RU2260672C1 - Casing-head stuffing box for sucker-rod pump - Google Patents

Casing-head stuffing box for sucker-rod pump Download PDF

Info

Publication number
RU2260672C1
RU2260672C1 RU2004138363/03A RU2004138363A RU2260672C1 RU 2260672 C1 RU2260672 C1 RU 2260672C1 RU 2004138363/03 A RU2004138363/03 A RU 2004138363/03A RU 2004138363 A RU2004138363 A RU 2004138363A RU 2260672 C1 RU2260672 C1 RU 2260672C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plunger
wellhead
cylinder
casing
rod
Prior art date
Application number
RU2004138363/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.Г. Ибрагимов (RU)
Н.Г. Ибрагимов
Д.К. Рахматуллин (RU)
Д.К. Рахматуллин
П.В. Карпунин (RU)
П.В. Карпунин
Мирзахан Атакиши оглы Джафаров (RU)
Мирзахан Атакиши оглы Джафаров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина filed Critical Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority to RU2004138363/03A priority Critical patent/RU2260672C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2260672C1 publication Critical patent/RU2260672C1/en

Links

Landscapes

  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil production industry, particularly for producing wells with high wellhead pressure.
SUBSTANCE: casing-head stiffening box comprises chamber with stuffing and lid for polished rod. Casing-head stiffening box also includes connection pipe with ball bearing located in tee socket. Freely suspended cylinder is attached to ball bearing from lower side thereof. Plugged plunger is arranged the cylinder so that plugged plunger may reciprocate inside the cylinder. Plunger is connected to knock-off block from lower side thereof and to polished rod from upper side thereof. Inner connection pipe cavity and cylinder zone above plunger are filled with grease and hydraulically communicated with hole annuity of wellhead fittings through check valve.
EFFECT: increased reliability, service life and maintenance convenience.
1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение на добывающих скважинах с высоким устьевым давлением.The invention relates to the oil industry and may find application in production wells with high wellhead pressure.

Известно устьевое устройство для уплотнения штока глубинного насоса, содержащее установленный на тройнике арматуры цилиндрический разъемный корпус с крышкой, размещенные в корпусе нажимные втулки, верхний и нижний сальники и узел центрирования устьевого штока. Корпус и нажимные втулки выполнены с конусными внутренними поверхностями. При этом нажимные втулки над и под нижним сальником обращены внутренними конусными поверхностями навстречу друг другу. Внутренняя полость корпуса между сальниками заполнена смазывающим материалом [Авторское свидетельство СССР № 1696672, кл. Е 21 В 33/03, опубл. 1991 г.].A wellhead device for sealing a rod of a deep well pump is known, comprising a cylindrical detachable body with a cover mounted on a valve tee, pressure bushings, upper and lower glands and a centering unit for the wellhead located in the body. The housing and pressure bushings are made with tapered inner surfaces. In this case, the pressure bushings above and below the lower gland face the inner conical surfaces towards each other. The internal cavity of the housing between the seals is filled with lubricant [USSR Author's Certificate No. 1696672, cl. E 21 B 33/03, publ. 1991].

Однако для обеспечения герметичности данного устройства при высоком устьевом давлении требуется усиленное подтягивание сальникового уплотнения, что приводит к интенсивному изнашиванию и быстрому выходу сальника из строя. Есть неудобства в обслуживании, трудоемкость работ по замене сальниковой набивки и смазочного материала.However, to ensure the tightness of this device at high wellhead pressure, an enhanced pull-up of the stuffing box seal is required, which leads to intensive wear and a quick failure of the stuffing box. There are inconveniences in service, the laboriousness of work on replacing the stuffing box packing and lubricant.

Кроме этого, при замене полированного штока необходим демонтаж устьевой арматуры, нередко требующий глушения скважины.In addition, when replacing a polished rod, it is necessary to dismantle the wellhead reinforcement, which often requires killing the well.

Наиболее близким к предложенному изобретению является сальник устьевой, содержащий основание с крышкой, самоустанавливающуюся шаровую головку, верхнее, среднее и нижнее уплотнения, выполненные в форме полого усеченного конуса. Верхнее и среднее уплотнения помещены в обойму, выполненную в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого имеет коническое сужение к центру цилиндра, причем полость между этими уплотнениями заполнена маслом для смазки сальникового штока [Патент РФ № 2093663, кл. Е 21 В 33/03, опубл. 1997.10.20 - прототип].Closest to the proposed invention is a wellhead seal containing a base with a cover, a self-aligning ball head, upper, middle and lower seals made in the form of a hollow truncated cone. The upper and middle seals are placed in a cage made in the form of a hollow cylinder, the inner surface of which has a tapered narrowing towards the center of the cylinder, and the cavity between these seals is filled with oil for lubricating the stuffing box [RF Patent No. 2093663, cl. E 21 B 33/03, publ. 1997.10.20 - prototype].

