуатации, не отвечают требованиям пожарной и экологической безопасности из-за утечек нефти, требуют дополнительных трудозатрат для их обслуживания на нефтяных скважинах.

Известно устройство, содержащее канатную подвеску с нижней и верхней траверсами, элементы коленчатого шарнира для соединения с устьевым штоком с возможностью их разворота по трем осям, резервный и эксплуатационный уплотнительные блоки, установленные в переходнике устьевого оборудования (RU 2267679 C2).

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, технологические сложности в изготовлении, ненадежность в процессе эксплуатации при совместных возвратно-поступательных движениях балансира станка-качалки с канатной подвеской и устьевым штоком в полевых условиях.

Задача изобретения состоит в уменьшении элементной базы конструкции устьевого компенсатора, в упрощении технологии изготовления, в увеличении надежности при эксплуатации, в повышении условий пожарной и экологической безопасности, в удобстве обслуживания в полевых условиях на устье скважины, ремонтопригодности и конкурентоспособности устьевого компенсатора.

Технический результат достигается тем, что на верхнюю траверсу через эксцентриковый винт установлено сферическое кольцо для перемещений в горизонтальной плоскости с эксцентриковым винтом через шары, установленные в кольцевой трапецеидальной канавке, выполненной в верхней траверсе при отклонениях оси канатной подвески от оси эксцентрикового винта в процессе их совместных возвратно-поступательных движений, а устьевой шток соединен через резьбовые элементы, разрезную коническую цангу и накидную гайку с коленчатым шарниром через эксцентриковую муфту, которая в свою очередь соединена через шары с эксцентриковым винтом через эксцентриковую втулку, причем в переходнике устьевого оборудования установлены разрезные уплотнительные манжеты, взаимодействующие с внутренними коническими поверхностями разрезной распорной втулки, выполненными под разными углами α и β относительно оси устьевого штока для поочередной герметизации поверхностей скольжения устьевого штока в переходнике устьевого оборудования на устье скважины.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен устьевой компенсатор - общий вид.

Устьевой компенсатор содержит:

канатную подвеску 1,

винты 2,

эксцентриковый винт 3,

ось 4 (О2) эксцентрикового винта 3 или канатной подвески 1, при условии их совпадения,

регулировочную гайку 5,

стопорный болт 6,

сферическое кольцо 7,

верхнюю траверсу 8,

нижнюю траверсу 9,

кольцевую трапецеидальную канавку 10, выполненную в верхней траверсе 8,

зазор 11 (Δ) между эксцентриковым винтом 3 и отверстиями в верхней 8 и нижней 9 траверсах,

защитное уплотнение 12,

эксцентриковую втулку 13,

величину эксцентриситета 14 (Δ) эксцентрикового винта 3, равного зазору 11 (Δ),

шары 15,

устьевой шток 16,

ось 17 (O1) устьевого штока 16,

максимальное расстояние 18 (4Δ) между осью 4 (О2) эксцентрикового винта 3 и осью 17 (О1) устьевого штока 16,

переходник устьевого оборудования 19,

разрезные уплотнительные манжеты 20,

внутреннюю коническую поверхность 21, выполненную под углом β в разрезной распорной втулке,

разрезную распорную втулку 22,

внутреннюю коническую поверхность 23, выполненную под углом α в разрезной распорной втулке 22,

разрезную коническую цангу 24,

накидную гайку 25,

стопорный болт 26,

пробку 27,

эксцентриковую муфту 28,

радиус кольцевой канавки 29 (равный 2Δ), выполненный на эксцентриковом винте 3 для установки шаров 15 по окружности кольцевой канавки эксцентрикового винта 3,

ось 30 (О3) канатной подвески 1 (фиг.2).

В статическом положении элементы устьевого компенсатора взаимодействуют следующим образом.

Эксцентриковый винт 3 через шары 15 и кольцевую канавку 29 соединяется с эксцентриковой втулкой 13 и фиксируется в собранном положении защитным уплотнением 12.

Эксцентриковая муфта 28 через шары 15 соединяется с эксцентриковой втулкой 13, и технологическое отверстие для выполнения сборочной операции закрывается пробкой 27 (фиг.1).

В собранном виде устьевой компенсатор вставляется в отверстие сферического кольца 7, нижней 9 и верхней 8 траверс, установленных на канатной подвеске 1, фиксируется регулировочной гайкой 5 и регулировочная гайка стопорится болтом 6. Защитное уплотнение 12 предохраняет соединение от воздействия внешней среды.

Винты 2 предохраняют шары 15, установленные в трапецеидальных канавках 10 как в верхней траверсе 8, так и в регулировочной гайке 5.

В переходник устьевого оборудования 19 через устьевой шток 16 устанавливаются две разрезные уплотнительные манжеты 20, а между ними устанавливается разрезная распорная втулка 22.

Устьевой шток 16 через резьбовые элементы соединяется с эксцентриковой муфтой 28 и фиксируется через разрезную коническую цангу 24 накидной гайкой 25.

В свою очередь накидная гайка 25 фиксируется стопорным болтом 26.

