抽油机光杆盘根使用寿命延长装置的研制与应用--中国期刊网

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抽油机光杆盘根使用寿命延长装置的研制与应用

发表时间：2020/10/19 来源：《基层建设》2020年第19期作者：李京东1 任建民2 王晓军3 朱江涛1 韩慧娟1

[导读] 摘要：目前，油田生产中抽油机是主要的采油设备，抽油机光杆与井口之间通过密封盒实现密封，密封盒中设有多道环形密封圈，各密封圈套装在光杆上实现密封，光杆的上下往复运动造成盘根磨损过快，采油工频繁更换抽油机井盘根影响采油时率，增加了维修费用。

        （1. 华北油田公司第一采油厂河北任丘 062550
        2. 华北油田公司第二采油厂河北霸州 065799
        3.华北油田公司第五采油厂河北辛集 052360）
        摘要：目前，油田生产中抽油机是主要的采油设备，抽油机光杆与井口之间通过密封盒实现密封，密封盒中设有多道环形密封圈，各密封圈套装在光杆上实现密封，光杆的上下往复运动造成盘根磨损过快，采油工频繁更换抽油机井盘根影响采油时率，增加了维修费用。本文介绍了一种可以延长抽油机盘根寿命的装置，减少了抽油机井停井次数，降低了劳动强度。
        关键词：抽油机盘根光杆密封
        1.问题提出
        油田采油生产过程中，抽油机井口光杆密封盘根盒是衔接抽油机井下管柱和抽油机的重要部件，抽油机井盘根盒普遍采用的是一级密封盘根的盘根盒，主要是手动调整式盘根盒，其结构部件是由压盖、壳体、活塞、橡胶盘根和盘根托板组成。抽油井上加换盘根操作是采油工日常工作中最普遍和频繁的工作之一，是油井日常维护中不可缺少的工作。抽油机光杆与井口之间通过密封盒实现密封，密封盒中设有多道环形密封圈，各环形密封圈套装在光杆上。工作时，光杆不停地做上下往复运动，以驱动抽油杆下端的抽油泵动作。抽油机通过光杆的上下往复运动将原油混合液从井筒中带出，在光杆上行时，促使原油向上流动，当原油到达井口时，为了使原油进入上油管线，必须在光杆与井口之间形成密封，改变原油流向。现有的光杆密封装置种类较多，但普遍存在盘根磨损过快的问题，造成密盘根处跑油，且多为喷射状，跑油污染环境，导致盘根需要频繁更换，光杆在上下往复运动时，不直线运动，而是发生晃动，对盘根的破坏非常严重不但耗费了大量的维修成本，而且对正常生产造成了诸多不利影响。需要更换抽油机井盘根，避免油气污染环境，确保油井正常。
        2.改进方案
        该装置由光杆，盘根盒，盘根，波簧，格兰套，储油棉，压盖，调整套，压簧，平垫等组成。
        光杆穿插在盘根盒的中心，盘根安装在盘根盒内腔和光杆外壁之间的环形空间内，盘根盒的上端通过螺纹连接有用于装入盘根的压盖，盘根盒内还设置有格兰套和调整套，格兰套的下端抵在盘根上，格兰套的上端插装在所述压盖中央的圆孔内并可沿孔壁滑动，调整套通过螺纹连接在压盖的上端，调整套和格兰套之间设置有压簧，格兰套在压簧的压力作用下保持向下的运动趋势，从而持续地向盘根施加挤压力。
        具体实施，盘根盒内还设置有格兰套和调整套，格兰套的下端抵在盘根上，格兰套的上端插装在所述压盖中心的圆孔内并可沿孔壁滑动，调整套通过螺纹连接在压盖的上端，调整套和格兰套之间设置有压簧，格兰套在压簧的压力作用下保持向下的运动趋势，从而持续地向盘根施加挤压力。盘根磨损后，通过对盘根施加压力，可对盘根磨损后形成的间隙进行补偿，从而延长盘根的使用寿命。
        盘根磨损后，通过旋转调整套进一步压缩盘根，可有效延长盘根的使用寿命。