Использование этого устройства на скважине-доноре, осуществляющей отбор пластовой воды штанговым насосом с последующей закачкой ее с высоким устьевым давлением по трубопроводу в нагнетательную скважину, приводит к быстрому износу сальниковой набивки и разгерметизации устья скважины. Причем чем выше давление на устье скважины, тем сильнее надо подтягивать сальниковое уплотнение, что чрезмерно повышает напряженное состояние уплотнения, обусловливающее интенсивный износ сальниковой набивки. По этой причине необходимы постоянный контроль за состоянием герметичности сальника и частая замена, не реже пяти-шести раз в месяц, изношенных уплотнений. Также при замене полированного штока необходим демонтаж устьевой арматуры.The use of this device in a donor well, which carries out the extraction of produced water by a rod pump and then injects it with high wellhead pressure through the pipeline into the injection well, leads to rapid wear of the stuffing box packing and depressurization of the wellhead. Moreover, the higher the pressure at the wellhead, the stronger it is necessary to tighten the stuffing box seal, which excessively increases the stress state of the seal, which causes intensive wear of the stuffing box packing. For this reason, constant monitoring of the seal tightness and frequent replacement, at least five to six times a month, of worn seals are necessary. Also, when replacing a polished rod, it is necessary to dismantle wellhead fittings.

В изобретении решается задача повышения надежности, долговечности и обеспечения удобства в работе устьевого сальника штанговой насосной установки на скважине с высоким устьевым давлением.The invention solves the problem of increasing reliability, durability and ensuring convenience in the work of the wellhead seal of the rod pump installation in the well with high wellhead pressure.

Задача решается тем, что в устьевом сальнике штанговой насосной установки, содержащем камеру с сальниковой набивкой и крышкой для уплотнения устьевого полированного штока, связанного с подвеской колонны штанг, патрубок с шаровой опорой, расположенной в гнезде тройника арматуры, согласно изобретению с нижней стороны к шаровой опоре патрубка подсоединен свободно подвешенный цилиндр, в котором расположен с возможностью возвратно-поступательного движения заглушенный плунжер, при этом плунжер с нижней стороны соединен с подвеской колонны штанг, а с верхней - с устьевым полированным штоком, причем внутренняя полость патрубка и надплунжерной зоны цилиндра заполнены смазкой и гидравлически сообщены с затрубным пространством устьевой арматуры через обратный клапан.The problem is solved in that in the wellhead seal of the sucker rod pump installation, containing a chamber with stuffing box packing and a cover for sealing the wellhead polished rod connected with the suspension of the rod string, a nozzle with a ball bearing located in the valve tee socket, according to the invention, from the lower side to the ball bearing a freely suspended cylinder is connected to the nozzle, in which the muffled plunger is located with the possibility of reciprocating movement, while the plunger is connected to the column suspension from the bottom side rod, and from the top - with wellhead polished rod, and the inner cavity of the nozzle and the plunger zone of the cylinder are filled with grease and hydraulically connected with the annulus of the wellhead valves through the check valve.

На чертеже изображен общий вид устьевого сальника штанговой насосной установки при крайнем верхнем положении полированного штока.The drawing shows a General view of the wellhead stuffing box sucker rod pump with the highest position of the polished rod.

