Сальник устьевой скважинный

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Гомельский государственный технический университет им. П.О.Сухого(73) Патентообладатель Гомельский государственный технический университет им. П.О.Сухого(57) Сальник устьевой скважинный, содержащий снабженный крышкой корпус с размещенными в нем уплотнительными элементами, имеющими отверстия для пропуска полированного штока, и тройник с резьбами для присоединения колонны насосно-компрессорных труб и выкидного трубопровода, отличающийся тем,что корпус с тройником соединены посредством муфты, внутри которой расположена отбортовка с кожухом.(56) 1. Амиров А.Д. и др. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. - М. Недра, 1975. - С. 75. 2. Патент РБ 3282, МПК 6 Е 21 В 33/03, 33/06, 1995 (прототип). 591 Полезная модель относится к нефтедобыче, а именно - к устройствам для герметизации устьев скважин,эксплуатируемых штанговыми глубинно-насосными установками. Известен скважинный устьевой сальник 1, который конструктивно выполнен в виде корпуса, в котором размещен пакет уплотнительных элементов. Последние служат для герметизации устья скважины, что обеспечивается плотным облеганием полированного штока, который перемещается в сальнике возвратнопоступательно с заданной длиной хода. Надежность герметизации штока, а значит, и производительность подачи насосной установкой пластовой жидкости, определяется стойкостью материала уплотнительных элементов к воздействию на них пластовой жидкости, обладающей агрессивными свойствами. Известно использование в скважинных насосных установках устьевых сальников, которые благодаря своему конструктивному выполнению ограничивают контакт агрессивной пластовой жидкости с уплотнительными элементами сальника 2. Такой сальник также содержит корпус, в котором размещены уплотнительные элементы. В крышке,смонтированной в верхней части корпуса и в уплотнительных элементах выполнены отверстия для размещения (пропуска) полированного штока. В нижней части корпуса установлен тройник с резьбами для присоединения насосно-компрессорных труб и выкидного трубопровода. Полированный шток выполнен с возможностью соединения одним концом с головкой балансира механизма возвратно-поступательного перемещения (например, со станком-качалкой) и другим своим концом - с колонной насосных штанг (НШ). Перемещаясь возвратно-поступательно в устьевом сальнике, полированный шток имеет определенную длину хода. При работе в составе скважинной насосной установки, базирующейся на использовании плунжерных(поршневых) насосов одинарного или двойного действия, известный устьевой сальник за счет снижения вероятности контакта уплотнительных элементов с агрессивной пластовой жидкостью способствует повышению производительности работы установки. Однако в случае, когда насос в установке относится к типу дифференциальных, влияние герметизирующих свойств известного сальника на производительность скважинной насосной установки недостаточно. Задачей настоящей полезной модели является повышение производительности скважинных насосных установок с насосами дифференциального типа за счет изменения конструкции скважинного устьевого сальника. Поставленная задача решается тем, что в известном устьевом сальнике скважинном, содержащем снабженный крышкой корпус с размещенными в нем уплотнительными элементами, имеющими отверстия для пропуска полированного штока, и тройник с резьбами для присоединения колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) и выкидного трубопровода, согласно полезной модели корпус с тройником соединены посредством муфты, внутри которой расположена отбортовка с кожухом. Наличие кожуха не только ограничивает контакт агрессивной пластовой жидкости с уплотнительными элементами, но и снижает влияние перемещения полированного штока на объем колонны НКТ. Очевидно,что обязательным (необходимым и достаточным) условием снижения такого влияния является соизмеримость длины и внутреннего диаметра кожуха с длиной хода