УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ШТОКА ГЛУБИННОГО НАСОСА

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ШТОКА ГЛУБИННОГО НАСОСА


RU (11) 2141061 (13) C1

(51) 6 F04B47/00, E21B33/03 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие, но может быть восстановлен 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95116135/06 
(22) Дата подачи заявки: 1995.09.19 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1995.09.19 
(45) Опубликовано: 1999.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин.-М.: Недра, 1978, с. 244, рис. 112. SU 1682526 A1, 1991. US 4099562 A, 1978. US 5137083 A, 1992. US 2267183 A, 1941. 
(71) Заявитель(и): Виленский Борис Израилевич 
(72) Автор(ы): Виленский Б.И. 
(73) Патентообладатель(и): Виленский Борис Израилевич 
Адрес для переписки: 236029, Калининград, ул.Горького 151, кв.13 Виленскому Б.И. 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ШТОКА ГЛУБИННОГО НАСОСА 

Устройство для уплотнения штока глубинного насоса может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для уплотнения сальникового штока в устье скважины, эксплуатируемой штанговым насосом. Содержит тройник и размещенную над ним с возможностью наклона сальниковую головку, которые соединены герметично. Сальниковая головка установлена с возможностью поступательного перемещения. Для этого между тройником и сальниковой головкой помещен полый рычаг, соединенный с ними шаровыми шарнирами. Многократно увеличивает срок службы сальника, позволяет своевременно выполнять центровку, упрощает и существенно ускоряет ее. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для уплотнения сальникового штока в устье скважины, эксплуатируемой штанговым насосом.

Известно устройство для уплотнения сальникового штока, содержащее тройник и установленный на нем для герметизации и пропуска штока сальник [1].

Основной недостаток устройства - частые утечки из-за износа деталей сальника. Быстрый износ - следствие неизбежного в процессе эксплуатации нарушения центровки станка-качалки относительно оси скважины, соосно которой неподвижно закреплены центрирующие втулки сальника. Компенсируя эту несоосность, сальниковый шток, удерживаемый центрирующими втулками, упруго изгибается, что при возвратно-поступательном движении приводит к усиленному местному износу сначала втулок /особенно верхней/, а затем и уплотнительных элементов.

Несколько уменьшает этот недостаток известный устьевой сальник, содержащий тройник и установленную над ним сальниковую головку, соединенные герметично с помощью шарового шарнира [2].

Шарнирное соединение позволяет сальниковой головке наклоняться относительно оси тройника, следуя за изгибом штока. Этим несколько выравнивается нагрузка на центрирующие втулки, и износ их происходит медленнее. Соответственно увеличивается продолжительность службы уплотнительных элементов. Тем не менее сальник приходится регулярно осматривать и через 1 - 3 дня устранять утечки, подтягивая уплотнения. Недостатком является и тот факт, что о чрезмерном нарушении центровки узнают лишь по участившимся утечкам и ускоренному износу сальника и сальникового штока.

Причина недостатков, как уже отмечалось, - смещение стенка-качалки относительно оси скважины.

Однако устранить это явление в реальных условиях невозможно. Даже если центровкой добиться идеального совпадения осей /это весьма маловероятно, т. к. при центровке многотонный станок перемещают трактором/, то при включении станка центровка немедленно нарушается. Этому способствует множество факторов: неточности при изготовлении станка, изменение геометрии деталей станка из-за колебания нагрузки на сальниковом штоке и суточных, и сезонных температурных деформаций, атмосферные воздействия на стенок и его фундамент и т. п. Поэтому практически всегда при работе точка подвеса сальникового штока в большей или меньшей степени смещена от номинального расположения. Величина смещения может изменяться от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров. Чем смещение больше, тем сильнее изгибается сальниковый шток и тем сильнее его воздействие на центрирующие втулки сальника. А так как шток растянут усилием в несколько тонн, нагрузка на центрирующие его втулки достигает многих десятков килограммов. В таких условиях, при возвратно-поступательном движении штока, детали сальника очень быстро "перепиливаются", возникает утечка нефти, и сальник приходится подтягивать. Однако, при значительных нарушениях центровки, это дает кратковременный эффект, и утечка возобновляется. Нередко шток прорезает уплотнения и портит корпус сальника. При этом на полированной поверхности штока возникают задиры, и его приходится заменять. В таких случаях обязательно производят центровку станка и заменяют поврежденные детали. Это приводит к длительному простою и потерям.

Техническим результатом разработки является предотвращение изгиба сальникового штока из-за смещения станка от номинального положения и возможность контроля величины этого смещения.

Это достигается тем, что в известном устройстве для уплотнения штока глубинного насоса, содержащем тройник и размещенную над ним с возможностью наклона сальниковую головку, которые соединены герметично, сальниковая головка установлена еще и с возможностью поступательного перемещения. Это достигнуто тем, что между тройником и сальниковой головкой помещен полый рычаг, соединенный с ними шаровыми шарнирами.

В результате такого решения сальниковая головка может следовать за поперечными перемещениями сальникового штока, ось которого теперь всегда вертикальна, а положение ее проекции на горизонтальную плоскость постоянно изменяется. При этом, т.к. теперь сальник не удерживает шток на оси тройника, то усилия, воздействующие на детали сальника, минимальны /определяются лишь трением в шарнирах/.

