与众不同的“双浮式盘根盒”

韩东晓 韩锦涛 关朕

【摘要】盘根盒在油田上使用普遍，有抽油机就有它的存在。盘根盒是抽油机上的组成部件，它的作用是当抽油机光杆在作上下往复运动时，起到密封作用，不至于使油井内的液体外泄。但是由于光杆在与盘根盒的相对运动中，因某种原因会相互产生摩擦，俗称“偏磨”。本文就通过对“偏磨”的分析，提出了具体的解决办法。

【关键词】偏磨现象 双浮式盘根盒 解决办法

“偏磨”现象普遍存在于油田的各个抽油机中，有证据说明：在油田的所有抽油机中，有“偏磨”现象的占90%以上，但是“偏磨”程度大小有所不同。“偏磨”会导致光杆表面出现损伤，损伤会因“偏磨”程度大小不同及“偏磨”时间的长短而出现不同的现象。如光杆安装后，在初期，光杆表面都不会出现有明显损伤的痕迹，而到中期就可能在光杆表面一侧会出现“浅坑”或横向的“垄沟和垄台”。以上现象的出现与光杆与盘根盒的材质及盘根盒的结构有关。光杆的材料为铬钢，而盘根盒的材质为45#钢，因为铬钢的硬度要大于45#钢的硬度，所以在初期光杆的表面几乎看不到损伤的痕迹。传统设计的盘根盒为了将因偏磨而产生的损伤减少到最小，就把能与光杆接触到的部位设计的很宽，当光杆与之接触时就由线接触变成了面接触，由此减小了压强，所以就出现了“垄沟垄台”现象。所以说，传统的盘根盒的设计在对治“偏磨”这一现状上采取的是减缓而不是根除。在光杆运行较长一段时间后，“偏磨”较为严重的光杆表面就会出现轴向的划伤，有的光杆表面一侧还会出现较深的腐蚀性黑色“斑坑”。“斑坑”的出现是因为光杆在偏磨的过程中经常处在过热状态，这种过热状态在遇到油气及冷空气时相互作用就有可能产生“蚁酸”。在“蚁酸”的作用下，因而黑色的“斑坑”产生了。无论是光杆的轴向划伤还是腐蚀性“斑坑”的产生都会造成盘根的快速磨损和密封性能下降，油井内的液体外泄。盘根寿命的缩短将导致光杆寿命的终结，因为“加不住盘根”是更换光杆的主要依据。据统计：目前，光杆的平均使用寿命是三年。

为了对治油井光杆普遍存在的“偏磨”现象，有关单位或有关人士研制了多种盘根盒。这些盘根盒有的只是起到减缓偏磨的作用，有的只是从理论上证实其可行性，但都缺乏实际效果的验证。（实际效果的驗证至少需5年以上）所以，但就效果而言应该说都不尽人意的，都不能从根本上彻底根除偏磨现象的发生。而“双浮式盘根盒”与所有的盘盒都截然不同，对于不同之处将分别阐述。

1 对产生偏磨原因的分析不同

盘根盒是光杆与油管之间的连接部件，当光杆出现偏磨现象时，究竟是光杆偏了？还是油管偏了？应该说其它所有的盘根盒都是在试图校正光杆。因为所有的盘根盒无论在内部结构上怎样变化，但就其工作空间是不变的（工作空间见下图）。在这个不变的工作空间里，光杆的中心线就必须与油管的中心线重合，而现实当中的光杆与油管的中心线却是不重合的。这时就需要一个中心向另一个中心靠拢，而能动的却只有光杆，（在光杆横向施加一个外力，光杆可在径向上移动距离。）而油管是不动的。而我则认为光杆是正的，理由是，根据力学中的一个定义可知：重力的方向垂直向下。光杆下坠着十数吨的重量，可以满足定义中的条件，而垂直就是正的。“双浮式盘根盒”根据这一分析就制成了可变工作空间。（如下图）图1 “双浮式盘根盒”具有可变的工作空间

不变的工作空间只有一个中心，势必要对光杆进行径向移动，而光杆本身下部具有十数吨的重量，必然有一个相反的作用力的存在，有这个力的存在，相互磨擦在所难免。在安装、或拆除盘根盒时的现象更能说明这一点：在安装盘根盒时，必须有几个人同时对盘根盒在横向上施加一个外力，才能将盘根盒对正位置，然后进行安装。在拆除盘根盒时，当将盘根盒的丝扣拧完后，盘根盒就会在横向上被弹出一个距离。而可变的工作空间可以有多个中心的存在，也就是说，光杆可以有自己的中心，油管也可以有自己的中心，在安装时也不必在横向上施加外力。在拆除时盘根盒也不会被弹出。

所有其它盘根盒所采取的方法离不开校正，校正就是对抗，就是损伤。而“双浮式盘根盒”采用的方法是用空间进行调节，因为通过上面的分析知道了光杆是正的。光杆虽然可以动（施加横向力可以动）但却不能动。而油管应该动（因为油管是偏的）但却动不了。所以采取用空间调节两个偏差的方法进而达到和谐统一。