Патент на изобретение №2293895

(54) САЛЬНИК УСТЬЕВОЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к уплотнительной технике. Сальник устьевой содержит тройник, нажимную крышку, кольцевые выточки, выполненные в тройнике, в которых размещены вкладыши и блоки уплотнения. В выточке тройника размещены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для резервного блока уплотнения, соединенного с тройником посредством сферических болтов, проходящих через отверстия, выполненные в буртике тройника, и резьбовых втулок с наружными кольцевыми канавками, взаимодействующими через пазы с промежуточным нажимным кольцом. На последнем установлены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для эксплуатационного блока уплотнения, соединенного с тройником посредством сферических болтов через сферические гайки, взаимодействующие через отверстия с верхним нажимным кольцом. Тарельчатые пружины блоков уплотнения выполнены с различными упругими свойствами, а в зазорах между тарельчатыми пружинами установлены уплотнительные кольца. Изобретение повышает надежность уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 3 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 устьевого штока при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки штангового насоса.

Известны сальники устьевые, содержащие разрезные тарельчатые кольца треугольного сечения, уплотнительные манжеты в виде разрезных тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями, переходник, нажимную гайку [RU 2097632, SU 1574956].

Недостатками известных сальников устьевых являются сложность в изготовлении, приложение больших усилий на преодоление трений при поджатии уплотнительных манжет нажимной гайкой к поверхностям устьевого штока в процессе эксплуатации, неудобство в обслуживании в полевых условиях.

Известен сальник устьевой, содержащий тройник, нажимное кольцо, выполненную в тройнике выточку, в которых размещены блоки уплотнения [RU 2205307].

Недостатками известного сальника устьевого являются ненадежность герметизации поверхностей устьевого штока уплотнительными манжетами в процессе эксплуатации в результате действий изгибающих моментов на устьевой шток и уплотнительные манжеты при смещении балансира станка-качалки относительно оси скважины, сложность замены уплотнительных манжет в полевых условиях.

Техническая задача изобретения состоит в уменьшении элементной базы конструкции, изгибающих моментов, действующих на блоки уплотнения при смещении балансира станка-качалки (устьевого штока) относительно оси скважины, в снижении усилий для поджатия блоков уплотнения к уплотняемым поверхностям устьевого штока, в увеличении надежности, пожаробезопасности и промышленной экологии в процессе эксплуатации сальника устьевого, а также в удобстве замены уплотнительных манжет в полевых условиях.

Решение технической задачи достигается тем, что в сальнике устьевом, содержащем тройник, нажимное кольцо, выполненную в тройнике выточку, в которых размещены блоки уплотнения, согласно изобретению в выточке тройника размещены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для резервного блока уплотнения, установленного в тройнике посредством сферических болтов, проходящих через отверстия, выполненные в буртике тройника, и резьбовые втулки с наружными кольцевыми канавками, взаимодействующими через пазы с промежуточным нажимным кольцом, на котором установлены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для эксплуатационного блока уплотнения, соединенного с тройником посредством сферических болтов через сферические гайки, взаимодействующие через отверстия с верхним нажимным кольцом, причем тарельчатые пружины блоков уплотнения выполнены с различной толщиной, а в зазорах между тарельчатыми пружинами установлены уплотнительные кольца.

Выполнение тарельчатых пружин из полимерного материала увеличит надежность эксплуатации и обеспечит требование пожаробезопасности и промышленной экологии в процессе эксплуатации сальника устьевого в полевых условиях.

На фиг.1 изображен сальник устьевой – общий вид.

На фиг.2 – сечение А-А на фиг.1.

На фиг.3 – вид Б на фиг.1.

Сальник устьевой содержит устьевой шток 1, тройник 2, буртик 3, выполненный на тройнике 2, сферические болты 4, отверстия 5, выполненные в буртике 3, выточку 6, выполненную в тройнике 2, тарельчатые пружины резервного блока 7, пазы промежуточного нажимного кольца 8, резьбовые втулки с наружными кольцевыми канавками 9, тарельчатые пружины эксплуатационного блока 10, отверстия верхнего нажимного кольца 11, сферические гайки 12, разрезные уплотнительные манжеты 13, уплотнительные кольца 14.

В статическом положении элементы конструкции сальника устьевого взаимодействуют следующим образом.

Устьевой шток 1 проходит через тройник 2, через тарельчатые пружины резервного блока 7, установленные в выточке 6 тройника 2, центральное отверстие промежуточного нажимного кольца 8, тарельчатые пружины эксплуатационного блока 10, разрезные уплотнительные манжеты 13, установленные между тарельчатыми пружинами резервного и эксплуатационного блоков уплотнения (фиг.1, 2).

В зазоре между тарельчатыми пружинами установлены уплотнительные кольца 14 (фиг.1).