Устьевой компенсатор работает следующим образом.

В динамическом положении, при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки с канатной подвеской 1 элементы шаровых соединений коленчатого шарнира вращаются относительно своих осей и относительно друг друга под действием изгибающих моментов в результате несовпадения осей 17 (О1) устьевого штока 16 и 30 (О3) канатной подвески 1 в зависимости от величины экстрентриситета (4Δ), эксцентрикового винта 3, зазора (11Δ) между эксцентриковым винтом 3 и отверстиями в верхней 8 и нижней 9 траверсах, а также в зависимости от максимального расстояния 18 (4Δ) между осью 4 (О2) эксцентрикового винта 3 и осью 17 (О1) устьевого штока 16.

В результате воздействия изгибающих моментов устьевой шток 16 через эксцентриковую муфту 28 разворачивает в положения наименьших воздействий изгибающих моментов на канатную подвеску 1 как эксцентриковую втулку 13, так и эксцентриковый винт 3 и дополнительно перемещает в горизонтальной плоскости устьевой компенсатор по шарам 15 верхней траверсы 8 через сферическую траверсу 7, используя зазор (11Δ) между эксцентриковым винтом 3 и отверстиями в верхней 8 и нижней 9 траверсах.

Дополнительно наличие сферы в сферической траверсе 7, взаимодействующей через шары 15 с регулировочной гайкой, снижает воздействия изгибающих моментов при изменении траектории движения балансира станка-качалки через канатную подвеску 1 на устьевой шток 16 (угловые положения устьевого компенсатора относительно оси 17 (О1) устьевого штока 16).

То есть устьевой шток 16, соединенный с канатной подвеской, через устьевой компенсатор в процессе совместных возвратно-поступательных движений с канатной подвеской 1 занимает положения, в которых изгибающие моменты на устьевой шток 16 минимальны.

На фиг.2 представлена кинематическая схема.

Согласно кинематической схеме использование устьевого компенсатора при смещениях станка-качалки относительно устья скважины позволяет снизить до минимума изгибающие моменты действующих между устьевым штоком 16 и канатной подвеской 1 при суммарной величине расцентровки их осей до 5Δ, а ось 17 (О1) устьевого штока 1 в зависимости от направления отклонения от оси 30 (О3) канатной подвески 1 будет располагаться в круге, площадь которого S=π×R2=3,14×(5Δ)2.

Разрезные уплотнительные манжеты 20 поджимаются к устьевому штоку 1 резьбовой крышкой (на чертеже не показано) переходника устьевого оборудования и взаимодействуют с внутренними коническими поверхностями 21 и 23, выполненные под углом β и α в разрезной распорной втулке, обеспечивают поочередную герметизацию движущихся поверхностей скольжения устьевого штока 16, то есть обеспечивается поочередный способ эксплуатации разрезных и уплотнительных манжет 20 в переходнике устьевого оборудования 19.

Замену как разрезных уплотнительных манжет 20, так и разрезной распорной втулки 22 в полевых условиях можно произвести, не разъединяя устьевой шток 16 с эксцентриковой муфтой 28, через наружный диаметр устьевого штока 16.

Для определения нагрузок, действующих на штанговую подвеску, останавливают станок-качалку, посредством регулировочной гайки 5 разводят верхнюю 8 со сферическим кольцом 7 и нижнюю 9 траверсы, между ними устанавливают динамограф (на чертеже не показан), включают станок-качалку и снимают данные нагрузок, действующих на штанговую подвеску.

Предложенное новое техническое решение устьевого компенсатора отличается от известных технических решений новизной, и его использование в производстве повысит показатели пожарной безопасности и промышленной экологии при одновременном повышении показателей надежности эксплуатации нефтяных скважин, оборудованных станками-качалками.

Устьевой компенсатор прост в изготовлении, надежен в эксплуатации, ремонтопригоден, конкурентоспособен и найдет широкое применение в нефтяной промышленности Российской Федерации и за рубежом с обеспечением положительного технико-экономического эффекта.

Устьевой компенсатор, содержащий канатную подвеску с нижней и верхней траверсами, элементы коленчатого шарнира для соединения с устьевым штоком с возможностью их разворота по трем осям, резервный и эксплуатационный уплотнительные блоки, установленные в переходнике устьевого оборудования, отличающийся тем, что на верхнюю траверсу установлено сферическое кольцо для перемещений в горизонтальной плоскости с эксцентриковым винтом через шары, установленные в кольцевой трапецеидальной канавке, выполненной в верхней траверсе при отклонениях оси канатной подвески от оси эксцентрикового винта в процессе их совместных возвратно-поступательных движений, а устьевой шток соединен через резьбовые элементы, разрезную коническую цангу и накидную гайку с коленчатым шарниром через эксцентриковую муфту, которая в свою очередь соединена через шары с эксцентриковым винтом, через эксцентриковую втулку, причем в переходнике устьевого оборудования установлены разрезные уплотнительные манжеты, взаимодействующие с внутренними коническими поверхностями разрезной распорной втулки, выполненными под разными углами α и β относительно оси устьевого штока для поочередной герметизации поверхностей скольжения устьевого штока в переходнике устьевого оборудования на устье скважины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для уплотнения запорной арматуры и разъемных фланцевых соединений в атомной, бумагоделательной, нефтегазовой, пищевой и химической отраслях промышленности.

