RU29112U1 - Устьевой сальник полированного штока - Google Patents

Description

2 1 3 -о о 3 и

Устьевой сальник полированного штока

Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности, к устьевому оборудованию нефтяных штанговых насосов станков-качалок и может быть использовано при новом проектировании устьевых сальников полированного штока.

Известны устьевые сальники полированного штока, содержаш;ие корпус, основной пакет уплотнений, крышку, нажимную втулку, дополнительный пакет уплотнений.1

Недостатком известных устьевых сальников является эксплуатационная ненадежность и сложность в обслуживании.

М.КЛ. F 16 .15/36

Известен устьевой сальник полированного штока, содержащий корпус, пакет уплотнений, крьппу с нажимной втулкой.2

Недостатком известного устьевого сальника полированного штока являются ограниченные функциональные возможности.

В подавляющем большинстве конструкций уплотнение полости между насосно-компрессорными трубками и устьевым полированным штоком штанговых насосов производится по внутренней рабочей поверхности пакета уплотнений. Важный функциональный признак конструкций устьевых сальников возможность замены изнашиваемого пакета уплотнений при наличии давления среды на устье скважины, поэтому их выполняют с двойным (основным и резервным) зшлотнением.

Значительное влияние на эксплуатационную надежность и срок службы элементов пакета уплотнения устьевого полированного штока оказывает направление усилия поджатия, так как в зависимости от этого существенно изменяется распределение контактного давления по высоте уплотнения.

Для нормального функционирования пакета уплотнения в конструкциях устьевых сальников применяют специальные дополнительные устройства для предотвращения утечек продукции при изгибе устьевого полированного щтока.

По мере изнашивания элементов пакета уплотнения снижается необходимое контактное давление герметизации, для поддержания которого необходимо периодически затягивать нажимную втулку вручную, что в условиях промысла весьма затруднительно.

В результате сжатия пакета уплотнения в аксиальном направлении вследствие трения его об устьевой шток ;

по высоте уплотнения образуется неравномерное распределение эпюры контактного давления - . по

экспоненциальному закону, когда со стороны нажимной втулки давление пакета уплотнений максимально, а со стороны скважины, где следует создавать необходимое давление герметизации, минимально.

На практике полированный шток имеет отклонение от оси устьевого сальника, в результате чего происходит ускоренный износ пакета уплотнений в направлении отклонения полированного штока, вследствие повышенного одностороннего контактного давления уплотнения с полированным штоком.

Техническая задача состоит в расширении функциональных возможностей устьевого сальника полированного штока- качалки содержаш,его корпус, пакет уплотнений, крышку с нажимной втулкой.

Решение технической задачи достигается тем, что пакет уплотнений расположен в стакане из эластичного материала, отогнутые края стакана закреплены крышкой с нажимной втулкой в верхней части корпуса, а дно имеет отверстие под полированный шток.

На чертеже изображен устьевой сальник полированного штока - обилий вид. Корпус с дополнительным пакетом уплотнения условно не показан. Устьевой сальник имеет:

1.Полированный шток

2.Грязеотбойник

3.Прижимную гайку

4.Нажимную втулку

5.Крышку корпуса

6.Стакан из эластичного материала

7.Пакет уплотнений

8.Пружину армирования

9.Корпус устьевого сальника 10.Перегородка с отверстиями 11.Паз

12. Выступ

Ш)

Элементы устьевого сальника взаимодействуют следующим образом. Известное устройство корпуса с дополнительным уплотнением закреплено на устьевом оборудовании. Дополнительное уплотнение плотно охватывает полированный шток. Корпус 9 устьевого сальника установлен на корпус с дополнительным уплотнением по резьбовому отверстию 13, одновременно, упираясь в выступ 12, устанавливается прижимная втулка дополнительного уплотнения. Стакан из эластичного материала 6 установлен в корпусе 9, отогнутые края стакана закреплены крышкой 5. Пакет уплотнений 7 представляет собой набор резинотканевых манжет с повышенным ресурсом наработки или спиральное уплотнение из полиуретана. Пакет уплотнений 7 закреплен в стакане 6 нажимной втулкой 4. Корпус 9 вытачивается с перфорированной перегородкой 10, выполняющей роль упора для эластичного стакана 6. С обратной стороны перегородка имеет паз 11. Стакан 6 из эластичного материала и пакет уплотнений 7 выполнены по размерам в длину так, что торец стакана опирается на перфорированную перегородку 10 корпуса 9, чем предохраняется от разрыва при запуске станка - качалки, когда имеются большие усилия сухого трения полированного штока. Работа устьевого сальника.