Устьевой сальник штанговой насосной установки состоит из патрубка 1 с шаровой опорой 2, установленной при помощи шаровой крышки 3 в гнезде тройника 4, который соединен планшайбой 5 с устьевой арматурой 6. К нижней части шаровой опоры 2 подсоединен и свободно подвешен цилиндр 7 с желобчатым плунжером 8 (в дальнейшем плунжер) от глубинного штангового насоса, который размещен в арматуре 6 и верхней части первой трубы колонны насосно-компрессорных труб 9. Плунжер 8, расположенный в цилиндре 7 с возможностью возвратно-поступательного движения, заглушен и с нижней стороны соединен с колонной насосных штанг 10, а с верхней - с полированным устьевым штоком 11 подвески станка-качалки (не показано). На верхнюю часть патрубка 1 навернута уплотнительная камера 12 с сальниковой набивкой 13 и крышкой 14. Внутренняя полость патрубка 1 гидравлически сообщена с затрубным пространством 15 устьевой арматуры 6 через вентили 16, 17 и обратный клапан 18. При этом внутренняя полость патрубка 1 и надплунжерной зоны цилиндра 7 заполнены смазочным материалом 19 для смазки плунжерной пары и сальниковой набивки 13.The wellhead gland of the sucker rod pump installation consists of a nozzle 1 with a ball bearing 2, mounted with a ball cap 3 in the socket of the tee 4, which is connected by a faceplate 5 to the wellhead fittings 6. A cylinder 7 with a grooved plunger 8 is connected and freely suspended (hereinafter, the plunger) from the deep sucker rod pump, which is located in the valve 6 and the upper part of the first pipe of the tubing string 9. The plunger 8, located in the cylinder 7 with the possibility of reciprocating movement, plugs Yen and on the lower side is connected to the string of pump rods 10, and on the upper side - with a polished wellhead rod 11 of the suspension of the rocking machine (not shown). A sealing chamber 12 with a stuffing box 13 and a cover 14 is screwed onto the upper part of the pipe 1. The internal cavity of the pipe 1 is hydraulically connected to the annular space 15 of the wellhead 6 through valves 16, 17 and the check valve 18. In this case, the internal cavity of the pipe 1 and the plunger zone of the cylinder 7 are filled with lubricant 19 for lubricating the plunger pair and stuffing box 13.

Устьевой сальник работает следующим образом.Wellhead seal works as follows.

Перед креплением собранного устьевого сальника без обратного клапана 18 на планшайбу 5 устьевой арматуры 6 нижний конец плунжера 8 соединяют с последней штангой 10 колонны подвески. Подгонка положения плунжера 8 в цилиндре 7 осуществляется таким образом, чтобы при верхнем крайнем положении головки балансира станки-качалки плунжер 8 находился в верхней части цилиндра 7. После установки канатной подвески (не показана) полированного штока 11 и центровки его в уплотнительной камере 12 с использованием шаровой опоры 2 патрубка 1 далее осуществляется заправка внутренней полости патрубка 1 и надплунжерной зоны цилиндра 7 смазкой 19. Для этого к вентилю 16 подсоединяется емкость со смазкой, и при медленном движении плунжера 8 вниз за счет создавшегося вакуума над ним происходит заполнение надплунжерной зоны цилиндра 7 смазкой 19. Лишняя смазка выдавливается из патрубка 1 путем обратного движения плунжера 8 вверх. Обратный клапан 18 заворачивают к вентилю 16 и открывают вентиль 17. При этом обратный клапан 18 закрывается, поскольку давление в затрубном пространстве арматуры 6 больше, чем в надплунжерной зоне цилиндра 7. Но в процессе работы штанговой насосной установки даже незначительная утечка газа в плунжерной паре при восходящем ходе плунжера 8 может привести к повышению давления замкнутого объема надплунжерной зоны цилиндра 7. В этом случае, когда давление в патрубке 1 превышает затрубное давление арматуры 6, обратный клапан 18 открывается, и газ или жидкость в объеме, равном величине утечки за один цикл работы станка-качалки, сбрасывается в затрубное пространство 15 арматуры 6. Таким образом, уплотнительная камера 12 с сальниковой набивкой 13 максимально испытывает давление, имеющееся в затрубном пространстве скважины, причем только при восходящем ходе плунжера 8. Поскольку в скважине-доноре давление в затрубном пространство на порядок меньше, чем буферное (давление закачки), то уплотнительный сальник, обеспечивая герметичность устья скважины, не будет испытывать нагрузку от высокого давления закачки.Before mounting the assembled wellhead seal without check valve 18 to the faceplate 5 of the wellhead 6, the lower end of the plunger 8 is connected to the last rod 10 of the suspension column. The adjustment of the position of the plunger 8 in the cylinder 7 is carried out in such a way that at the upper extreme position of the rocker head of the rocking machine, the plunger 8 is located in the upper part of the cylinder 7. After installing the cable suspension (not shown) of the polished rod 11 and aligning it in the sealing chamber 12 using ball bearings 2 of the pipe 1, then the internal cavity of the pipe 1 and the supra-plunger zone of the cylinder 7 are filled with grease 19. For this, a lubricated container is connected to the valve 16, and when the plunger 8 moves slowly down and expense to create a vacuum above it is filled above-plunger cylinder lubrication zone 7 19. Excess grease is extruded from the nozzle 1 by the reverse movement of the plunger 8 up. The check valve 18 is turned to the valve 16 and the valve 17 is opened. At the same time, the check valve 18 closes, because the pressure in the annulus of the valve 6 is greater than in the plunger zone of the cylinder 7. But during the operation of the sucker rod pump installation, even a slight gas leak in the plunger pair during the upward stroke of the plunger 8 may increase the pressure of the closed volume of the plunger zone of the cylinder 7. In this case, when the pressure in the pipe 1 exceeds the annular pressure of the valve 6, the check valve 18 opens, and the gas or fluid in a volume equal to the leakage per cycle of the rocking machine is discharged into the annular space 15 of the valve 6. Thus, the sealing chamber 12 with the stuffing box 13 experiences the maximum pressure available in the annular space of the well, and only with the upward stroke of the plunger 8 Since in the donor well the pressure in the annulus is an order of magnitude lower than the buffer pressure (injection pressure), the sealing gland, ensuring the tightness of the wellhead, will not be stressed by high pressure occurrence of injection.

