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。