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同时，根据弹簧施加的压力与其形变量成正比，而弹簧的杨氏模量是一定的”这一客观物理规律，旋转调整套，使盘根不会过紧，也不会过松，从而在保证盘根密封性能的情况下，尽量避免因盘根压缩过紧而增大光杆与盘根之间的摩擦阻力，避免了增加抽油机的运行负荷。
        盘根至少有两个，相邻的两个盘根之间设置有波簧。在相邻的两个盘根之间设置了波簧，是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性件，材质为优质弹簧钢，经特定方法热处理，硬度一般控制在HRC44-55之间，表面发黑，具有良好弹性，具有减小振动的特殊功能。通过设置波簧，主要具有两方面好处：一方面，可使每个盘根均被均匀压缩，各盘根的形变程度一致，不但有利于提高盘根的使用寿命，而且可使各盘根均充分发挥密封作用，有利于提高本实用新型的密封性能；另一方面，与普通弹簧相比，波簧的支撑力分布更加均匀，可进一步保证盘根的压缩效果。另外，与普通弹簧相比，波簧占用空间至少可缩小一半以上，从而达到节约材料，降低成本的效果。
        波簧的上下两侧均设置有平垫，平垫可提高盘根受力的均匀性，从而使盘根更均匀地被压缩。格兰套的外侧设置有台阶面，台阶面与盘根盒的内壁之间的环形空间内设置有储油棉，储油棉内存有润滑油，润滑油可对光杆进行持续润滑，并可反复补充，因此可有效延缓盘根的磨损，从而进一步延长盘根的使用寿命。
        3．现场应用
        该装置安装到30余口抽油机井口装置以后，通过内置的储油结构增加了光杆与盘根的润滑，盘根与盘根之间增加的波簧，抽油机盘根平均从18天更换一次延长至90天更换一次，从井口跑油的风险明显降低，节约了盘根，减少了停井次数和时间，盘根寿命显著提高，效果明显，现场应用非常好。
        4.有益效果
        该装置设置了格兰套、调整套，盘根磨损后，通过旋转调整套压缩盘根，可有效延长盘根的使用寿命。同时，根据弹簧施加的压力与其形变量成正比，而弹簧的杨氏模量是一定的”这一客观物理规律，旋转调整套的过程中，将盘根承受的压力调整至合适，使盘根松紧适度，从而在保证盘根密封性能的情况下，尽量避免因盘根压缩过紧而增大光杆与盘根之间的摩擦阻力，避免了增加抽油机的运行负荷。
        该装置在相邻的两个盘根之间设置了波簧，是金属薄圆环上具有若干峰谷的弹性件，通过设置波簧，主要具有两方面好处：一方面，可使每个盘根均被均匀压缩，各盘根的形变程度一致，不但有利于提高盘根的使用寿命，而且可使各盘根均充分发挥密封作用，有利于提高盘根盒的密封性能；另一方面，与普通弹簧相比，波簧的支撑力分布更加均匀，可进一步保证盘根的压缩效果。另外，与普通弹簧相比，波簧占用空间至少可缩小一半以上，降低了成本。
        结论
        在油田抽油机实际应用中，通过在相邻的两个盘根之间增加波簧，每个盘根均被均匀压缩，各盘根的形变程度一致，有利于提高盘根的使用寿命，波簧比普通弹簧压缩效果且空间占用小，现场使用效果好，为企业带来了可观经济效益。
        参考文献：
        [1] 中国石油天然气集团有限公司人事部. 石油石化职业技能培训教程.采油工. 石油工业出版社, 2018年。
        [2] 覃峰主编.现代油田采油工最新技能实训手册.石油工业出版社，2009年。
        [3] 杨树东巢华庆《采油工程》石油大学出版社，2000.12