устьевой компенсатор
Классы МПК: | F16J15/18 с сальниками для эластичной или пластичной набивки |
Патентообладатель(и): | Халаев Григорий Григорьевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-11-10 публикация патента:
20.09.2008 |
Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании на месторождениях. На верхнюю траверсу установлено сферическое кольцо для перемещений в горизонтальной плоскости с эксцентриковым винтом через шары, установленные в кольцевой трапецеидальной канавке, выполненной в верхней траверсе при отклонениях оси канатной подвески от оси эксцентрикового винта в процессе их совместных возвратно-поступательных движений. Устьевой шток соединен через резьбовые элементы, разрезную коническую цангу и накидную гайку с коленчатым шарниром через эксцентриковую муфту, которая в свою очередь соединена через шары с эксцентриковым винтом через эксцентриковую втулку. В переходнике устьевого оборудования установлены разрезные уплотнительные манжеты, взаимодействующие с внутренними коническими поверхностями разрезной распорной втулки, выполненными под разными углами относительно оси устьевого штока для поочередной герметизации поверхностей скольжения устьевого штока в переходнике устьевого оборудования на устье скважины. Изобретение повысит надежность устьевых компенсаторов. 2 ил.
![устьевой компенсатор, патент № 2334145](/images/patents/131/2334145/2334145.jpg)
![устьевой компенсатор, патент № 2334145](/images/patents/131/2334145/2334145-2.jpg)
Формула изобретения
Устьевой компенсатор, содержащий канатную подвеску с нижней и верхней траверсами, элементы коленчатого шарнира для соединения с устьевым штоком с возможностью их разворота по трем осям, резервный и эксплуатационный уплотнительные блоки, установленные в переходнике устьевого оборудования, отличающийся тем, что на верхнюю траверсу установлено сферическое кольцо для перемещений в горизонтальной плоскости с эксцентриковым винтом через шары, установленные в кольцевой трапецеидальной канавке, выполненной в верхней траверсе при отклонениях оси канатной подвески от оси эксцентрикового винта в процессе их совместных возвратно-поступательных движений, а устьевой шток соединен через резьбовые элементы, разрезную коническую цангу и накидную гайку с коленчатым шарниром через эксцентриковую муфту, которая в свою очередь соединена через шары с эксцентриковым винтом, через эксцентриковую втулку, причем в переходнике устьевого оборудования установлены разрезные уплотнительные манжеты, взаимодействующие с внутренними коническими поверхностями разрезной распорной втулки, выполненными под разными углами и
относительно оси устьевого штока для поочередной герметизации поверхностей скольжения устьевого штока в переходнике устьевого оборудования на устье скважины.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей отрасли, и может быть использовано в нефтепромысловом оборудовании на месторождениях Российской Федерации и за рубежом для уменьшения воздействий изгибающих моментов на устьевой шток при смещении балансира станка-качалки с канатной подвеской относительно оси скважины в процессе совместных возвратно-поступательных движений устьевого штока и канатной подвески на устье скважины.
Известны устройства устьевого компенсатора, содержащие канатную подвеску станка-качалки, устьевой шток, устройство сальника устьевого.
Известные устройства ненадежны в процессе эксплуатации, не отвечают требованиям пожарной и экологической безопасности из-за утечек нефти, требуют дополнительных трудозатрат для их обслуживания на нефтяных скважинах.
Известно устройство, содержащее канатную подвеску с нижней и верхней траверсами, элементы коленчатого шарнира для соединения с устьевым штоком с возможностью их разворота по трем осям, резервный и эксплуатационный уплотнительные блоки, установленные в переходнике устьевого оборудования (RU 2267679 C2).
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, технологические сложности в изготовлении, ненадежность в процессе эксплуатации при совместных возвратно-поступательных движениях балансира станка-качалки с канатной подвеской и устьевым штоком в полевых условиях.
Задача изобретения состоит в уменьшении элементной базы конструкции устьевого компенсатора, в упрощении технологии изготовления, в увеличении надежности при эксплуатации, в повышении условий пожарной и экологической безопасности, в удобстве обслуживания в полевых условиях на устье скважины, ремонтопригодности и конкурентоспособности устьевого компенсатора.
