煤层气抽油机井光杆密封材料研究

马驰原

摘 要：煤层的开发效率是社会经济建设以及基础建设最根本的动力之一，为了能够保证我国经济建设可以稳定持续地提升，最关键的就是保证发展动力十足，因此，重视煤层建设至关重要。本文论述的主要内容就是煤层气抽油机井光杆密封材料的应用情况，根据实际应用情况，希望能够分析出光杆密封材料的特性以及应用局限性，这样就可以保证日后使用该材料过程中能够有效地提升应用效率，从而帮助越来越多的煤层能够得到合理的开发和利用。

关键词：煤层气 盘根盒 光杆 密封填料 棉纺织品

希望通过本文的论述，能够给我国煤层开发团队以及材料应用团队提供帮助和参考，使得未来煤层的开发和利用更加有保障。随着时代和技术的进步，越来越多的新新事物出现在人们的视野中，而光杆密封材料的应用就是科技进步的体现。目前应用在煤层开发工作中的方式和材料仍然存在局限性，而研究煤层气抽油机光杆密封材料的应用就是为了保证应用于煤层气开发的材料更具有保障，从而提升煤层气的产量。

一、盘根盒喷水原因分析

随着时代的进步，应用在各行各业的能源物质与日俱增，正是如此，煤层气开发就变得越来越重要，更是受到了国家的关注。而开采煤层气的关键就在于采用合理的方式，本文论述的内容就是采用抽采煤层水方式来降低煤层压力，这样一来就能够使得甲烷从煤层孔隙和煤层水中解析出来，而这个过程就是本文论述的重点。

在论述煤层气抽油机应用效果之前，首先分析探究的内容是盘根盒喷水的原因，而分析盘根盒就是在分析煤层气抽油机密封不够的最根本原因。为了降低煤层压力，目前使用的主要方式就是将水力压裂中注入多量的清水河压裂液，这样一来就能够保证煤层中含有高矿化度的煤层水，从而确保煤层压力能够有所降低，使得煤层气可以有效抽出。之所以会出现盘根盒喷水现象，相关研究部门概括为三方面的问题，第一就是光杆受损导致，第二就是密封材料应用效率差而导致的问题，最后原因就是排水管道出现问题。而不同原因引起的的问题又是各有千秋。所以，在分析具体问题的时候，应该具体情况具体分析，这样才能够保证得到最本质的情况，从而可以从根本上解决目前存在的煤层气抽油机应用效率差的问题。

要想真正实现煤层压力的降低，最根本的就是保证抽油机排水能力能够比地层供水能力强很多，而实现能力的提升，最主要的方式就是强化排采强度。在实际操作工作中，有许多不同的方式能够实现排采强度的提升。如果使用的排采设备不发生变化，就应该将冲次速度提升，使得光杆密封材料的强度有所增加，从而降低材料的性能。如果出现产水量增加的问题，那么就会导致管道结垢加重。总而言之，喷水最主要的问题就是导致抽油机适应效率降低的关键，因此，在实际研究工作中，一定要重視喷水问题的控制，只有这样才能够保证抽油机的应用效率。

二、 盘根的密封原理及存在问题

1. 盘根盒的密封原理

根据目前我国在煤层气开采工作中使用的盘根盒应用情况研究结果可知，密封原理主要是利用光杆将盘根盒之间存在的缝隙填满，这样就能够实现密封的目的。所以，光杆密封材料的密实度直接影响到盘根盒的密封效果，而效果如何又会直接影响到抽油机的应用效果。

2.密封材料盘根主要存在以下问题

为了更好地帮助相关部门能够应用到密封效果最好的抽油机，帮助煤层气产量可以有所提升，最关键的就是分析目前市场上应用于盘根盒密封材料的主要问题有哪些：（1）市场上存在的盘根形状不太合理，这样就会增强抗挤压能力，降低抗磨损能力，从而会缩短密封时间。（2）目前市场上制造的盘根材料主要是丁腈橡胶，而这个材料耐热性十分差，导致弹性补偿性能不强，从而不能够达到理想的工作状态。（3）在盘根应用过程中，光杆是时刻处于上下运动的状态，而光杆运动就会出现磨损情况，久而久之就会影响密封效果。（4）盘根最主要的缺陷就是应用固态橡胶制品，不能够遇水膨胀，这样就不能起到密封作用。