В качестве смазки можно использовать густой смазочный материал, например солидол, который, находясь в зазоре между желобчатым плунжером 8 и цилиндром 7, существенно увеличвает герметичность в плунжерной паре.As a lubricant, you can use a thick lubricant, for example solid oil, which, being in the gap between the grooved plunger 8 and the cylinder 7, significantly increases the tightness in the plunger pair.

При необходимости замены полированного штока 11 останавливают насосную установку и путем сброса жидкости по устьевой арматуре в затрубное пространство 15 скважины разряжают остаточное давление в тройнике 4. Закрывают вентиль 16 и отворачивают уплотнительную камеру 12. Далее приподнимают полированный шток 11 с уплотнительной камерой 12 и подвеской колонны штанг до тех пор, пока первый желоб плунжера 8 не окажется над торцом патрубка 1. В этот желоб устанавливают специальный зажим, удерживающий подвеску колонны штанг, отворачивают полированный шток 11 и заменяют его новым.If it is necessary to replace the polished rod 11, the pump installation is stopped and the residual pressure in the tee 4 is discharged through the wellhead into the annulus 15 of the well. The valve 16 is closed and the sealing chamber 12 is turned off. Next, the polished rod 11 with the sealing chamber 12 and the rod string suspension are lifted. until the first chute of the plunger 8 is above the end of the pipe 1. A special clip is installed in this chute that holds the suspension of the rod string; stock 11 and replace it with a new one.

Предлагаемое устройство унифицировано, не требует изменения стандартной устьевой арматуры, существенно снижает напряженное состояние сальникового уплотнения, увеличивает его надежность и долговечность, обеспечивает безаварийную работу скважины, защиту окружающей среды при высоких буферных давлениях на скважине. Позволяет без монтажа устьевой арматуры заменить полированный шток станка-качалки и легко заправить устьевой сальник смазочным материалом.The proposed device is unified, does not require changes in standard wellhead fittings, significantly reduces the stress state of the packing, increases its reliability and durability, ensures trouble-free operation of the well, environmental protection at high buffer pressures in the well. Allows to replace the polished rod of the rocking machine without mounting the wellhead valves and easily fill the wellhead seal with lubricant.

Применение предложенного устройства позволит повысить надежность, долговечность и обеспечить удобство в работе устьевого сальника штанговой насосной установки на скважине с высоким устьевым давлением.The application of the proposed device will improve reliability, durability and provide convenience in the work of the wellhead seal of the sucker rod pump unit in the well with high wellhead pressure.

Claims (1)

