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更换光杆密封圈套件的研制及密封技术

2010-09-01明于清臣栾妮娜

石油工业技术监督 2010年5期
关键词:胶皮光杆盘根

范 明于清臣栾妮娜

1.中原油田 采油五厂新疆项目部 (河南 濮阳 457001)2.中原油田 石油机械构件总厂 (河南 濮阳 457001)

更换光杆密封圈套件的研制及密封技术

范 明1于清臣1栾妮娜2

1.中原油田 采油五厂新疆项目部 (河南 濮阳 457001)2.中原油田 石油机械构件总厂 (河南 濮阳 457001)

中国石化、中国石油等企业多把“三标”活动(标准化班组、标准化岗位、标准化现场)做为推进基础工作的一种重要手段,而抽油机井盘根更换与维护过程,将对油井生产时效与石油开采现场的标准化工作产生直接影响。因此,怎样把盘根更换与维护过程的时间进行缩短的同时又变的安全可靠,成为采油现场值得研究、总结和推广的重要课题。

常规更换光杆密封圈的现状

1 井口类型与现场操作环境的差异

(1)抽油机生产现场多数无操作台,操作人员只能站在生产闸门或生产管线上,且离地垂高在60~180cm之间。

(2)耐压级别在 5~25MPa之间。

(3)环境、工作温度在-40~95℃之间等。

2 现场更换盘根的现状

(1)主要工具:600mm 管钳、250mm 扳手、300 mm螺丝刀、盘根切刀或300mm锯条各一把,铁丝一段,适用胶皮盘根5~6个、黄油等。

(2)主要操作步骤:①顺时针把所用盘根切成一道 30°~40°切口; ②把驴头停在接近下死点 30~40cm处,刹车、断电;③关闭胶皮闸门并调整使光杆处在中心位置;④卸掉密封盒上压盖并取出法兰(盘根压帽),用铁丝两头弯成挂钩,吊在悬绳器上(图1);⑤取出旧盘根;⑥用螺丝刀下压加入涂上少许黄油的新盘根,且切口之间错开120°~180°;⑦上好压盖,开胶皮闸门,送电开井并做好检查、记录数据等。

(3)现场其他事项:①多数情况一人操作、一人监护;②遇到出砂井,驴头必须停在上死点时,由于无法用铁丝悬挂盘根压帽和压盖而影响操作,必须另加一人托住盘根压帽和压盖;③当胶皮闸门密封失效时,需倒流程泄压。

3 常规更换盘根操作的缺点

(1)在上述操作②、④项步骤中,对于易出沙井,为了防止沙卡,活塞与泵筒摩擦力增大而造成泵筒擦伤和光杆下行不同步,必须将驴头停于上死点时,盘根盒的压帽无法悬挂于悬绳器上,给更换盘根带来困难;再者是,“把驴头停在接近下死点30~40cm处”的限制,致使停机次数至少在一次以上的停机操作,因而会使设备磨损的同时延长操作时间。综合这两个方面,在更换盘根时,由于停机不能停到合适位置,而被动地增加一名操作人员,采用手托压盖、压帽。由于操作不便和手力疲劳,会造成盘根盒压帽脱落砸伤手、悬绳器过低容易碰头 (当停机在下死点时)等事故。不仅浪费了人力和时间,给安全操作带来了隐患。

(2)在上述操作⑥项目步骤中,在向盘根盒内加入新盘根时,由于光杆和盘根盒内壁的环形空间有限,涂上黄油的盘根在压入底部过程中,一点点逐步压入。由于用的是平口起子,操作存在以下问题:①由于起子口较为锋利,易对胶皮盘根造成损伤;②由于下压力不均造成起子滑动,导致人身重心倾斜,造成人身歪倒或失去平衡跌落;因此操作起来有安全风险和加入进程较缓慢。

更换光杆密封圈套件的研制与应用

针对上述更换盘根操作步骤中,受油井生产现场条件和工具的影响,存在的问题,采油一线技工集思广益,从解决现状存在的问题为突破口,以安全、规范操作的角度,发明了结构简单、经济耐用的“盘根盒压帽防掉卡”、“盘根快推器”盘根快速更换套装工具,并在生产现场取得成功试验、应用。

1 “盘根盒压帽防掉卡”的结构(图2)

①把直径为32mm、长度为100mm的钢管分成两半;②任一接口处焊上合页结构;③另一接口处焊上带有蝶形螺帽的活动螺丝;④在两个钢管内弧面各粘上一块宽30mm、高80mm、厚度在5mm左右的胶皮。

2 “盘根快推器”的结构(图3)

①用长22cm、φ48mm钢管纵向割除1/3,以顺利通过光杆为准,并在横截面形成一个“C”型,把“C”型下端打磨平整,已达到和胶皮盘根上平面充分接触为准;②在上部两旁各焊接一个10cm长的手柄。

