скважинное устьевое сальниковое устройство

Формула изобретения

Скважинное устьевое сальниковое устройство, содержащее патрубок с шаровой опорой, расположенный в гнезде тройника арматуры, нижнюю и верхнюю уплотнительные камеры с сальниковой набивкой, корпус с крышкой, снабженный, между верхней и нижней уплотнительными камерами, масляной камерой для смазки сальниковой набивки, отличающееся тем, что масляная камера выполнена с возможностью обеспечения, дополнительно, принудительного охлаждения устьевого штока глубинного насоса, при этом наружная сторона корпуса, между верхней и нижней уплотнительными камерами, имеет концентрично установленный цилиндрический теплообменный кожух с пластинчатыми ребрами, перепускной пробкой для выхода газа, заправочным каналом с крышкой и сливным каналом, причем цилиндрический теплообменный кожух, заполненный смазочной жидкостью, и масляная камера гидравлически сообщены между собой при помощи радиальных отверстий, выполненных в корпусе на различных уровнях по высоте масляной камеры для конвективной теплоотдачи между устьевым штоком и смазочной жидкостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устьевому оборудованию скважин при внутрискважинной перекачке подземных вод из водоносного пласта в нефтеносный объект штанговой насосной установкой для поддержания пластового давления, и может быть использовано на водозаборных скважинах с высокой минерализацией добываемой технической воды.

Известно устьевое устройство для уплотнения штока глубинного насоса, содержащее установленный на тройнике арматуры цилиндрический разъемный корпус с крышкой, размещенные в корпусе нажимные втулки, верхний и нижний сальники и узел центрирования устьевого штока. Корпус и нажимные втулки выполнены с конусными внутренними поверхностями. При этом нажимные втулки над и под нижним сальником обращены внутренними конусными поверхностями навстречу друг другу. Внутренняя полость корпуса между сальниками заполнена смазывающим материалом.

Недостатком данного устройства является значительная металлоемкость, неудобства в обслуживании, трудоемкость работ по замене сальниковой набивки смазочного материала [1].

Известен также сальник устьевой, содержащий основание с крышкой, самоустанавливающуюся шаровую головку, верхнее, среднее и нижнее уплотнения, выполненные в форме полого усеченного конуса. Верхнее и среднее уплотнения помещены в обойму, выполненную в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого имеет коническое сужение к центру цилиндра, причем полость между этими уплотнениями заполнена маслом для смазки сальникового штока [2].

При добыче высокоминерализованной воды из водозаборных скважин, а также внутрискважинной перекачке подземных вод в нефтеносный пласт с целью поддержания пластового давления в последнем использование этого устройства из-за быстрого расходования смазки приводит к износу сальниковой набивки и разгерметизации устья скважины. Особенно это происходит при осуществлении закачки добываемой воды непосредственно через радиальные отверстия, выполненные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) напротив объекта закачки (например, патент № 2162964). При этом зачастую в результате сепарации газа из закачиваемой воды в колонне НКТ ближе к устью скважины образуется газовая шапка. В газовой среде при возвратно-поступательном движении устьевого штока в сальниковых уплотнениях в результате трения в них происходит нагрев штока, приводящий к быстрому расходованию смазочного материала и износу сальниковой набивки и расходованию смазочного материала. В связи с этими требуется обеспечить не только постоянную смазку сальниковой набивки, но также и принудительное охлаждение устьевого штока от нагрева.

Целью изобретения является повышение надежности работы и удобство обслуживания устьевого сальникового устройства скважины за счет обеспечения возможности постоянной смазки сальниковой набивки и принудительного охлаждения устьевого штока установки.

Поставленная цель достигается тем, что скважинное устьевое сальниковое устройство содержит патрубок с шаровой опорой, расположенный в гнезде тройника арматуры, нижнюю и верхнюю уплотнительные камеры с сальниковой набивкой, корпус с крышкой, снабженный, между верхней и нижней уплотнительными камерами масляной камерой для смазки сальниковой набивки, которая выполнена с возможностью обеспечения дополнительно принудительного охлаждения устьевого штока глубинного насоса. При этом наружная сторона корпуса между верхней и нижней уплотнительными камерами имеет концентрично установленный цилиндрический теплообменный кожух с пластинчатыми ребрами, перепускной пробкой для выхода газа, заправочным каналом с крышкой и сливным каналом. Причем теплообменный кожух, заполненный смазочной жидкостью, и масляная камера гидравлически сообщены при помощи радиальных отверстий, выполненных на корпусе на различных уровнях по высоте масляной камеры для конвективной теплоотдачи между устьевым штоком и смазочной жидкостью.