Устьевой сальник штанговой насосной установки, содержащий камеру с сальниковой набивкой и крышкой для уплотнения устьевого полированного штока, связанного с подвеской колонны штанг, патрубок с шаровой опорой, расположенной в гнезде тройника арматуры, отличающийся тем, что с нижней стороны к шаровой опоре патрубка подсоединен свободно подвешенный цилиндр, в котором расположен с возможностью возвратно-поступательного движения заглушенный плунжер, при этом плунжер с нижней стороны соединен с подвеской колонны штанг, а с верхней - с устьевым полированным штоком, причем внутренняя полость патрубка и надплунжерной зоны цилиндра заполнены смазкой и гидравлически сообщены с затрубным пространством устьевой арматуры через обратный клапан.The wellhead gland of the sucker-rod pump installation, comprising a chamber with a stuffing box packing and a cover for sealing the wellhead polished rod connected with the suspension of the rod string, a nozzle with a ball bearing located in the valve tee socket, characterized in that a freely suspended suspension is connected to the ball bearing of the nozzle a cylinder in which a muffled plunger is located with the possibility of reciprocating motion, while the plunger is connected to the suspension of the rod string from the lower side and to the mouth from the upper side th polished rod, wherein the inner tube and the above-plunger cavity of the cylinder area are filled with grease and fluidically communicated with the annulus of wellhead through a check valve.
RU2004138363/03A 2004-12-28 2004-12-28 Casing-head stuffing box for sucker-rod pump RU2260672C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004138363/03A RU2260672C1 (en) 2004-12-28 2004-12-28 Casing-head stuffing box for sucker-rod pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004138363/03A RU2260672C1 (en) 2004-12-28 2004-12-28 Casing-head stuffing box for sucker-rod pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2260672C1 true RU2260672C1 (en) 2005-09-20

Family

ID=35849034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004138363/03A RU2260672C1 (en) 2004-12-28 2004-12-28 Casing-head stuffing box for sucker-rod pump

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2260672C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382051B (en) * 2008-10-19 2012-02-22 马子奇 Hollow stem water-mixed wellhead device
RU2473778C1 (en) * 2011-12-14 2013-01-27 Закрытое акционерное общество "Газтехнология" Wellhead gland
RU2649708C1 (en) * 2017-03-20 2018-04-04 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Wellhead seal
RU2669313C1 (en) * 2017-08-07 2018-10-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" (ГБОУ ВО АГНИ) Wellhead seal
RU211163U1 (en) * 2022-01-25 2022-05-23 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" Downhole module of the hydraulic cylinder of the drive of the sucker rod pump

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101382051B (en) * 2008-10-19 2012-02-22 马子奇 Hollow stem water-mixed wellhead device
RU2473778C1 (en) * 2011-12-14 2013-01-27 Закрытое акционерное общество "Газтехнология" Wellhead gland
RU2649708C1 (en) * 2017-03-20 2018-04-04 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Wellhead seal
RU2669313C1 (en) * 2017-08-07 2018-10-10 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" (ГБОУ ВО АГНИ) Wellhead seal
RU211163U1 (en) * 2022-01-25 2022-05-23 Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" Downhole module of the hydraulic cylinder of the drive of the sucker rod pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2719907C2 (en) Wellhead pressure sealer of sucker-rod pump unit
RO129378A2 (en) Plunger for deep pumps
US5058668A (en) Rod guide bearing assembly for oil well pumping apparatus
RU153634U1 (en) RETURN VALVE VALVE
RU2260672C1 (en) Casing-head stuffing box for sucker-rod pump
RU150447U1 (en) SEAL SEAL
RU173405U1 (en) OIL-FILLED CHAINBOARD FOR THE POLISHED STOCK OF THE ROCKING MACHINE
RU92916U1 (en) HOSE PUMP FOR HIGH VISCOUS OIL PRODUCTION
RU2769792C1 (en) Method for sealing the wellhead operated by the installation of a downhole sucker rod pump with product lifting along the production string, and a self-aligning wellhead seal sealing device for sealing the wellhead when replacing stuffing box seals
CN201034022Y (en) Eccentric-wear preventive eccentric adaptor of pumping rod
RU2473778C1 (en) Wellhead gland
RU2559679C1 (en) Well sucker-rod pump
CN108590999B (en) A kind of Wear-resisting plunger slush pump
RU2655330C1 (en) Blowout-prevention wellhead stuffing box
RU2346183C1 (en) Well rod pump
RU2201529C2 (en) Subsurface pump rod sealing device
CN108518327B (en) A kind of slush pump using split type plunger assembly
RU226808U1 (en) Self-sealing wellhead seal
RU2405998C1 (en) Universal valve
RU2285152C1 (en) Device for sealing wellhead rod of sucker-rod pumping unit
RU2257461C2 (en) Casing-head stuffing box
RU2121617C1 (en) Casing-head stuffing box
RU2643921C1 (en) Well sucker-rod pump
RU2649708C1 (en) Wellhead seal
RU208424U1 (en) Device for applying conservation grease to the wellhead stuffing box rod

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101229