СИСТЕМА УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ПОГРУЖНЫХ НАСОСОВ
SEALING SYSTEM FOR BOREHOLE PUMPS

Настоящее изобретение относится к системе уплотнения для герметизации привода скважинных погружных насосов относительно скважины.
В публикации US 5711533 раскрыта уплотнительная система для нефтеперекачивающего устройства с приспособлением для центрирования верхней штанги. Уплотнительная система сооружена из двух компонентов. Оба компонента соединяются фланцами. Между фланцами расположено неподвижное уплотнение, которое взаимно герметизирует фланцы. Нижняя часть уплотнительной системы снабжена резьбой и соединяется с противовыбросовым устройством (превентором) нефтеперекачивающего устройства.
В публикации US 7337851 раскрыт унифицированный узел привода для нефтеперекачивающего устройства, в котором уплотнительный узел расположен сразу под зажимом верхней штанги, на полом валу. Обе детали находятся выше гидравлического приводного двигателя. Благодаря такому размещению можно заменять части уплотнительного узла без необходимости демонтировать привод.
В публикации СА 2515616 С раскрыта уплотнительная система, в которой несколько уплотнительных колец расположены подряд, чтобы при износе отдельного уплотнительного кольца не возникала утечка. Через отверстие для технического обслуживания позади активного уплотнительного кольца производится проверка, существует ли достаточная герметичность, в противном случае вступает в действие одно из дополнительных уплотнительных колец.
Из уровня техники известны многочисленные устройства и способы, с помощью которых скважинный погружной насос можно уплотнять относительно скважины. Недостаток подобных устройств в том, что они жестко соединены с колпаком или приводной головкой и являются несменными. С помощью известных систем согласно уровню техники невозможно также приспособление уплотнительного узла к другим габаритам и размерам верхней штанги.
В публикации US 5327961 А раскрыта система уплотнения для герметизации приводной головки скважинного погружного насоса, состоящей из привода и колпака, относительно скважины, причем система уплотнения расположена на основании колпака, а через систему уплотнения проходит верхняя штанга. Недостатком известной системы уплотнения является то, что она состоит из нескольких расположенных друг над другом уплотнительных элементов, которые при необходимости их замены приходится извлекать из корпуса по отдельности. Кроме того, уплотнительные элементы фиксируются посредством нажимного элемента с помощью винтов, вставленных во фланец нажимного элемента и ввинченных в корпус. Таким образом, система уплотнения по публикации US 5327961 А фиксируется только с силовым замыканием, и ее положение относительно корпуса не является однозначно заданным, что также является недостатком, поскольку винты могут быть недотянуты или перетянуты, и это может повлиять на качество уплотнения.
С учетом описанных выше недостатков уровня техники в основу изобретения положены задачи обеспечения однозначности положения системы уплотнения относительно основания колпака и облегчения замены системы уплотнения, например при переходе на использование верхней штанги, имеющей другой наружный диаметр.
Предлагаемая в изобретении система уплотнения предназначена для герметизации приводной головки скважинного погружного насоса относительно скважины. Приводная головка скважинного погружного насоса состоит из привода и так называемого колпака. Колпак расположен под узлом корпуса, к которому шарнирно присоединен привод. Колпак состоит из рамы колпака, динамического уплотнения и опорной втулки для направления верхней штанги. Внешняя конструкция колпака рассчитана таким образом, что все возникающие усилия от скважины или на нее могут быть переданы через присоединительный фланец без угрозы для безопасности. Система уплотнения расположена на основании колпака, причем через систему уплотнения проходит верхняя штанга для передачи приводных усилий на скважинный погружной насос в скважине.
Поставленные задачи решены за счет того, что система уплотнения выполнена в виде сменного модуля и на нижней стороне снабжена соединительным элементом, представляющим собой фланец, которым система уплотнения с геометрическим и силовым замыканием разъемно соединена с основанием колпака.
Технические результаты, достигаемые при осуществлении изобретения, заключаются в уменьшении трудозатрат при монтаже и демонтаже системы уплотнения, которое обеспечивается выполнением системы уплотнения в виде сменного модуля, а также в уменьшении или исключении вероятности перекосов при монтаже системы уплотнения, которое обеспечивается соединением системы уплотнения с основанием колпака с геометрическим замыканием посредством фланца. Еще одно преимущество изобретения заключается в том, что один и тот же соединительный элемент (фланец) используется для двух видов соединения.