三、光杆密封材料改进

1. 橡胶制品

普通盘根和锥形盘根均为丁腈橡胶制品，具有耐油、耐老化性，但在水、空气、固体杂质和光杆运动的共同作用下，很容易磨出橡胶碎屑，材料缺失，导致密封性能丧失。

光杆在盘根中的上下往复运动，不论光杆偏向哪边，最后都形成一边有压力一边无压力的状态，导致密封效果缺失。

2. 棉纺织品

一般的棉纺织品都是混纺布料，不仅成本很低，而且能提高布料的性能，柔软、光滑、厚实，弹性优异，耐磨耐热耐腐蚀，韧性强，不容易磨破，吸水后具有膨胀性，形变性好，吸水挤水性能好，不易产生静电。布料中的水分能保持在一个平衡状态，随光杆运动擦拭光杆表面，保持光杆表面的光滑度，具有持久良好的密封效果。

布料缠绕在光杆周围，受光杆纵向摩擦，布料在运动中由于堆积形变作用形成径向挤压，两者之间的压力始终在一个固定值，在光杆上下运动过程中，前半个冲程松懈的布料随光杆做滚动摩擦，到后半个冲程布料堆积起来之后形成滑动摩擦，大大降低布料的磨损程度。光杆上、下冲程运动中，布料在盘根盒中的形态变化。

新安装的布料由人工挤压，比较均匀。以一个冲次为例：当光杆上冲程运动时，由于摩擦力作用，布料随光杆向上滚动，上部布料的紧密程度增大，布料对光杆的挤压力也在增大，布料和光杆间的缝隙减小；下部布料紧密程度减小，布料吸水膨胀，起到水封作用，阻碍下部水流上流，起到密封作用。当光杆下冲程运动时，由于摩擦力作用，布料随光杆向下滚动，下部布料紧密程度增大，布料对光杆的挤压力增大，而且布料中上冲程吸收的部分水分被挤压随排采水排出；上部布料紧密程度减小，吸收下部布料中的部分水，膨胀挤压下部布料，并且擦拭光杆，保证光杆的光滑度。整个冲次布料吸水后膨胀，对光杆形成360o挤压应力，又增加了密封效果。

四、使用效果对比

2015年12月开始使用棉纺织品作为光杆密封材料在中石油煤层气有限责任公司临汾分公司煤层气排采井上进行了加装试验，单次作业密封时长明显增加，有效遏制了盘根盒喷水的问题，改善了井场工作环境，减少了污染耕地问题，节约了生产成本，减轻了工人的劳动强度，提高了开机时率，也不再限制排采强度，具有良好的推广前景。

五、结束语

通过全文的论述，我们能够对煤层气井的开发和建设有了更新的认识，正是由于我国在开发和发展煤层气井的时候用到煤层气井抽油机，所以，重视抽油机的工作效率，保证煤层气的产量才是重中之重。而本文详细探究的内容就是影响煤层气井抽油机密封效果最主要的材料的应用情况，希望能够得出最合理的方式来提升煤层气井抽油机应用效率。正是由于光杆密封材料经过改造之后能够得到更好的应用效果。所以说，相关研究部门应该重视对光杆密封材料的研究，强化改造工艺，使得煤层气井抽油机的应用效率能够得到本质的改善，从而降低能源消耗，保证材料的合理应用，最终可以有效促进社会和经济效益的提升，保障相关企业的经济利益。

参考文献：

[1] 倪小明，苏现波，张小东.煤层气开发地质学.化学工业出版社.2010-1-1.

[2] 面料成份大全.中国服装采购网整理编辑.2007-2-6.

[3] 中石油煤层气有限责任公司排采岗位操作卡（试行版）.2013年8月15日.