表1 胶皮盘根与旧皮带的使用比较表

3 更换盘根套件的应用

①把抽油机悬绳器停在盘根密封盒40cm以上任一位置;②关闭胶皮闸门并调整使光杆处在中心位置;③卸掉密封盒上压盖并取出法兰(盘根压帽)并用一只手拖住,另一只手把“盘根盒压帽防掉卡”打在不影响操作、不碰头的位置,顺势拧上螺丝,以阻止压盖与压帽下滑(图4);④取出旧盘根;⑤手握“盘根快推器”手柄,开口朝外,跨入光杆和密封盒壁环形空间,左右换位下推加入涂上少许黄油的胶皮盘根(图5)和盘根材料取代物(下面另有介绍);⑥摘掉“盘根盒压帽防掉卡”;⑦上好压盖,开胶皮闸门,送电开井并做好检查、记录数据等。

密封材料的改进

光杆密封圈,是密封光杆运动时密封盒与油井联通的动密封件,密封件磨损后油井内的压力就会携带井中的油气从密封盒处溢出,污染井口或井场。而影响密封盒密封的因素,除井口对中、密封盒耐压等级、生产压力、输油管线长度、油质、油温和环境温度外,而盘根材质的适用、耐磨性能起到重要作用。

常规下多用胶皮盘根和牛油盘根,但当遇到高矿化度或稠油以及上述超常影响因素时,常规盘根的密封性能变得甚微,频繁的更换盘根,极大地影响了岗位劳动强度和油井工作时效,严重的油井盘根更换时间段小于30h,远低于平均约500h更换周期。

1 盘根密封材料的选材

针对常用胶皮盘根的不足,中原油田采油五厂新疆项目部、塔河油田一线技工,通过长期以来的共同摸索与尝试,总结经验、就地取材,以常用Φ28mm光杆为例,把更换下来的“V”型旧传动带做为部分盘根取代物,和胶皮盘根复合适用,取得了很好临场效果。

2 盘根取代物(旧皮带)的用法

旧皮带的取材有2种方式:(①把皮带绳直接按宽度为3~4mm从皮带上撕下来,长度在10~15m之间,并拟称之为“软料”,使用时,先预留出15cm的绳头,以斜向交错缠绕在光杆之上,厚度与胶皮盘根相当,高度与2~3个胶皮盘根厚度相当,形状如直立的鸡蛋,收成死结即可;②把一根旧皮带以30°~40°切口截成 30~35cm 小段,并拟称为“硬料”。

使用时顺时针卷压入密封盒环形空间。旧皮带的加入方法有3种:①对于油液组分“硬水”(氯化钙型)、碱性水(碳酸氢钠型)含量偏高的井,可采用密封盒底部垫上两个胶皮盘根 “+”“软料盘根”“+”上压2~3个胶皮盘根的组合;②对于黏度大于50mPa·s、20℃环境密度大于0.920时的井,可采用可采用密封盒底部垫上两个胶皮盘根 “+”“硬料盘根”“+”1~2个胶皮盘根的组合;③针对多种疑难性的油井,可采用底部垫上一个胶皮盘根“+”“硬料盘根”“+”“软料盘根”“+”1 个胶皮盘根的复合组合,定能大幅度改善密封性能的效果。胶皮盘根与旧皮带的使用比较,如表1所示。

现场综合应用效果评价与取得的效益

1 应用效果评价

(1)“盘根压帽防掉卡”、“盘根快推器”盘根快速更换套装工具,从2009年上半年的研制、改进,后经中原油田LC7、塔河油田TK122H、TK110H等20余口井的应用实践,该项的正式单人操作时间在20min(行业标准)的基础上,减少 4~5min。 “盘根压帽防掉卡”的使用,解决了密封盒压盖、压帽“挂不上”、“掉下来”的限制与不安全因素;“盘根快推器”的使用主要是加大胶皮盘根下压过程中,施力点的接触面积,能够快速顺利把盘根交错压入底部。

(2)盘根取代物(旧皮带)的应用,对于原来密封性差的井,盘根更换周期从180h,平均延长到300h不等,有效降低了盘根更换的次数。

2 取得的效益

(1)缩短了更换盘根操作时间。以前更换盘根由于盘根盒压帽悬挂与悬绳器或者一人用手推起,即浪费人力和时间又不安全,操作时间在18min左右,而使用了 “盘根快速更换套装工具”就可以在13~15min之内完成,平均每口井可节约盘根加入实践3~5min。

(2)减少了停机时间,更换盘根的周期得到了延长,抽油机生产时间相对增多,产量相对增加。

(3)操作变得安全可靠。

(4)使盘根一次性整体下压到盘根盒底部,避免了因盘根过紧下压不到盘根盒底部位置,必须将盘根压帽上紧,再松开加盘根的问题。

(5)以旧皮带取代了胶皮盘根,以每次节约3~4个为例,每次节约40元,每口井按每年加12次盘根计算,年节约材料费用不低于500元,降低了生产材料成本。

结 论

(1)更换盘根套件工具结构简单、小巧、经济耐用,批量生产成本30元左右。

(2)更换盘根套件工具和盘根取代物(旧皮带)的综合应用,操作简便、安全高效。

(3)改变了以往常规更换盘根操作步骤的变革,能更好的为操作与油井生产服务。

(4)节约了人力资源、降低了劳动强度。

(5)减少了环境污染、推进了清洁生产方式、提高了采油生产现场管理水平。

范明(1971-),男,采油高级工,现主要从事采油现场技术操作与研究工作。

��萍

2010-02-10

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