Между соединительным элементом и основанием колпака может быть расположен неподвижный уплотнительный элемент. Неподвижный уплотнительный элемент в предпочтительном варианте осуществления выполнен как уплотнительное кольцо круглого сечения или как плоское уплотнительное кольцо. Помимо этого, система уплотнения имеет динамический уплотнительный элемент. Динамический уплотнительный элемент представляет собой сальник или контактное уплотнительное кольцо. Согласно изобретению под динамическим уплотняющим элементом следует понимать элемент, посредством которого производится герметизация подвижных частей, таких, как, например, вращающаяся верхняя штанга. Под неподвижным уплотняющим элементом следует, например, понимать уплотнительные кольца круглого сечения или плоские уплотнительные кольца, которые взаимно герметизируют неподвижные детали, такие как система уплотнения и колпак.
Благодаря предлагаемому в изобретении решению вся система уплотнения может быть демонтирована из колпака и заменена системой уплотнения с другим внутренним диаметром. За счет такой модульной конструкции могут быть герметизированы также верхние штанги с различными наружными диаметрами. Дополнительно к этому внутренний диаметр динамического уплотнительного элемента может быть адаптируемым с возможностью использования системы уплотнения для герметизации верхних штанг с различными наружными диаметрами. Соответствующее преимущество заключается в том, что колпак всегда можно оснащать одинаковым основанием, независимо от того, какого размера привод и, тем самым, диаметр верхней штанги.
В дальнейшем примеры выполнения изобретения и его преимущества более подробно поясняются с помощью прилагаемых рисунков. Масштабные отношения отдельных элементов между собой на рисунках не всегда соответствует реальным масштабным отношениям, поскольку одни формы изображены упрощенно, а другие формы для лучшей наглядности увеличены по сравнению с другими элементами.
На фиг. 1 показано положение системы уплотнения согласно изобретению в приводной головке.
На фиг. 2 показана система уплотнения согласно изобретению на изображении в разрезе.
На фиг. 1 показано положение системы 20 уплотнения согласно изобретению в приводной головке 10 транспортировочного устройства. Приводная головка 10 состоит, по существу, из привода 16 и колпака 22, в котором могут быть размещены остальные компоненты. Энергия привода передается от привода 16 на верхнюю штангу (полированный шток) 26. Верхняя штанга 26 соединена со скважинным погружным насосом 12, который находится в скважине 14. Скважинный погружной насос 12 приводится в действие верхней штангой 26. Чтобы герметизировать приводную головку 10 относительно скважины 14, система уплотнения 20 соединена с основанием 24 колпака 22. Конструкция и функционирование системы 20 уплотнения подробнее описываются на фиг. 2.
На фиг. 2 показана система 20 уплотнения согласно изобретению на изображении в разрезе. Система 20 уплотнения через соединительный элемент 32 соединена с основанием 24 колпака 22. В показанном примере осуществления соединительный элемент 32 состоит из фланцевого соединения, в котором система 20 уплотнения разъемно соединена винтами 28 с основанием 24. Чтобы обеспечить, что между колпаком 22 и системой 20 уплотнения не могла вытекать жидкость, система 20 уплотнения на своей нижней стороне 30, которая вставлена в основание 24 колпака 22, снабжена неподвижным уплотнительным элементом 34. Верхняя штанга 26 герметизирована относительно скважины (не показана) посредством динамического уплотнительного элемента 36. В предпочтительном варианте осуществления динамический уплотнительный элемент 36 является сальником. Система 20 уплотнения отличается тем, что ее можно согласовать с различными верхними штангами 26 и/или скважинами. Это осуществляется посредством того, что внутренний диаметр ID динамического уплотнительного элемента 36 согласуется с наружным диаметром AD верхней штанги 26. На случай, если все-таки перекачиваемая среда вытекает из системы 20 уплотнения, она снабжена сливом 18 утечки.
Изобретение описано со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления.
ССЫЛОЧНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
10 приводная головка
12 скважинный погружной насос
14 скважина
16 привод
18 слив утечки
20 система уплотнения
22 колпак
24 основание колпака
26 верхняя штанга
28 винты
30 нижняя сторона
32 соединительный элемент
34 неподвижный уплотнительный элемент
36 динамический уплотнительный элемент
ID внутренний диаметр
AD наружный диаметр