Технический результат достигается тем, что на верхнюю траверсу через эксцентриковый винт установлено сферическое кольцо для перемещений в горизонтальной плоскости с эксцентриковым винтом через шары, установленные в кольцевой трапецеидальной канавке, выполненной в верхней траверсе при отклонениях оси канатной подвески от оси эксцентрикового винта в процессе их совместных возвратно-поступательных движений, а устьевой шток соединен через резьбовые элементы, разрезную коническую цангу и накидную гайку с коленчатым шарниром через эксцентриковую муфту, которая в свою очередь соединена через шары с эксцентриковым винтом через эксцентриковую втулку, причем в переходнике устьевого оборудования установлены разрезные уплотнительные манжеты, взаимодействующие с внутренними коническими поверхностями разрезной распорной втулки, выполненными под разными углами и
относительно оси устьевого штока для поочередной герметизации поверхностей скольжения устьевого штока в переходнике устьевого оборудования на устье скважины.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен устьевой компенсатор - общий вид.
Устьевой компенсатор содержит:
канатную подвеску 1,
винты 2,
эксцентриковый винт 3,
ось 4 (О2) эксцентрикового винта 3 или канатной подвески 1, при условии их совпадения,
регулировочную гайку 5,
стопорный болт 6,
сферическое кольцо 7,
верхнюю траверсу 8,
нижнюю траверсу 9,
кольцевую трапецеидальную канавку 10, выполненную в верхней траверсе 8,
зазор 11 ( ) между эксцентриковым винтом 3 и отверстиями в верхней 8 и нижней 9 траверсах,
защитное уплотнение 12,
эксцентриковую втулку 13,
величину эксцентриситета 14 ( ) эксцентрикового винта 3, равного зазору 11 (
),
шары 15,
устьевой шток 16,
ось 17 (O1) устьевого штока 16,
максимальное расстояние 18 (4 ) между осью 4 (О2) эксцентрикового винта 3 и осью 17 (О1) устьевого штока 16,
переходник устьевого оборудования 19,
разрезные уплотнительные манжеты 20,
внутреннюю коническую поверхность 21, выполненную под углом в разрезной распорной втулке,
разрезную распорную втулку 22,
внутреннюю коническую поверхность 23, выполненную под углом в разрезной распорной втулке 22,
разрезную коническую цангу 24,
накидную гайку 25,
стопорный болт 26,
пробку 27,
эксцентриковую муфту 28,
радиус кольцевой канавки 29 (равный 2 ), выполненный на эксцентриковом винте 3 для установки шаров 15 по окружности кольцевой канавки эксцентрикового винта 3,
ось 30 (О3) канатной подвески 1 (фиг.2).
В статическом положении элементы устьевого компенсатора взаимодействуют следующим образом.
Эксцентриковый винт 3 через шары 15 и кольцевую канавку 29 соединяется с эксцентриковой втулкой 13 и фиксируется в собранном положении защитным уплотнением 12.
Эксцентриковая муфта 28 через шары 15 соединяется с эксцентриковой втулкой 13, и технологическое отверстие для выполнения сборочной операции закрывается пробкой 27 (фиг.1).
В собранном виде устьевой компенсатор вставляется в отверстие сферического кольца 7, нижней 9 и верхней 8 траверс, установленных на канатной подвеске 1, фиксируется регулировочной гайкой 5 и регулировочная гайка стопорится болтом 6. Защитное уплотнение 12 предохраняет соединение от воздействия внешней среды.
Винты 2 предохраняют шары 15, установленные в трапецеидальных канавках 10 как в верхней траверсе 8, так и в регулировочной гайке 5.
В переходник устьевого оборудования 19 через устьевой шток 16 устанавливаются две разрезные уплотнительные манжеты 20, а между ними устанавливается разрезная распорная втулка 22.
Устьевой шток 16 через резьбовые элементы соединяется с эксцентриковой муфтой 28 и фиксируется через разрезную коническую цангу 24 накидной гайкой 25.
В свою очередь накидная гайка 25 фиксируется стопорным болтом 26.
