Патент на изобретение №2149977
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ УСТЬЕВОЙ САЛЬНИК
(57) Реферат: Предназначен для герметизации устья нефтяных скважин, эксплуатируемых штанговыми насосными установками. Самоустанавливающийся устьевой сальник включает сальниковую головку со сферической опорой, переход, имеющий осевое отверстие, вверху – осевую сферическую расточку и буртик с наружной резьбой. Внизу переход имеет патрубок с резьбой под насосно-компрессорные трубы (НКТ), сферическую опору, имеющую отверстие с резьбой НКТ. Тройник имеет вверху патрубок с осевой сферической расточкой и буртик с наружной резьбой, внизу – патрубок с резьбой под НКТ и боковое выкидное отверстие. Тройник соединен с сальниковой головкой сферической опорой и переходом двумя сферическими соединениями, закрепленными накидными гайками с контргайками и имеющими уплотнительные детали и антифрикционные кольца. Вращение резьбовых деталей осуществляется за втулки, а сальниковой головки и перехода – за шестигранники. Переход с опорой и сальниковая головка могут наклоняться в сферических соединениях вокруг их центров, что позволяет сальниковой головке самоустанавливаться по сальниковому штоку при радиальных перемещениях и наклонах его в пределах внутреннего диаметра верхней НКТ скважины. Это повышает надежность работы верхней части штанговой колонны скважины, снижает износ уплотнительных элементов и направляющих втулок сальниковой головки, верхней муфты штанговой колонны и внутренней поверхности верхней НКТ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. Область техники, к которой относится изобретение. Описываемое предлагаемое изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к конструкции устройств для герметизации устья скважин, и может быть использовано для добычи нефти штанговыми насосами. Уровень техники. Известны устьевые сальники, включающие сальниковую головку и тройник, присоединяемые резьбой к устьевому оборудованию скважины соосно верхней насосно-компрессорной трубе (далее НКТ). Известен устьевой сальник [1], содержащий сальниковую головку, имеющую резьбу внизу, и тройник, имеющий резьбу НКТ на нижнем и выкидном патрубке и резьбу на верхнем патрубке. Сальниковая головка неподвижно закреплена резьбовым соединением на тройнике. Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает самоустановку сальниковой головки по сальниковому штоку, при стремлении его к радиальному перемещению в устье скважины вследствие горизонтального смещения станка-качалки от номинального положения. Это приводит к интенсивному износу уплотнительных элементов и направляющих втулок в сальниковой головке, к износу сальникового штока, внутренней поверхности верхней НКТ и верхней муфты штанговой колонны в месте их касания. Наиболее близким к заявленному устройству аналогом (прототипом) является самоустанавливающийся устьевой сальник СУС2А-73-31 [2, 3, 4 и 5], содержащий сальниковую головку, имеющую внизу опору со сферической головкой, и тройник, имеющий верхний патрубок с осевой сферической расточкой и буртиком с наружной резьбой, внизу – патрубок с резьбой НКТ и боковой выкидной патрубок. Сальниковая головка опорой закреплена в сферической расточке верхнего патрубка тройника при помощи накидной гайки со сферической расточкой, которая застопорена контргайкой. Сальниковая головка имеет возможность наклоняться в сферическом соединении и самоустанавливаться по сальниковому штоку. При горизонтальном смещении станка-качалки от номинального положения, сальниковый шток стремится к перемещению в радиальном направлении в верхней НКТ, но происходит наклон сальникового штока совместно с сальниковой головкой в сферическом соединении. При большем, чем допустимо, горизонтальном смещении станка-качалки от номинального положения, верхняя муфта штанговой колонны касается внутренней стенки верхней НКТ. Появляется радиальная сила, которая действует со стороны сальникового штока на направляющие втулки и уплотнительные элементы сальниковой головки, увеличивающаяся при касании муфты и стенки НКТ. Недостатком этого устройства является отсутствие самоустановки сальниковой головки по сальниковому штоку, при стремлении его к радиальному перемещению в верхней НКТ, что приводит к повышенному износу уплотнительных элементов и направляющих втулок сальниковой головки, износу сальникового штока, внутренней поверхности верхней НКТ и верхней муфты штанговой колонны в месте их касания. Сущность изобретения. Целью изобретения является повышение работоспособности уплотнительных элементов и направляющих втулок сальниковой головки самоустанавливающегося устьевого сальника, повышение надежности работы верхней части штанговой колонны и верхней НКТ скважины за счет самоустановки сальниковой головки по сальниковому штоку, при радиальном перемещении и наклоне его в пределах внутреннего диаметра верхней НКТ. Поставленная цель достигается за счет того, что в самоустанавливающемся устьевом сальнике, содержащем тройник, имеющий расположенный вверху патрубок с осевой сферической расточкой и буртик с наружной резьбой, и сальниковую головку со сферической опорой, закрепленную на тройнике сферическим соединением, предусмотрены следующие конструктивные отличия: – введен металлический корпус, имеющий расширяющееся