Предложенное техническое решение позволяет по углу наклона полого рычага судить о величине имеющегося смещения станка. Это дает возможность своевременно выполнять центровку, упрощает и существенно ускоряет ее.

Следует пояснить, что в данном варианте реализации при поперечном перемещении сальникового штока сальниковая головка движется по окружности /которая является результирующей двух поступательных перемещений/. Т.е. в этом случае сальниковая головка перемещается поступательно одновременно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Возможны, однако, другие варианты выполнения связи между сальниковой головкой и тройником. Это может быть, например, многошарнирный составной рычаг или гибкая труба, например сильфон, какая-либо их комбинация и т.п. Однако во всех случаях эти конструкции эквивалентны, т.к. с большими или меньшими издержками решают одну задачу - обеспечить поступательное перемещение сальниковой головки в поперечном направлении вместе с сальниковым штоком при минимальных нагрузках на детали сальника.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство в разрезе; сальниковый шток проходит в центре тройника /идеальная центровка/.

На фиг. 2 - то же самое /сальниковая головка условно не разрезана/; сальниковый шток смещен из-за нарушения центровки.

Предложенное устройство для уплотнения штока, в одном из возможных вариантов осуществления, содержит тройник 1, в сферическом гнезде которого под резьбовой крышкой 2 помещен сферический выступ полого рычага 3. Другой конец этого рычага имеет сферическое гнездо, закрытое крышкой 4, удерживающей сферический выступ основания 5 сальниковой головки. Для герметизации шарниров использованы стандартные уплотнительные кольца 6 и 7 круглого сечения. На рычаге 3 закреплен конический щиток 8, основание которого перпендикулярно оси рычага. В основании 5 размещены охватывающие сальниковый шток 9 центрирующая втулка 10 и уплотнение 11, в виде, например, резинового кольца прямоугольного сечения, для включения которого служит корпус 12, установленный в резьбовом отверстии основания. В корпусе, кроме центрирующей втулки, размещены рабочий сальник 13 /известной конструкции/, толкатель 14 с центрирующей втулкой и регулировочная гайка 15. Основание 5 и корпус 12 имеют кольцевые выступы, помещенные между торцовыми стенками в отверстии ограничителя 16 с возможностью взаимодействия с ними в крайнем верхнем положении корпуса /при выключении уплотнения 11/. В зазоре между корпусом и основанием помещен болт 17, установленный в отверстии ограничителя. Это предотвратит разгерметизацию тройника при выключении временного уплотнения 11 и не позволит случайно включить его.

Установка сальниковой головки на тройнике с возможностью наклона и поступательного перемещения может быть реализована также с помощью гибкого, например, резинотканевого шланга /без шарниров/. Такая конструкция проще, но, при смещении штока, создает большие нагрузки на центрирующие втулки сальника. Возможен и более сложный вариант реализации, в которой полый рычаг соединен с сальниковой головкой сферическим шарниром, а с тройником - с возможностью поступательного перемещения в поперечном направлении. Однако во всех случаях и полый рычаг, и его эквиваленты обеспечивают герметичное соединение тройника и сальниковой головки, позволяя последней наклоняться и перемещаться вместе с сальниковым штоком при минимальных нагрузках на детали сальника.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении /при центровке станка/ сальниковый шток 9 расположен приблизительно соосно с тройником 1 и, охваченный центрирующими втулками 10, концентричен уплотнениям сальниковой головки. Рабочий сальник 13 под воздействием толкателя 14 и гайки 15 обжат и осуществляет уплотнение штока. Корпус 12 находится в верхнем положении, удерживаемый ограничителем 16 и болтом 17. При этом уплотнение 11 выключено.

При начале движения из-за различных возмущающих факторов изменяется положение точки подвеса сальникового штока на станке. Шток 9 стремится сохранить вертикальное положение и начинает соответствующее перемещение в поперечном направлении, воздействуя на втулки 10 и увлекая этим за собой сальниковую головку с основанием 5, шарнирно связанным крышкой 4 с полым рычагом 3. Одновременно происходит поворот полого рычага со штоком 8 относительно тройника 1 с крышкой 2. При этом сальниковый шток смещается относительно оси тройника на необходимое расстояние без существенного изгиба и детали сальника нагружены по-прежнему равномерно. Поэтому полностью исключается местная выработка и создаются условия для достижения нормальной продолжительности срока службы сальника /до естественного износа уплотнений/. Длительность непрерывной работы при этом может достичь нескольких месяцев.

Для замены сальника 13 вывинчивают болт 17 до освобождения корпуса 12, вращением последнего включают уплотнение 11 и, в обычном порядке, заменяют сальник.

При повороте рычага 3 повернется щиток 8 и его основание станет под углом к горизонтальному торцу крышки 2. Измеряя этот угол, можно установить фактическую величину смещения станка и, в случае его чрезмерной величины, своевременно произвести центровку. При этом станок перемещают /известными методами/ таким образом, чтобы основание щитка стало примерно параллельно торцу крышки. Это гораздо быстрее и проще существующего метода.

Источники информации

1. Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1978, с. 244.

2. Там же, рис. 112. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для уплотнения штока глубинного насоса, содержащее тройник и размещенную над ним с возможностью наклона сальниковую головку, соединенные герметично, отличающееся тем, что сальниковая головка установлена с возможностью поступательного перемещения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между тройником и сальниковой головкой помещен полый рычаг, соединенный с ними сферическими шарнирами.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru