RU226808U1

RU226808U1 - Self-sealing wellhead seal

Info

Publication number: RU226808U1
Application number: RU2024110706U
Authority: RU
Inventors: Евгений Александрович Балахонцев; Артем Петрович Максимов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2024-04-18
Publication date: 2024-06-24

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к конструкции устройств для уплотнения полированного штока, и может быть использована для добычи нефти штанговыми насосами. Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационной надежности сальника устьевого самоуплотняющегося, достигается за счет плотного контакта манжет с полированным штоком, вследствие создания постоянного усилия на манжеты. Сальник устьевой самоуплотняющийся содержит корпус с центральным каналом под сальниковый шток и соосной каналу цилиндрической расточкой, в которой размещены манжеты, нажимная гайка. Корпус снабжен стаканом, в нижней части стакан закреплен с корпусом гайкой и зафиксирован контргайкой, в верхней части - с корпусом верхних манжет, соединенным с нажимной гайкой, при этом во внутренней полости стакана последовательно размещены нижняя втулка, шайба, нижние манжеты, шайба и верхняя втулка, снабженная стаканом фиксации нижних манжет, во внутренней полости корпуса верхних манжет последовательно размещены шайба, верхние манжеты, шайба и втулка направления пружины, внутри которой размещена пружина, при этом между нажимной гайкой и пружиной установлена шайба центровки пружины. Предлагаемая конструкция повышает эксплуатационную надежность сальника устьевого самоуплотняющегося за счет плотного контакта манжет с полированным штоком, вследствие создания постоянного усилия на манжеты. 1 ил. The utility model relates to the oil industry, in particular to the design of devices for sealing a polished rod, and can be used for oil production using sucker rod pumps. The technical result of the utility model is to increase the operational reliability of the self-sealing wellhead gland, which is achieved due to the tight contact of the cuffs with the polished rod, due to the creation of a constant force on the cuffs. A self-sealing wellhead gland contains a body with a central channel for a gland rod and a cylindrical bore coaxial to the channel, in which cuffs and a pressure nut are located. The body is equipped with a glass, in the lower part the glass is secured to the body with a nut and secured with a lock nut, in the upper part - with the body of the upper cuffs connected to a pressure nut, while in the inner cavity of the glass the lower bushing, washer, lower cuffs, washer and upper bushing are sequentially placed , equipped with a glass for fixing the lower cuffs, in the internal cavity of the body of the upper cuffs there are sequentially placed a washer, upper cuffs, a washer and a spring direction bushing, inside of which the spring is located, while a spring centering washer is installed between the pressure nut and the spring. The proposed design increases the operational reliability of a self-sealing wellhead gland due to the tight contact of the cuffs with the polished rod, due to the creation of a constant force on the cuffs. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к конструкции устройств для уплотнения полированного штока, и может быть использована для добычи нефти штанговыми насосами.The utility model relates to the oil industry, in particular to the design of devices for sealing a polished rod, and can be used for oil production using sucker rod pumps.

Известен устьевой сальник для штанговых насосных скважин (патент RU №2105129, МПК E21B 33/03, опубл. 20.02.1998), содержащий корпус с поджимной гайкой, сальниковую набивку из плоских кольцевых манжет и манжетодержатель. Плоские кольцевые манжеты выполнены конусными и установлены раструбом к глубинному насосу навстречу газожидкостному потоку в скважине.There is a well-known wellhead seal for sucker rod pumping wells (patent RU No. 2105129, IPC E21B 33/03, published 02/20/1998), containing a housing with a clamping nut, a gland packing made of flat ring cuffs and a cuff holder. Flat annular cuffs are made conical and installed with a socket to the deep-well pump towards the gas-liquid flow in the well.

Недостатком этого устьевого сальника является то, что отсутствует свободный ход манжет сальника. При неравномерном истирании полированного штока и наличии коррозионного износа в процессе возвратно поступательных движений штока появляется зазор между манжетами и поверхностью полированного штока, как следствие происходит разгерметизация устьевого сальника с последующим выбросом нефтепродуктов в окружающую среду.The disadvantage of this wellhead seal is that there is no free movement of the seal cuffs. With uneven abrasion of the polished rod and the presence of corrosive wear in the process of reciprocating movements of the rod, a gap appears between the collars and the surface of the polished rod, as a result, depressurization of the wellhead gland occurs with the subsequent release of petroleum products into the environment.

Известен устьевой сальник (патент RU №2272889, МПК E21B 33/03, опубл. 27.03.2006 в бюл. №9), содержащий основной корпус, корпус верхнего сальника с крышкой, корпус нижнего сальника, регулировочный узел, размещенный в полости, образованной основным корпусом, корпусом нижнего сальника и накидной гайкой, регулировочный узел содержит ступенчатый кольцевой поршень, взаимодействующие между собой с возможностью поворота относительно друг друга корпус нижнего сальника и ступенчатый кольцевой поршень, внутренние и наружные цилиндрические поверхности которых выполнены с равным эксцентриситетом, внутренние полости между основным корпусом, ступенчатым кольцевым поршнем и накидной гайкой, между которыми предусмотрен зазор, заполнены жидкостью, а крышка верхнего сальника имеет полость, выполненную с возможностью заполнения смазкой до начала эксплуатации и в ее процессе.A well-head gland is known (patent RU No. 2272889, IPC E21B 33/03, published on March 27, 2006 in Bulletin No. 9), containing a main body, an upper gland body with a cover, a lower gland body, an adjustment unit located in the cavity formed by the main housing, lower oil seal housing and union nut, the adjusting unit contains a stepped annular piston, the lower oil seal housing and the stepped annular piston interacting with each other with the possibility of rotation relative to each other, the internal and external cylindrical surfaces of which are made with equal eccentricity, the internal cavities between the main body, a stepped annular piston and a union nut, between which there is a gap, are filled with liquid, and the upper oil seal cover has a cavity that can be filled with lubricant before and during operation.

Недостатком этого устьевого сальника является то, что при износе сальников необходимо вручную подтягивать верхнюю крышку, так как в случае не своевременной подтяжки крышки образуется зазор между манжетами и полированным штоком, через который произойдет выброс добываемых нефтепродуктов в окружающую среду.The disadvantage of this wellhead seal is that when the seals wear out, it is necessary to manually tighten the top cover, since if the cover is not tightened in a timely manner, a gap will form between the cuffs and the polished rod, through which the produced oil products will be released into the environment.

Известен устьевой сальник скважинной штанговой насосной установки (патент RU №2057908, МПК E21B 43/01, 33/038, опубл. 10.04.1996), включающий корпус с центральным каналом под сальниковый шток и соосной каналу цилиндрической расточкой, в которой размещены вкладыши, грундбукса, нажимное кольцо и сальниковая набивка в виде колец с косым разрезом, стыки которых повернуты друг относительно друга, и навинченную на корпус с возможностью взаимодействия с грундбуксой нажимную гайку. На противоположной от грундбуксы корпуса выполнена коническая расточка с диаметром основания, равным диаметру цилиндрической расточки, и вершиной, ориентированной в противоположном от грундбуксы направлении.A well-known wellhead seal for a well rod pumping unit (patent RU No. 2057908, IPC E21B 43/01, 33/038, publ. 04/10/1996), including a housing with a central channel for the stuffing box rod and a cylindrical bore coaxial to the channel, in which the liners and ground bushings are placed , a pressure ring and stuffing box in the form of rings with an oblique cut, the joints of which are rotated relative to each other, and a pressure nut screwed onto the body with the ability to interact with the ground bushing. On the body opposite the ground follower there is a conical bore with a base diameter equal to the diameter of the cylindrical bore and a top oriented in the direction opposite to the ground follower.

Недостатком устройства является низкая надежность, связанная с отсутствием постоянной действующей осевой нагрузки на манжеты, при воздействии которой манжеты создают нагрузку в радиальном направлении.The disadvantage of the device is low reliability associated with the absence of a constant acting axial load on the cuffs, under the influence of which the cuffs create a load in the radial direction.

Техническим результатом полезной модели является повышение эксплуатационной надежности сальника устьевого самоуплотняющегося, достигается за счет плотного контакта манжет с полированным штоком, вследствие создания постоянного усилия на манжеты.The technical result of the utility model is to increase the operational reliability of the self-sealing wellhead gland, which is achieved due to the tight contact of the cuffs with the polished rod, due to the creation of a constant force on the cuffs.

Технический результат достигается сальником устьевым самоуплотняющимся, включающим корпус с центральным каналом под сальниковый шток и соосной каналу цилиндрической расточкой, в которой размещены манжеты, нажимная гайка.The technical result is achieved by a self-sealing wellhead gland, which includes a body with a central channel for the gland rod and a cylindrical bore coaxial to the channel, in which cuffs and a pressure nut are located.

Новым является то, что корпус снабжен стаканом, в нижней части стакан закреплен с корпусом гайкой и зафиксирован контргайкой, в верхней части - с корпусом верхних манжет, соединенным с нажимной гайкой, при этом во внутренней полости стакана последовательно размещены нижняя втулка, шайба, нижние манжеты, шайба и верхняя втулка, снабженная стаканом фиксации нижних манжет, во внутренней полости корпуса верхних манжет последовательно размещены шайба, верхние манжеты, шайба и втулка направления пружины, внутри которой размещена пружина, при этом между нажимной гайкой и пружиной установлена шайба центровки пружины.What is new is that the body is equipped with a glass, in the lower part the glass is secured to the body with a nut and secured with a lock nut, in the upper part - with the body of the upper cuffs connected to a pressure nut, while in the inner cavity of the glass the lower bushing, washer, and lower cuffs are sequentially placed , a washer and an upper bushing equipped with a cup for fixing the lower cuffs; in the inner cavity of the body of the upper cuffs, a washer, upper cuffs, a washer and a spring direction bushing are placed in succession, inside which the spring is located, while a spring centering washer is installed between the pressure nut and the spring.

На фигуре изображена схема сальника устьевого самоуплотняющегося, где корпус - 1, стакан - 2, контргайка - 3, гайка - 4, корпус верхних манжет - 5, нажимная гайка - 6, нижняя втулка - 7, шайбы - 8', 8'', 8''',8'''', нижние манжеты - 9, верхняя втулка - 10, стакан фиксации нижних манжет - 11, верхние манжеты - 12, втулка направления пружины - 13, пружина - 14, шайба центровки пружины - 15.The figure shows a diagram of a self-sealing wellhead oil seal, where the body is 1, the cup is 2, the lock nut is 3, the nut is 4, the body of the upper seals is 5, the pressure nut is 6, the lower bushing is 7, washers are 8 ' , 8 '' , 8 ''' , 8 '''' , lower cuffs - 9, upper bushing - 10, lower cuff fixing cup - 11, upper cuffs - 12, spring direction bushing - 13, spring - 14, spring centering washer - 15.

Сущность полезной моделиEssence of a utility model

Сальник устьевой самоуплотняющийся содержит корпус 1 с центральным каналом под сальниковый шток (на фигуре не обозначен) и соосной каналу цилиндрической расточкой (на фигуре не обозначен), в которой размещены манжеты 9, 12, нажимная гайка 6.Wellhead seal The self-sealing one contains a housing 1 with a central channel for a stuffing box rod (not indicated in the figure) and a cylindrical bore coaxial to the channel (not indicated in the figure), in which cuffs 9, 12 and a pressure nut 6 are located.

Корпус 1 снабжен стаканом 2. В нижней части стакан 2 закреплен гайкой 4 с корпусом 1 и зафиксирован контргайкой 3, в верхней части - с корпусом верхних манжет 5, соединенным с нажимной гайкой 6.The body 1 is equipped with a glass 2. In the lower part, the glass 2 is secured by a nut 4 with the body 1 and secured with a lock nut 3, in the upper part - with the body of the upper cuffs 5, connected to the pressure nut 6.

При этом во внутренней полости стакана 2 последовательно размещены нижняя втулка 7, шайба 8', нижние манжеты 9, шайба 8'' и верхняя втулка 10, снабженная стаканом фиксации нижних манжет 11.In this case, in the internal cavity of the cup 2, the lower bushing 7, washer 8 ' , lower cuffs 9, washer 8 '' and the upper bushing 10, equipped with a glass for fixing the lower cuffs 11, are sequentially placed.