вниз осевое отверстие, вверху – осевую сферическую расточку и буртик с наружной резьбой, а внизу – патрубок со сферической опорой; – тройник соединен с сальниковой головкой корпусом посредством двух подвижных уплотненных сферических соединений. В частных случаях выполнения самоустанавливающегося устьевого сальника предусмотрены следующие конструктивные отличия: – корпус состоит из металлического перехода, имеющего расширяющееся вниз осевое отверстие, вверху – осевую сферическую расточку и буртик с наружной резьбой, внизу – патрубок с наружной резьбой, и металлической сферической опоры, имеющей сквозное отверстие с внутренней резьбой, при этом переход соединен со сферической опорой герметичным резьбовым соединением; – сферические соединения имеют металлические самоустанавливающиеся антифрикционные кольца со сферическими расточками. Перечень фигур чертежей. (Один чертеж). Техническая сущность и принцип действия предложенного самоустанавливающегося устьевого сальника поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез устройства с учетом частных случаев выполнения. Предложенный самоустанавливающийся устьевой сальник состоит из: 1 – сальниковой головки, 2 – перехода, 3 – сферической опоры, 4 – тройника, 5 – гаек накидных, 6 – контргаек, 7 – уплотнительных деталей, 8 – антифрикционных колец, 9 – втулок. Обозначения: СШ – сальниковый шток, Ц1 – центр нижней сферической опоры, Ц2 – центр верхней сферической опоры. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения. Самоустанавливающийся устьевой сальник содержит сальниковую головку 1, имеющую внизу сферическую опору, переход 2, имеющий расширяющееся вниз осевое отверстие, вверху – осевую сферическую расточку и буртик с наружной резьбой, внизу – патрубок с наружной резьбой НКТ, сферическую опору 3, имеющую сквозное отверстие с внутренней резьбой НКТ, и тройник 4, имеющий внизу патрубок с резьбой НКТ, боковое отверстие для выхода продукта скважины, вверху – патрубок с осевой сферической расточкой и буртик с наружной резьбой. Переход 2 соединен со сферической опорой 3 герметичным резьбовым соединением. В сферической расточке тройника 4 установлена сферическая опора 3 с переходом 2, а в сферической расточке перехода 2 установлена сферической опорой сальниковая головка 1. Тройник 4 соединен с сальниковой головкой 1 сферической опорой 3 и переходом 2 посредством двух сферических соединений. Крепление сферических соединений выполнено накидными гайками 5, которые застопорены контргайками 6. В накидных гайках 5 расположены антифрикционные кольца 8. Сферические соединения герметизированы уплотнительными деталями 7. Переход 2, сферическая опора 3, тройник 4, накидные гайки 5, контргайки 6 и антифрикционные кольца 8 – металлические, уплотнительные детали 7 – из эластомера. Вращение накидных гаек 5 и контргаек 6 осуществляется за втулки 9, а перехода 2 и сальниковой головки 1 – за шестигранники. Переход 2 со сферической опорой 3 и сальниковая головка 1 могут наклоняться в сферических соединениях вокруг центров Ц1 и Ц2. В результате этого сальниковая головка 1 самоустанавливается по сальниковому штоку СШ при его радиальном перемещении и наклоне относительно вертикальной оси тройника 4. Величина наклона перехода 2 и сальниковой головки 1 ограничена наружными диаметрами их шеек и внутренними диаметрами осевых отверстий в накидных гайках 5. Это предотвращает касание верхней муфты штанговой колонны и внутренней стенки верхней НКТ. Ось сальниковой головки 1 и сальникового штока СШ может проходить через любую точку круга, описываемого центром верхней сферической опоры Ц2. При этом радиальные усилия от сальникового штока СШ на направляющие втулки и уплотнительные элементы сальниковой головки 1 минимальны, а износ их незначителен. После ограничения наклона перехода 2 и при дальнейшем смещении сальникового штока СШ от оси верхней НКТ самоустановка сальниковой головки 1 по сальниковому штоку СШ происходит только за счет наклона ее в верхней сферической опоре Ц2. При этом увеличиваются радиальные усилия от сальникового штока СШ на направляющие втулки и уплотнительные элементы сальниковой головки 1, увеличивается их износ. Касание верхней муфты штанговой колонны и внутренней противоположной стенки верхней НКТ может произойти после преодоления расстояния между ними, равного диаметру круга, описываемого центром верхней сферической опоры Ц2. Антифрикционное кольцо 8 имеет возможность перемещаться в радиальном направлении и самоустанавливаться по сферической опоре. Источники информации 1. Сулейманов А.Б., Карапетов К.А., Яшин А.С. Техника и технология капитального ремонта скважин. Стр. 74 и 76. Москва. Недра, 1987 г. 2. Каталог нефтяного оборудования, средств автоматизации, приборов и спецматериалов. Книга 2, стр. 22. Москва. ВНИИОЭНГ, 1994 г. 3. Добыча нефти штанговыми насосами. Стр. 239 – 241. Москва. Недра. 1993 г. 4. Бухаленко Е.И. Абдуллаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. Стр. 42 – 45. Москва. Недра, 1985 г. 5. Бухаленко Е.И. Абдуллаев Ю.Г. Монтаж, обслуживание и ремонт нефтепромыслового оборудования. Стр. 39 – 42. Москва. Недра, 1974 г. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 17.06.2007
Извещение опубликовано: 20.05.2008 БИ: 14/2008
|
||||||||||||||||||||||||||