Существенное влияние на повышение надежности и срока службы пакета уплотнений 7, а также на удобство обслуживания оказывает обеспечение автоматического поджатия пакета уплотнения. В процессе возвратно-поступательного движения полированного штока 1 дополнительное уплотнение освобождают от поджатия. В зазор между полированным штоком, через паз 11, отверстия в перфорированной перегородке 10 в полость корпуса 9, под давлением проникает откачиваемая среда, воздействуя при этом на стакан 6 из эластичного материала. Контактное давление воспринимается пакетом уплотнений 7 по всей высоте как радиальная составляющая. Изгиб полированного штока 1 в зоне корпуса 9 воспринимается пакетом уплотнений 7 по всей длине, а стакан 6 позволяет деформироваться вдоль полированного штока. В то же время пружина армирования 8, охватывающая эластичный ста l C)0

кан 6, не позволяет деформироваться стакану 6 в радиальном направлении. Армирование стакана из эластичного материала можно производить по типу армирования рукавов высокого давления. Устьевой сальник позволяет компенсировать несоосность устья скважины и подвески полированного штока. Контактное давление пакета 7 уплотнений уменьшается при движении полированного штока 1 вниз и нормализуется до определенного расчетного значения при движении штока вверх, что влияет на увеличение срока службы и повышает эксплуатационную надежность. Одновременно радиальная составляюш;ая контактного давления и аксиальная от давления среды на поверхности стакана 6 уменьшаются при движении штока вниз, и увеличиваются до достаточных значений при движении штока вверх. Эти периодические изменения контактного давления существенно увеличивают надежность герметизации. Нажимная втулка 4 позволяет регулировать силу поджатия пакета уплотнения 7, выполненного в виде воротниковых манжет или легко заменяемого спирального уплотнения. Возможность пакета уплотнений самоподжиматься благодаря давлению откачиваемой среды обеспечивает длительную эксплуатацию без технического обслуживания устьевого сальника нефтяной скважины. Известные устьевые сальники имеют конструктивные недостатки, приводяш;ие к неисправностям и отказам: пропуск нефти в шарнирном соединении вследствие частых повреждений резинового уплотнительного кольца; повышенный осевой люфт в шарнирном соединении в результате изнашивания сферических поверхностей; большой диаметральный износ следствие одностороннего бокового давления устьевого штока, приводяпдие к разгерметизации. В сравнении с базовым объектом предлагаемый устьевой сальник имеет расширенные функциональные возможности за счет применения стакана из эластичного материала. На стакан действует давление откачиваемой среды и самоуплотняет элементы в радиальном и. аксиальном направлении. При этом пакет уплотнений в диаметральном направлении изнашивается равномерно. Изгиб полированного штока и осевой люфт подвески воспринимается эластичным стаканом без нарушения герметизации.

При использовании в производстве предложенного устьевого сальника обеспечиваются требования промышленной экологической безопасности. Устьевой сальник позволит получить положительный технико-экономический эффект за счет повышения эксплуатационной надежности и долговечности. Предложенное устройство найдет широкий спрос на рынке Р.Ф.

p/X/t a s

Claims (1)

1. Устьевой сальник полированного штока станка–качалки, содержащий корпус, пакет уплотнений, грязеотбойник, крышку корпуса, прижимную гайку, нажимную втулку, отличающийся тем, что пакет уплотнений расположен в стакане из эластичного материала, армированного по своей длине от радиального расширения, отогнутый верхний край стакана закреплен крышкой, дно стакана опирается на перфорированную перегородку корпуса и имеет отверстие под полированный шток.