Во внутренней полости корпуса верхних манжет 5 последовательно размещены шайба 8''', верхние манжеты 12, шайба 8'''' и втулка направления пружины 13, внутри которой размещена пружина 14. Пружина 14 обеспечивает создание постоянной прижимной силы на манжеты 9, 12.In the internal cavity of the body of the upper cuffs 5, a washer 8 ''' , upper cuffs 12, a washer 8 '''' and a spring direction bushing 13, inside of which a spring 14 is located, are sequentially placed. The spring 14 ensures the creation of a constant clamping force on the cuffs 9, 12.

При этом между нажимной гайкой 6 и пружиной 14 установлена шайба центровки пружины 15. Шайба центровки пружины 15 обеспечивает осевую центровку пружины для исключения трения с полированным штоком насоса.In this case, a spring alignment washer 15 is installed between the pressure nut 6 and the spring 14. The spring alignment washer 15 ensures axial alignment of the spring to eliminate friction with the polished pump rod.

Устройство работает следующим образомThe device works as follows

По центральному каналу (на фигуре не обозначен) движется полированный шток, который обжимается манжетами 9, 12, исключающие попадание добываемых нефтепродуктов из устья скважины в окружающую среду. Подтяжка нижних манжет 9 происходит за счет подтяжки корпуса верхних манжет 5 через стакан фиксации нижних манжет 11. Подтяжка верхних манжет 12 происходит созданием усилия пружиной 14.A polished rod moves along the central channel (not indicated in the figure), which is crimped by cuffs 9, 12, which prevent produced petroleum products from entering the wellhead into the environment. The tightening of the lower cuffs 9 occurs by tightening the body of the upper cuffs 5 through the fixation glass of the lower cuffs 11. The tightening of the upper cuffs 12 occurs by creating a force by a spring 14.

Пружина 14, прижатая нажимной гайкой 6, создает постоянное усилие (нагрузку) на манжеты 9, 12, что увеличивает период между подтягиваниями нажимной гайки 6.Spring 14, pressed by pressure nut 6, creates a constant force (load) on cuffs 9, 12, which increases the period between tightening of pressure nut 6.

В месте контакта с полированным штоком по мере истирания мажет 9, 12 пружина 14 создает осевое усилие на манжеты 9, 12. Манжеты 9, 12 продавливаются в конус, обжимаются в радиальном направлении, что обеспечивает плотной контакт манжет 9, 12 с полированным штоком, что в конечном счете позволит при добыче нефти и газа штанговым насосом исключить прослабление манжет 9, 12 в промежуток времени между обходами оператора за которым последует выброс и увеличить период между подтягиваниями нажимной гайки манжет 9, 12 ручным способом. Как следствие исключается разгерметизация уплотнения с последующим загрязнением окружающей среды нефтепродуктами.At the point of contact with the polished rod, as abrasion smears 9, 12, the spring 14 creates an axial force on the cuffs 9, 12. The cuffs 9, 12 are pressed into a cone, compressed in the radial direction, which ensures tight contact of the cuffs 9, 12 with the polished rod, which ultimately, during oil and gas production with a rod pump, it will be possible to eliminate the loosening of the cuffs 9, 12 in the period of time between the operator’s rounds, followed by a blowout, and to increase the period between tightening the pressure nut of the cuffs 9, 12 manually. As a result, depressurization of the seal with subsequent pollution of the environment with petroleum products is eliminated.

Предлагаемая конструкция повышает эксплуатационную надежность сальника устьевого самоуплотняющегося, за счет плотного контакта манжет с полированным штоком, вследствие создания постоянного усилия на манжеты.The proposed design increases the operational reliability of a self-sealing wellhead gland due to the tight contact of the cuffs with the polished rod, due to the creation of a constant force on the cuffs.

Claims

A self-sealing wellhead gland, including a body with a central channel for the stuffing box rod and a cylindrical bore coaxial to the channel, in which the cuffs are placed, a pressure nut, characterized in that the body is equipped with a glass, in the lower part the glass is secured to the body with a nut and secured with a lock nut, in the upper part - with a body of the upper cuffs connected to a pressure nut, while in the inner cavity of the cup a lower bushing, a washer, lower cuffs, a washer and an upper bushing are sequentially placed, equipped with a glass for fixing the lower cuffs; in the inner cavity of the body of the upper cuffs a washer, upper cuffs are sequentially placed, a washer and a spring direction bushing, inside of which the spring is placed, while a spring centering washer is installed between the pressure nut and the spring.