полированного штока и диаметром последнего. На фиг. 1 представлена схема, поясняющая конструктивное выполнение скважинного устьевого сальника на фиг. 2 - схематичное изображение скважинной насосной установки. Скважинный устьевой сальник содержит корпус 1 (фиг. 1) с полостью 2, в котором роль опорного элемента выполняет крышка 3 с отверстием 4 для пропуска полированного штока 5. В полости 2 размещены центрирующая втулка 6 и уплотнительные элементы 7,также имеющие отверстия для пропуска полированного штока 5. Сжатие элементов 7 может быть осуществлено, например, с использованием шайбы 8 и пружины 9, степень сжатия которой обеспечивается наличием крышки 3. Резьбовым соединением на корпусе 1 смонтирована муфта 10. В муфте 10 размещена отбортовка 11, жестко связанная с кожухом 12. Фиксация отбортовки 11 в муфте 10 осуществляется тройником 13, который имеет резьбу 14 для присоединения выкидного трубопровода и резьбу 15 для присоединения колонны НКТ. На фиг. 2 колонна НШ 16 кинематически связывает полированный шток 5 с глубинным насосом 17, который размещен в колонне НКТ 18. Последняя, в свою очередь, размещена в эксплуатационной колонне 19. В насосе 17 позицией 20 обозначен нагнетательный клапан, позиция 21 - всасывающий клапан, размещенный в колонне НКТ 18. Скважинный устьевой сальник работает следующим образом. Полированный шток 5, колонна НШ 16 и насос 17(фиг. 2) совершают возвратно-поступательное движение, например, с помощью станка качалки (на фиг. 2 станок качалка не показан). При ходе вверх и вниз полированный шток 5 проходит через кожух 12, изза чего выход его из колонны НКТ при ходе вверх не оказывает влияния на объем колонны и вся жидкость,подаваемая насосом 17 при ходе вверх выталкивается в выкидной трубопровод. Приведем для достаточного обоснования некоторые расчеты. При ходе вверх насос 17 должен подать 0,785(2 - 2),(1) 591 где- подача насоса при ходе вверх- диаметр плунжера- диаметр штанги, на которую подвешен насос- длина хода, 0,785(р/4). При этом в верхней части установки из устьевого сальника (колонны НКТ) выходит полированный шток 5. Объем (пш), который он освобождает, поддается расчету(2) пш 0,7852 пш,где пш - диаметр полированного штока. Тогда подача жидкости ВВ в линию должна составитьВВ-пш 0,785(2 - 2 - 2 пш). (3) Оценим влияние выхода штока 5 на подачу при 0,044 м 0,022 м пш 0,03 м и 2,0 м 0,7852,0(0,001936-0,000484-0,000961)0,7852,00,0004910,00071 м 3,что составляет 66 подачи насоса 17. Для условий 0,032 м 0,019 м пш 0,031 м при 2,0 м теоретическая подача должна быть 0,00101 м 3 (1 дм 3), однако 0,7852,0 (0,001024-0,000361-0,000961)0,000461 м 3 . т.е. насос 17 при ходе вверх жидкость не подает и подавать может только при ходе вниз. Так расчетами доказывается не влияние объема выходящего из колонны НКТ полированного штока 5 на подачу насоса 17, а следовательно, на объем находящейся внутри НКТ жидкости. В качестве практического примера значений коэффициентов подачи в зависимости от диаметра плунжера насоса можно привести данные по ряду скважин задонской залежи Речицкого нефтяного месторождения Насос Коэффициент подачи До 0,25 От 0,25 до 0,4 От 0,4 до 0,50,5 Анализ табличных данных показывает, у насосов с диаметром плунжера 32 мм в 73,6 случаев коэффициент подачи составляет величину до 0,4. Аналогично в 35,8 случаев для насоса с диаметром плунжера 44 мм коэффициент подачи также составляет величину до 0,4. Для указанных насосов соответственно 15,9 и 42,8 случаев коэффициент подачи больше 0,5. Таким образом, предлагаемый скважинный устьевой сальник позволяет повысить производительность насосной установки благодаря размещению полированного штока в кожухе, чем достигается не влияние выхода полированного штока на объем колонны НКТ и повышение коэффициента подачи насоса на 15-20(в зависимости от диаметра его плунжера). При этом наличие кожуха снижает проникновение агрессивной пластовой жидкости к уплотнительным элементам сальника. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.