RU2500942C1

RU2500942C1 - Gland of casing-head stuffing box

Info

Publication number: RU2500942C1
Application number: RU2012148788/06A
Authority: RU
Inventors: Наиль Габдулбариевич Ибрагимов; Рустем Халитович Саетгараев; Евгений Юрьевич Звездин; Равиль Айдарович Гарипов; Александр Иванович Рыжиков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-12-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: gland of casing-head stuffing box includes rubber ring with central hole equal to diameter of polished rod of the conventional pumping unit with eight female cones with cone apex angle of 15-30° around central hole and communication channel of female cones with central hole. At that distance from the base of conical female up to edge of rubber ring is twice less than distance from the base of conical female up to central ring and three times less than distance between bases of female cones.

EFFECT: invention improves sealing property of casing-head stuffing box.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при изготовлении и эксплуатации сальника полированного штока станка-качалки.The invention relates to the oil industry and can find application in the manufacture and operation of a polished rod oil seal of a rocking machine.

Известна набивка для эксплуатации в сальниках с аксиальным натяжением. Набивка выполнена с поверхностью, на которой имеются впадины, глубина которых составляет не менее 30% их ширины (Патент РФ №2155284, опубл. 27.08.2000)Known packing for operation in oil seals with axial tension. The packing is made with a surface on which there are hollows, the depth of which is at least 30% of their width (RF Patent No. 2155284, publ. 08.27.2000)

Наиболее близкой к предложенному изобретению по технической сущности является набивка, предназначенная для эксплуатации в сальниках с аксиальным натяжением. Набивка выполнена с поверхностью, менее 50% которой составляют впадины (Патент РФ №2132502, опубл. 27.06.1999 - прототип).Closest to the proposed invention in technical essence is a packing intended for use in oil seals with axial tension. The packing is made with a surface of less than 50% of which are hollows (RF Patent No. 2132502, publ. 06/27/1999 - prototype).

Общим недостатком известных технических решений является их малая способность герметизировать полированный шток станка-качалки.A common disadvantage of the known technical solutions is their low ability to seal the polished rod of the pumping unit.

В предложенном изобретении решается задача повышения герметизирующей способности сальника станка-качалки.The proposed invention solves the problem of increasing the sealing ability of the gland of the rocking machine.

Задача решается набивкой сальника устьевого, состоящей из резинового кольца с центральным отверстием, равным диаметру полированного штока станка-качалки, с размещенными вокруг центрального отверстия восьмью коническими углублениями с углом при вершине конуса 15-30°, и каналом сообщения конических углублений с центральным отверстием, при этом расстояние от основания конического углубления до края резинового кольца в два раза меньше расстояния от основания конического углубления до центрального кольца и в три раза меньше расстояния между основаниями конических углублений.The problem is solved by stuffing the wellhead stuffing box, consisting of a rubber ring with a central hole equal to the diameter of the polished rod of the rocking machine, with eight conical recesses placed around the central hole with an angle at the apex of the cone of 15-30 °, and a communication channel for conical recesses with a central hole, this distance from the base of the conical recess to the edge of the rubber ring is two times less than the distance from the base of the conical recess to the Central ring and three times less than the distance between At the bottom of conical recesses.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Большая часть фонда нефтедобывающих скважин эксплуатируется штанговыми насосами. Одной из наиболее распространенных проблем при эксплуатации является негерметичность сальниковой набивки в устьевом сальнике полированного штока станка-качалки. В настоящее время для уплотнения и герметизации применяют резиновые сальники, выполненные в форме кольца. Для уплотнения сальника его зажимают, при этом он деформируется в радиальном направлении, что герметизирует полированный шток. Для одной набивки сальникового устройства используют 4-6 сальников в зависимости от конструкции. Однако по прошествии некоторого времени происходит износ сальника в месте контакта с полированным штоком вследствие трения. Это приводит к нарушению герметичности системы, поэтому приходится периодически производить подтяжку сальника. В предложенном изобретении решается задача повышения герметизирующей способности сальника станка-качалки. Задача решается применением сальника с набивкой, представленной на фиг.1 и 2.Most of the oil well stock is operated by sucker rod pumps. One of the most common problems during operation is leakage of stuffing box packing in the wellhead seal of a polished rod of a rocking machine. At present, rubber seals made in the form of a ring are used for sealing and sealing. To seal the gland, it is clamped, while it is deformed in the radial direction, which seals the polished rod. For one packing of a stuffing box, 4-6 stuffing boxes are used, depending on the design. However, after some time, the gland is worn at the point of contact with the polished rod due to friction. This leads to a violation of the tightness of the system, so you have to periodically tighten the gland. The proposed invention solves the problem of increasing the sealing ability of the gland of the rocking machine. The problem is solved by using an oil seal with the packing shown in figures 1 and 2.

