НАБИВКА САЛЬНИКА УСТЬЕВОГО
GLAND OF CASING-HEAD STUFFING BOX

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при изготовлении и эксплуатации сальника полированного штока станка-качалки.
Известна набивка для эксплуатации в сальниках с аксиальным натяжением. Набивка выполнена с поверхностью, на которой имеются впадины, глубина которых составляет не менее 30% их ширины (Патент РФ №2155284, опубл. 27.08.2000)
Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является набивка, предназначенная для эксплуатации в сальниках с аксиальным натяжением. Набивка выполнена с поверхностью, менее 50% которой составляют впадины (Патент РФ №2132502, опубл. 27.06.1999 - прототип).
Общим недостатком известных технических решений является их малая способность герметизировать полированный шток станка-качалки.
В предложенном изобретении решается задача повышения герметизирующей способности сальника станка-качалки.
Задача решается набивкой сальника устьевого, состоящей из резинового кольца с центральным отверстием, равным диаметру полированного штока станка-качалки, с размещенными вокруг центрального отверстия восьмью коническими углублениями с углом при вершине конуса 15-30°, и каналом сообщения конических углублений с центральным отверстием, при этом расстояние от основания конического углубления до края резинового кольца в два раза меньше расстояния от основания конического углубления до центрального кольца и в три раза меньше расстояния между основаниями конических углублений.
Сущность изобретения
Большая часть фонда нефтедобывающих скважин эксплуатируется штанговыми насосами. Одной из наиболее распространенных проблем при эксплуатации является негерметичность сальниковой набивки в устьевом сальнике полированного штока станка-качалки. В настоящее время для уплотнения и герметизации применяют резиновые сальники, выполненные в форме кольца. Для уплотнения сальника его зажимают, при этом он деформируется в радиальном направлении, что герметизирует полированный шток. Для одной набивки сальникового устройства используют 4-6 сальников в зависимости от конструкции. Однако по прошествии некоторого времени происходит износ сальника в месте контакта с полированным штоком вследствие трения. Это приводит к нарушению герметичности системы, поэтому приходится периодически производить подтяжку сальника. В предложенном изобретении решается задача повышения герметизирующей способности сальника станка-качалки. Задача решается применением сальника с набивкой, представленной на фиг.1 и 2.
На фиг.1 и 2 набивка состоит из резинового кольца 1 с центральным отверстием 2, равным диаметру полированного штока станка-качалки (не показан), с размещенными вокруг центрального отверстия восьмью коническими углублениями 3 с углом при вершине конуса α=15-30°, и каналом 4 сообщения конических углублений 3 с центральным отверстием 2. Расстояние «a» от основания конического углубления 3 до края резинового кольца 1 в два раза меньше расстояния «2a» от основания конического углубления 3 до центрального кольца 2 и в три раза меньше «3a» расстояния между основаниями конических углублений 3.
Набивку помещают в сальниковое устройство полированного штока станка-качалки и затягивают. Станок-качалку запускают в эксплуатацию.
Коническая форма углублений обеспечивает равномерное распределение нагрузки при разной степени изношенности изделия. Увеличенная толщина стенки набивки по внутреннему радиусу обусловлена повышенной механической нагрузкой и необходимостью обеспечить определенный запас прочности. Канал 4 предназначен для обеспечения попадания скважинной жидкости внутрь конических углублений и создания расклинивающего эффекта, усиливающего прижим набивки к полированному штоку. Как ни парадоксально, но с изнашиванием резинового кольца прижим к полированному штоку только увеличивается, что способствует повышению герметизирующей способности сальника. При работе станка-качалки скважинная жидкость проходит через скважинное устройство и часть ее попадает по зазорам в сальниковое устройство. Предлагаемый сальник устанавливается таким образом, чтобы конические углубления находились в нижней части сальника. При работе станка-качалки неизбежны утечки в конструкции уплотнений, что приводит к попаданию жидкости в конические углубления. Давление передается жидкости, находящейся в конических углублениях. Давление жидкости давит на сальник со стороны углублений в радиальном направлении от центра, что приводит к деформации самого сальника в радиальном направлении. Это процесс и является самостоятельным уплотнением. Даже при значительном износе сальника эта конструкция позволит обеспечить герметичность системы, т.к. износ будет компенсироваться деформацией сальника. Применение этого сальника позволит повысить надежность системы.
Испытания на скважине показали, что период до затягивания сальника с целью недопущения утечек нефти вдоль полированного штока, увеличивается вдвое по сравнению с применяемыми сальниками.
Применение заявленной набивки сальника устьевого позволит повысить герметизирующую способность сальника станка-качалки.