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для уплотнения валов центробежных насосов, в частности водяных насосов дизелей тепловозов.

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям для подвижных соединений, например для уплотнения штоков. .

Изобретение относится к уплотнительной технике, применяемой в нефтедобывающей промышленности, и может быть использовано в арматуре штангонасосной установки для герметизации штока штангового насоса.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании для компенсации смещения оси канатной подвески относительно устьевого штока при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки.

Изобретение относится к машиностроению, например к гидравлическим машинам, и может быть использовано для герметизации вращающихся валов. .

Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к конструкциям импульсных тепловых машин. .

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к сальниковым уплотнениям плунжеров, штоков и валов машин с использованием пластичной набивки. .

Изобретение относится к области уплотнительной техники. .

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации штоков или валов, работающих в контакте с жидкостями, находящимися под высоким давлением

Изобретение относится к уплотнительной технике

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации штоков или валов, работающих в контакте с жидкостями, находящимися под высоким давлением

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взврывозащиты технологического оборудования

Изобретение относится к уплотнительной технике

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для изготовления уплотнительных элементов, предотвращающих утечку рабочей среды через зазоры в подвижных и статических сопряжениях, в частности, может быть использовано в запорной аппаратуре

Изобретение относится к уплотнительной технике. Сальниковый узел содержит корпус, состоящий из втулки корпуса и крышки корпуса, нажимную втулку, сальниковую набивку, крышку, опорную втулку и защитную втулку. Крышка жестко закреплена в опорной втулке, закрепленной в корпусе рабочего механизма, а защитная втулка жестко прилегает к валу рабочего механизма. Крышка выполнена с возможностью несоосного размещения в ней корпуса, а внутренний диаметр втулки корпуса выполнен больше внешнего диаметра нажимной втулки с обеспечением вхождения нажимной втулки во втулку корпуса для уплотнения сальниковой набивки, при этом втулка корпуса и крышка корпуса соединены между собой, а нажимная втулка посажена на защитную втулку и соединена с втулкой корпуса. Изобретение упрощает монтаж соединения и повышает надежность уплотнения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра компрессора. Техническим результатом является обеспечение ремонтопригодности уплотнительного устройства. Уплотнительное устройство содержит первый корпус, внутри которого образована сальниковая камера, в которой установлена пара уплотнительных колец конусообразной формы, поджимающие пружины, прижимное кольцо, муфта и два нажимных кольца, при этом каждое нажимное кольцо имеет прямую и воронкообразную сопрягаемые поверхности. Нажимные кольца расположены воронкообразными сопрягаемыми поверхностями друг к другу, и к их внешней поверхности прилегает внутренней поверхностью муфта, при этом к плоской сопрягаемой поверхности одного из нажимных колец вышеупомянутыми пружинами прижато прижимное кольцо, при этом уплотнительные кольца находятся между нажимными так, что их конические сопрягаемые поверхности расположены в сторону нажимных колец, при этом между уплотнительными кольцами расположено дроссельное кольцо. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для оборудования, работающего с внутренним давлением среды, в частности в арматуре. Сильфонно-графлексное уплотнение штока арматуры содержит неподвижную крышку горловины арматуры, подвижный шток, упорное кольцо, грундбуксу с поджимными шпильками с гайками, уплотнительные кольца из графлекса, предсальниковое кольцо и сильфон. Одним концом сильфон плотно приварен к подвижному предсальниковому кольцу, а другим концом приварен к неподвижной крышке, при этом сильфон под действием давления уплотняемой среды перемещает предсальниковое кольцо, поджимает уплотнительные кольца к уплотняемым поверхностям, уплотняет шток с сухим трением скольжения. Изобретение обеспечивает работу уплотнения штока с сухим трением скольжения, что исключает эрозийный износ поверхности штока и повышает надежность арматуры. 1 ил.

Изобретение относится к области автомобилестроения, а именно к главным тормозным цилиндрам. Главный тормозной цилиндр содержит основной корпус цилиндра, поршень и уплотнительный элемент, установленный в круговой канавке. Кольцевая стенка круговой канавки, расположенная ближе к донной части основного корпуса цилиндра, имеет внешний участок стенки, участок ступенчатой поверхности и внутренний участок стенки. Внутренний участок стенки имеет участок плоской поверхности, параллельный радиальному направлению основного корпуса цилиндра и образованный дальше внутрь в радиальном направлении основного корпуса цилиндра, чем участок ступенчатой поверхности. Внутренний участок стенки образован так, что центральный борт примыкает к внутреннему участку стенки прежде, чем к внешнему участку стенки, когда уплотнительный элемент перемещается в направлении донной части основного корпуса цилиндра. Достигается предотвращение процесса увеличения неработоспособных тактов. 7 з.п. ф-лы, 13 ил.
Наверх