На фиг.1 изображен общий вид устьевого сальникового устройства; на фиг.2 - сечение на фиг.1.

Устройство уплотняет устьевый шток 1 глубинно-насосной установки и состоит из патрубка 2 с шаровой опорой 3, внутренние полости которых образуют нижнюю уплотнительную камеру с сальниковой набивкой 4 и нажимной втулкой 5. Шаровая опора 3 при помощи шаровой крышки 6 установлена в гнезде тройника 7. На патрубок 2 навернут переходник 8 корпуса 9 для подтягивания сальниковой набивки 4. Корпус 9 состоит из масляной камеры 10 с радиальными отверстиями 11 и верхней уплотнительной камеры с сальниковой набивкой 12 нажимной втулки 13. Над переходником 8 на корпусе 9 концентрично установлен теплообменный кожух 14, заполненный смазочной жидкостью 15, с пластинчатыми ребрами 16, заправочным 17 и сливным 18 каналами. На верхнюю часть корпуса 9 навинчивается крышка 19 для подтягивания верхней сальниковой набивки 12.

Устройство работает следующим образом.

При монтаже устройства на устье скважины производят центрирование устьевого штока 1 относительно корпуса 9. Подтягивают нижнюю сальниковую набивку 4 путем завинчивания переходника 8 корпуса 9. Теплообменный кожух 14 и масляную камеру 10 через заправочный канал 17 заполняют смазочной жидкостью 15 (например, маслом). После запуска установки в работу подтягивают верхнюю сальниковую набивку 12 при помощи крышки 19. При возвратно-поступательном перемещении устьевого штока 1 через масляную камеру 10 происходит непосредственный контакт поверхности штока 1 со смазочной жидкостью 15, которая непрерывно подпитывает сальниковые набивки 4 и 12. Одновременно с этим осуществляется охлаждение устьевого штока 1 при нагреве его в случае отсутствия жидкости (воды) в интервале перемещения устьевого штока в арматуре и в НКТ. Теплообменный процесс происходит между поверхностью штока 1 и смазочной жидкостью, находящейся в камере 10, а также стенкой корпуса 9 и резервированной смазочной жидкостью 15, имеющейся в теплообменном кожухе 14. Кроме того, присутствие свободной конвекции тепла обеспечивает циркуляцию смазочной жидкости в камере 10, т.е. смазочная жидкость с повышенной температурой перетекает через верхние отверстия 11, а охлажденная смазочная жидкость поступает из нижних отверстий 11 корпуса 9. При этом окончательное охлаждение резервной смазочной жидкости 15 происходит в теплообменном кожухе 14 из-за теплоотдачи между его пластинчатыми ребрами 16 и естественным воздушным потоком.

Для пополнения запаса смазочной жидкости частично отвинчивают перепускную пробку (не обозначено) теплообменного кожуха 14 для выхода имеющегося газа, а затем отворачивают крышку заправочного канала 17. В случае попадания скважинной воды в смазочную жидкость 15 для ее слива частично отвинчивают заглушку сливного канала 18, а затем снова затягивают и доливают необходимое количество смазочной жидкости 15. Далее заворачивают крышку заправочного канала 17 и перепускную пробку кожуха 14. Перед запуском установки в работу верхнюю сальниковую набивку 12 затягивают, а нижнюю сальниковую набивку 4 частично расслабляют.

Снабжение устройства дополнительной масляной камерой и теплообменным кожухом для охлаждения и резервирования смазочной жидкости обеспечивает его высокую надежность и долговечность при эксплуатации водозаборных скважин, а также при внутрискважинной перекачке пластовых вод из водоносного в нефтеносный пласт.

Обеспечение простоты заправки устройства смазочной жидкостью создает удобства его обслуживания.

Предлагаемое устройство легко подсоединяется к верхней части стандартного устьевого сальникового устройства и обеспечивает безаварийную работу скважин, защиту окружающей среды, уменьшает потери добываемой жидкости, предотвращает засоление почвы пластовой водой.

Источники информации

1. А.С. № 1696672, Кл. Е 21 В 33/03.

2. RU 2093663, C1, E 21 В 33/03, 1997.