Через сферические болты 4, установленные в отверстиях 5, выполненных в буртике 3 тройника 2, и резьбовые втулки с наружными кольцевыми канавками 9, взаимодействующими с пазами промежуточного нажимного кольца 8, резервный блок уплотнения поджимается к тройнику 2.

В свою очередь, через сферические болты 4, отверстия верхнего нажимного болта 11 и сферические гайки 12 эксплуатационный блок поджимается к тройнику 2.

Сальник устьевой через коническую резьбу, выполненную на тройнике 1, присоединятся к устьевому оборудованию.

Присоединение сальника устьевого можно выполнить через фланцевое соединение к устьевому оборудованию (на чертежах не показано).

Сальник устьевой работает следующим образом.

Для обеспечения герметичности устьевого штока 1 при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки на устье скважины посредством сферических болтов 4 и сферических гаек 12 верхнее нажимное кольцо 11 воздействует на тарельчатые пружины эксплуатационного блока 10.

В результате сжатия тарельчатых пружин 10 разрезные уплотнительные манжеты 13 поджимаются к уплотняемым поверхностям устьевого штока 1, обеспечивая герметичность устьевого штока 1 и при возвратно-поступательном движении на устье скважины.

При этом выкачивается нефть из скважины через каналы тройника 2, поступает в каналы линии нефтесбора (на чертежах не показано).

В связи с тем, что тарельчатые пружины эксплуатационного блока 10 выполнены с различными упругими свойствами (разная толщина тарельчатых пружин), то поджатие к уплотняемым поверхностям устьевого штока уплотнительных разрезных манжет не равномерное, что обеспечивает поочередную герметизацию поверхностей устьевого штока уплотнительными разрезными манжетами и, в свою очередь, обеспечивает многократность поджатия эксплуатационного блока уплотнения и его долговечность в процессе эксплуатации.

При необходимости для замены изношенных разрезных уплотнительных манжет 13 в полевых условиях резьбовыми втулками с наружными кольцевыми канавками 9 через пазы промежуточного нажимного кольца 8 сдавить тарельчатые пружины 7 с разрезными уплотнительными манжетами 13, установленные в выточке 6, выполненной в тройнике 2, и загерметизировать устьевой шток 1.

Вывернуть сферические гайки 12 и раздвинуть на устьевом штоке тарельчатые пружины эксплуатационного блока 10 с уплотнительными кольцами 14, обеспечив удобный доступ к изношенным разрезным уплотнительным манжетам 13, и произвести их замену на устьевом штоке 1 в полевых условиях.

Наличие в конструкции сальника устьевого сферических соединений через сферические гайки 12 и сферические болты 4, проходящие через отверстия 5, выполненные в буртике 3 тройника 2, и отверстия верхнего нажимного кольца 11 с зазорами обеспечивает смещения блоков уплотнения 10, 7 как в горизонтальной плоскости, так и угловые развороты, повторяя траекторию движения устьевого штока эксплуатационным блоком уплотнения 10, при смещении балансира станка-качалки (устьевого штока 1) от оси скважины в полевых условиях в процессе эксплуатации, что, в свою очередь, разгружает разрезные уплотнительные манжеты 13 от односторонних износов при возвратно-поступательном движении устьевого штока на устье скважины.

Наличие в конструкции сальника устьевого уплотнительных колец 14 обеспечивает герметичность блоков уплотнения на устье скважины в процессе эксплуатации.

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

Предложенный сальник устьевой по своим технико-экономическим характеристикам превосходит как отечественные, так и зарубежные аналоги, конкурентоспособен, ремонтопригоден и найдет широкое применение на нефтепромыслах Российской Федерации и за рубежом, так как впервые предоставляет возможность обеспечить оперативно и качественно замену изношенных разрезных уплотнительных манжет эксплуатационного блока уплотнений в полевых условиях.

Формула изобретения

1. Сальник устьевой, содержащий тройник, нажимное кольцо, выполненную в тройнике выточку, в которых размещены блоки уплотнения, отличающийся тем, что в выточке тройника размещены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для резервного блока уплотнения, установленного в тройнике посредством сферических болтов, проходящих через отверстия, выполненные в буртике тройника, и резьбовые втулки с наружными кольцевыми канавками, взаимодействующими через пазы с промежуточным нажимным кольцом, на котором установлены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для эксплуатационного блока уплотнения, соединенного с тройником посредством сферических болтов через сферические гайки, взаимодействующие через отверстия с верхним нажимным кольцом, причем тарельчатые пружины блоков уплотнения выполнены с различной толщиной, а в зазорах между тарельчатыми пружинами, установлены уплотнительные кольца.

2. Устройство сальника устьевого по п.1, отличающееся тем, что тарельчатые пружины выполнены из полимерного материала.

РИСУНКИ