На фиг.1 и 2 набивка состоит из резинового кольца 1 с центральным отверстием 2, равным диаметру полированного штока станка-качалки (не показан), с размещенными вокруг центрального отверстия восьмью коническими углублениями 3 с углом при вершине конуса α=15-30°, и каналом 4 сообщения конических углублений 3 с центральным отверстием 2. Расстояние «a» от основания конического углубления 3 до края резинового кольца 1 в два раза меньше расстояния «2a» от основания конического углубления 3 до центрального кольца 2 и в три раза меньше «3a» расстояния между основаниями конических углублений 3.1 and 2, the packing consists of a rubber ring 1 with a central hole 2 equal to the diameter of the polished rod of the rocking machine (not shown), with eight conical recesses 3 placed around the central hole with an angle at the apex of the cone α = 15-30 °, and channel 4 for communication of conical recesses 3 with a central hole 2. The distance “a” from the base of the conical recess 3 to the edge of the rubber ring 1 is two times less than the distance “2a” from the base of the conical recess 3 to the central ring 2 and three times less than “3a »Distance between Warping conical recesses 3.

Набивку помещают в сальниковое устройство полированного штока станка-качалки и затягивают. Станок-качалку запускают в эксплуатацию.The packing is placed in the stuffing box of the polished rod of the rocking machine and tightened. The rocking machine is put into operation.

Коническая форма углублений обеспечивает равномерное распределение нагрузки при разной степени изношенности изделия. Увеличенная толщина стенки набивки по внутреннему радиусу обусловлена повышенной механической нагрузкой и необходимостью обеспечить определенный запас прочности. Канал 4 предназначен для обеспечения попадания скважинной жидкости внутрь конических углублений и создания расклинивающего эффекта, усиливающего прижим набивки к полированному штоку. Как ни парадоксально, но с изнашиванием резинового кольца прижим к полированному штоку только увеличивается, что способствует повышению герметизирующей способности сальника. При работе станка-качалки скважинная жидкость проходит через скважинное устройство и часть ее попадает по зазорам в сальниковое устройство. Предлагаемый сальник устанавливается таким образом, чтобы конические углубления находились в нижней части сальника. При работе станка-качалки неизбежны утечки в конструкции уплотнений, что приводит к попаданию жидкости в конические углубления. Давление передается жидкости, находящейся в конических углублениях. Давление жидкости давит на сальник со стороны углублений в радиальном направлении от центра, что приводит к деформации самого сальника в радиальном направлении. Это процесс и является самостоятельным уплотнением. Даже при значительном износе сальника эта конструкция позволит обеспечить герметичность системы, т.к. износ будет компенсироваться деформацией сальника. Применение этого сальника позволит повысить надежность системы.The conical shape of the recesses provides a uniform load distribution with varying degrees of wear of the product. The increased wall thickness of the packing along the inner radius is due to increased mechanical stress and the need to provide a certain margin of safety. Channel 4 is designed to ensure the penetration of the borehole fluid into the conical recesses and create a wedging effect that enhances the pressing of the packing to the polished rod. Paradoxically, but with the wear of the rubber ring, the clamp to the polished rod only increases, which helps to increase the sealing ability of the gland. When the rocking machine is operating, the borehole fluid passes through the borehole device and part of it enters the stuffing box through the gaps. The proposed oil seal is installed so that the conical recesses are in the lower part of the oil seal. When the rocking machine is operating, leaks in the design of the seals are inevitable, which leads to the ingress of fluid into the conical recesses. Pressure is transmitted to the fluid located in the conical recesses. The pressure of the liquid presses on the gland from the side of the recesses in the radial direction from the center, which leads to the deformation of the gland itself in the radial direction. This process is self-sealing. Even with significant wear of the gland, this design will ensure the integrity of the system, wear will be compensated by deformation of the gland. The use of this seal will increase the reliability of the system.

Испытания на скважине показали, что период до затягивания сальника с целью недопущения утечек нефти вдоль полированного штока, увеличивается вдвое по сравнению с применяемыми сальниками.Tests at the well showed that the period before tightening the stuffing box in order to prevent oil leaks along the polished rod doubles in comparison with the used stuffing boxes.

Применение заявленной набивки сальника устьевого позволит повысить герметизирующую способность сальника станка-качалки.The use of the claimed packing of the wellhead gland will increase the sealing ability of the gland of the rocking machine.

Claims

The packing of the wellhead stuffing box includes a rubber ring with a central hole equal to the diameter of the polished rod of the rocking machine, with eight conical recesses placed around the central hole with an angle at the apex of the cone of 15-30 °, and a communication channel for conical recesses with a central hole, the distance from the base the conical recess to the edge of the rubber ring is two times less than the distance from the base of the conical recess to the central ring and three times less than the distance between the bases of the conical their recesses.