Устьевой компенсатор работает следующим образом.
В динамическом положении, при возвратно-поступательном движении балансира станка-качалки с канатной подвеской 1 элементы шаровых соединений коленчатого шарнира вращаются относительно своих осей и относительно друг друга под действием изгибающих моментов в результате несовпадения осей 17 (О1) устьевого штока 16 и 30 (О3) канатной подвески 1 в зависимости от величины экстрентриситета (4 ), эксцентрикового винта 3, зазора (11
) между эксцентриковым винтом 3 и отверстиями в верхней 8 и нижней 9 траверсах, а также в зависимости от максимального расстояния 18 (4
) между осью 4 (О2) эксцентрикового винта 3 и осью 17 (О1) устьевого штока 16.
В результате воздействия изгибающих моментов устьевой шток 16 через эксцентриковую муфту 28 разворачивает в положения наименьших воздействий изгибающих моментов на канатную подвеску 1 как эксцентриковую втулку 13, так и эксцентриковый винт 3 и дополнительно перемещает в горизонтальной плоскости устьевой компенсатор по шарам 15 верхней траверсы 8 через сферическую траверсу 7, используя зазор (11 ) между эксцентриковым винтом 3 и отверстиями в верхней 8 и нижней 9 траверсах.
Дополнительно наличие сферы в сферической траверсе 7, взаимодействующей через шары 15 с регулировочной гайкой, снижает воздействия изгибающих моментов при изменении траектории движения балансира станка-качалки через канатную подвеску 1 на устьевой шток 16 (угловые положения устьевого компенсатора относительно оси 17 (О1) устьевого штока 16).
То есть устьевой шток 16, соединенный с канатной подвеской, через устьевой компенсатор в процессе совместных возвратно-поступательных движений с канатной подвеской 1 занимает положения, в которых изгибающие моменты на устьевой шток 16 минимальны.
На фиг.2 представлена кинематическая схема.
Согласно кинематической схеме использование устьевого компенсатора при смещениях станка-качалки относительно устья скважины позволяет снизить до минимума изгибающие моменты действующих между устьевым штоком 16 и канатной подвеской 1 при суммарной величине расцентровки их осей до 5 , а ось 17 (О1) устьевого штока 1 в зависимости от направления отклонения от оси 30 (О3) канатной подвески 1 будет располагаться в круге, площадь которого S=
×R2=3,14×(5
)2.
Разрезные уплотнительные манжеты 20 поджимаются к устьевому штоку 1 резьбовой крышкой (на чертеже не показано) переходника устьевого оборудования и взаимодействуют с внутренними коническими поверхностями 21 и 23, выполненные под углом и
в разрезной распорной втулке, обеспечивают поочередную герметизацию движущихся поверхностей скольжения устьевого штока 16, то есть обеспечивается поочередный способ эксплуатации разрезных и уплотнительных манжет 20 в переходнике устьевого оборудования 19.
Замену как разрезных уплотнительных манжет 20, так и разрезной распорной втулки 22 в полевых условиях можно произвести, не разъединяя устьевой шток 16 с эксцентриковой муфтой 28, через наружный диаметр устьевого штока 16.
Для определения нагрузок, действующих на штанговую подвеску, останавливают станок-качалку, посредством регулировочной гайки 5 разводят верхнюю 8 со сферическим кольцом 7 и нижнюю 9 траверсы, между ними устанавливают динамограф (на чертеже не показан), включают станок-качалку и снимают данные нагрузок, действующих на штанговую подвеску.
Предложенное новое техническое решение устьевого компенсатора отличается от известных технических решений новизной, и его использование в производстве повысит показатели пожарной безопасности и промышленной экологии при одновременном повышении показателей надежности эксплуатации нефтяных скважин, оборудованных станками-качалками.
Устьевой компенсатор прост в изготовлении, надежен в эксплуатации, ремонтопригоден, конкурентоспособен и найдет широкое применение в нефтяной промышленности Российской Федерации и за рубежом с обеспечением положительного технико-экономического эффекта.
Класс F16J15/18 с сальниками для эластичной или пластичной набивки