УСТЬЕВОЙ САЛЬНИК
WELLHEAD SEAL

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к конструкции устройств для герметизации устья скважин, и может быть использовано при добыче нефти штанговыми насосами.
Известен устьевой сальник штанговой насосной установки [1], содержащий камеру с сальниковой набивкой и крышкой для уплотнения устьевого штока, связанного с подвеской колонны штанг, патрубок с шаровой опорой, расположенной в гнезде тройника арматуры, причем 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 надплунжерная зона цилиндра заполнены смазкой и гидравлически сообщены с затрубным пространством устьевой арматуры через обратный клапан. Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную конструкцию.
Также известен устьевой самоустанавливающийся сальник СУС1-73-25 [2], включающий закрепленную к тройнику шаровую головку, закрытую сверху крышкой и содержащую уплотнительную набивку. В верхней части крышки шаровой головки имеется резервуарчик, служащий для смазки трущейся стенки устьевого штока и уплотнительной набивки. Недостатком прототипа является незначительный срок исправной работы. Между трущимися стенками штока и уплотнительной набивки вместе с устьевым штоком при движении этого штока вниз проникают с атмосферы вместе со штоком механические частицы (песок, земля, глина, частицы камней), которые изнашивают прилегающую к штоку стенку уплотнительной набивки. Из-за этого нарушается герметичность устройства и тем самым снижается срок его исправной работы.
Задачей изобретения является повышение работоспособности. Поставленная задача решается тем, что в устьевом сальнике, включающем закрепленную к тройнику шаровую головку, закрытую сверху крышкой и содержащую уплотнительную набивку, новым является то, что по краям торца крышки выполнены резьбовые выборки, в которые завернуты винты, проходящие через отверстия, просверленные на краях двух пластинчатых колец, каждое из которых выполнено с радиальными прорезями одинаковой длины и ширины, причем лепестки между радиальными прорезями имеют одинаковые размеры, согнуты вверх и образуют полый усеченный конус, сужающийся кверху, причем на концах лепестков обеих пластинчатых колец выполнена цилиндрическая стенка, диаметр которой выбран незначительно меньше диаметра устьевого штока, причем каждое пластинчатое кольцо разделено вертикальной плоскостью на две одинаковые половинки, причем лепестки половинок пластинчатых колец, расположенных сверху, находятся напротив радиальных прорезей других половинок пластинчатого кольца, причем твердость материала обеих пластинчатых колец меньше твердости рабочей поверхности устьевого штока.
На фигуре 1 изображен устьевой сальник с частичным разрезом; на фиг. 2 - вид А фиг. 1; на фиг. 3 - вид сверху на половинку пластинчатого кольца; на фиг. 4 - вид сверху на половинки пластинчатых колец, которые прикреплены винтами к крышке шаровой головки. Устьевой сальник включает закрепленную к тройнику 1 шаровую головку 2, закрытую сверху крышкой 3 и содержащую уплотнительную набивку 4. По краям торца 5 крышки 3 выполнены резьбовые выборки 6. В эти выборки завернуты винты 7, проходящие через отверстия 8, просверленные на краях двух пластинчатых колец 9 и 10. Каждое пластинчатое кольцо выполнено с радиальными прорезями 11 одинаковой длины и ширины. Лепестки 12 между радиальными прорезями 11 имеют одинаковые размеры, согнуты вверх и образуют полый усеченный конус, сужающийся кверху. На концах лепестков 12 обоих пластинчатых колец 9 и 10 выполнена цилиндрическая стенка 13, диаметр которой выбран незначительно меньше диаметра устьевого штока 14. Каждое пластинчатое кольцо разделено вертикальной плоскостью на две одинаковые половинки 15 (на фиг. 3 изображен вид сверху на одну половинку). Этим обеспечивается удобство при сборке устьевого сальника, так как эти половинки 15 на торец 5 крышки 3 устанавливаются по двум сторонам устьевого штока 14, который не отсоединяется от устьевого сальника. Лепестки 12 половинок 15 пластинчатых колец 9, расположенных сверху, находятся напротив радиальных прорезей 11 других половинок 15 пластинчатого кольца 10 (фиг. 4). Твердость материала обеих пластинчатых колец 9 и 10 меньше твердости рабочей поверхности устьевого штока. Из-за этого при перемещении устьевого штока его рабочая стенка не изнашивается от трения цилиндрических стенок 13 лепестков 12 пластинчатых колец 9 и 10.
Принцип работы предложенного устьевого сальника заключается в следующем. При ходе устьевого штока 14 вниз механические частицы, прилипшие на стенку этого штока, удерживаются цилиндрическими стенками 10 лепестков половинок 15 и не проникают к трущимся стенкам устьевого штока 14 и уплотнительной набивки 4. Цилиндрические стенки 13 лепестков 12 плотно прилегают к рабочей стенке устьевого штока 14, так как диаметр цилиндрической стенки 10 лепестков 12 незначительно меньше диаметра устьевого штока 14. Через радиальные прорези 11 пластинчатых колец 9 и 10 механические примеси не проходят в полость А, так как лепестки 12 половинок 15 одного (верхнего) пластинчатого кольца 9 находятся напротив прорезей 11 половинок 15 другого пластинчатого кольца 10.
Для сборки предлагаемого устройства не нужно отсоединять устьевой шток от устьевого сальника, так как пластинчатые кольца разделены на половинки, которые удерживаются на крышке шаровой головки стандартными крепежными деталями - винтами. Лепестки пластинчатых колец препятствуют проникновению механических частиц между трущимися стенками устьевого штока и уплотнительной набивки. Этим значительно снижается износ уплотнительной набивки и тем самым повышается работоспособность предлагаемого устройства. Также предлагаемое устройство позволяет снизить износ устьевого штока.
Источники информации
1. Патент RU №2260672, МПК Е21В 33/03, опубл. 20.09.2005.
2. С.Л. Никишенко. Нефтепромысловое оборудование. Учебное пособие. 2-е издание, Волгоград: Ин-Фолио, 2008. С. 195, Рис. 4.46.