抽油井口弹性下压自动收缩式盘根盒的研制

　　【摘要】针对抽油机井现用井口密封盘根盒存在的有效密封时间短的问题, 研制出一种可在较长时间内保持盘根压紧力、盘根自动收缩贴紧光杆的既节能又实用的新型盘根盒, 通过现场试验, 取得了满意的效果。

　　【关键词】抽油机井;井口;光杆;密封;盘根盒

　　抽油机井井口光杆密封盘根盒是密封井下管柱的重要部件, 由于现用井口密封盘根盒存在有效密封时间短的问题[ 1-4] , 因此有必要对其进行技术改进。研制出的抽油井口弹性下压自动收缩式盘根盒具有可在较长时间内保持盘根压紧力、盘根自动收缩贴紧光杆等优点, 现场试验证明, 是一种实用的新型节能盘根盒。

　　1 　原盘根盒存在的问题

　　新疆油田抽油机井口密封90 %以上用的是20世纪70 年代定型的普通盘根盒(如图1), 类似于文献[ 1] 中的光杆密封器, 该盘根盒通过向下旋转压紧螺母, 推动下压帽压紧耐油橡胶盘根实现井口密封。由于密封材料的弹性有限, 当光杆在盘根内侧上下移动时, 会将与光杆表面接触的部分磨损, 而在盒内外围盘根的支撑作用仅靠活塞的下压力很难将磨损形成的间隙消除。出液正常的井靠产出液自然润滑, 可减轻光杆对盘根的磨擦, 但间抽井、长关井开井时和间歇出油井无液干抽时会引起光杆发烫, 导致盘根迅速烧坏。光杆偏磨和晃动井的密封难度更大, 当光杆与密封盘根之间存在间隙时, 油气会在井口压力作用下沿着光杆与盘根的间隙向外泄漏, 发生跑油事故, 间隙越大, 漏失量越大, 有的井1 ～ 2 d就要更换一次盘根。除普通盘根盒外, 现场也试验应用了其他类型的盘根盒, 如双盘根盒、塔形盘根盒等, 但用量较少。

　　2 　改进要求及方案

　　2 .1 　改进要求

　　受盘根盒特定工作环境的限制, 对盘根盒的改进必须要满足2 个要求。

　　a)　盘根盒尺寸小　井口的密封部位越低, 由抽油杆不对中产生的偏磨越轻, 悬绳器低的井给盘根留出的空间很小, 个别井的下死点悬绳器与盘根盒顶面的距离不到100 mm 。

　　b)　制造成本低　盘根盒的应用量较大, 应尽可能地简化结构、降低成本。

　　2 .2 　改进方案

　　a)　保持和控制盘根的压紧力　保持压紧力的目的是要防止泄漏, 控制压紧力的目的是要降低摩擦功率。

　　b)　消除泄漏间隙　当盘根磨损后, 仅保持压紧力是不够的, 尤其是光杆偏磨和晃动井, 采用自动补给方式消除泄漏间隙。

　　c)　防止过度偏磨　光杆对盘根的侧向推力,一般不到500 N 。 Φ 25 mm 抽油杆的接箍外径Φ 55mm 与油管内径 62 mm 相差不大, 偏心调整量很小, 可以取消原有盘根盒的调偏结构, 通过调整抽油机实现井口对中, 采取简易方法对光杆进行扶正。

　　研制的自动贴紧式抽油光杆密封盘根盒结构如图2。

　　3 　性能特点

　　a)　利用弹簧的弹力保持盘根的压紧力, 弹簧的弹力足以克服井口压力对盘根的上推力。

　　b)　在下部设计较长的锥形结构, 在上部弹簧的压力下实现密封材料的自动收缩、补偿, 保持盘根始终贴紧光杆。当下部的盘根磨损后, 盘根在弹簧力作用下沿锥形面下行将盘根压紧, 使其贴紧光杆。

　　c)　利用铜环强制扶正光杆, 使盘根盒具有纠偏功能。

　　d)　能有效控制井口泄漏。弹簧力能始终保持压紧盘根, 铜环对光杆可实现强制扶正, 在弹簧力作用下, 下部锥形面使盘根始终贴紧光杆。虽然将弹簧放在上部与井口压力对盘根产生的上推力方向相反, 但这样可使盘根的主要磨擦部位转移到下部, 使新老盘根的更替实现只添加不更换。

　　e)　能提高井口密封效率。井口用耐油橡胶作为密封材料, 大庆油田在试验井上实测光杆功率为8.39 kW 、井口介质压力为0.6 MPa 时的井口密封效率为92 %。井口密封效率还与密封材料的压紧力密切相关, 压紧力越大, 摩擦力越大, 效率越低。当盘根的上推力小于弹簧的弹力时, 弹簧开始伸长,有效伸长量>10 mm , 在这一阶段无需压紧压盖, 盘根即可在较长时间内保持压紧力不会过大, 从而使盘根摩擦力得到有效控制, 提高密封效率[ 5] 。

　　4 　试验效果

　　2007-09 以来, 新研制的5 个自动贴紧式抽油光杆密封盘根盒在新疆油田八区下乌尔禾组油藏的T85744 井、85055 井、85101 井、T85137 井和T85221 井上安装试用, 取得了满意的效果。

　　a)　盘根盒保持密封严密, 添加盘根的周期延长10倍以上。在间开井使用, 用普通盘根盒的盘根更换周期为2 ～ 3 d , 现使用1个月后仍保持密封严密。

　　b)　在井口不泄漏油气的前提下, 盘根的压紧力得到了有效控制。

　　c)　该盘根盒下部盘根为主要磨损部位, 当盒内盘根不足时只需加入新的盘根, 不需要将原有的盘根取出就能密封, 对盘根的使用更加有效, 实现了真正意义上的只添加不更换。

　　d)　由于充分利用了胶皮阀接头的内部空间,与普通盘根盒相比, 密封高度减少10 mm , 使密封更加可靠。

　　5 　结语

　　自动贴紧式抽油光杆密封盘根盒目前正在申报国家专利, 基于该盘根盒的诸多优点, 有望成为新一代通用产品。

　　【参考文献】

　　[1] 万仁溥,罗英俊.采油技术手册:第4 分册[K].北京:石油工业出版社, 1993:333-336.

　　[2] 岳桂杰,龙昌明, 张林俊等.抽油井光杆调偏防喷密封器的应用[J] .石油矿场机械, 2006, 35(1):91-92.

　　[3] 张学木,张怀亭, 赵德林.游梁式抽油机井口盘根施进器的研制与应用[ J] .石油矿场机械,2007,36(3):73-74.

　　[4] 陈辉,贾斐,韩鹏,等.新型抽油机调偏抗磨井口装置的研制与应用[ J] .石油矿场机械,2007,36(10):85-87.

　　[5] 张建中,李云鹏,李宝彦.抽油机井口密封装置效率的研究[J].石油学报,1994,(4):133-138.

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