油井多功能密封装置的研究与应用

安文霞 李英 谭艳杰

摘要：油井井口的密封一直以来都是日常工作的重点、难点；随着油田注水、注聚及注二氧化碳等开采的后期，含水、含聚、气串不断的上升，既腐蚀光杆又给井口密封带来更大困难，不仅增添了员工的工作量，井口漏失后极易造成了环境污染；影响密封效果的最主要因素是井口（光杆）的对中状况，针对此情况我们研发出一种光杆封液洗井自密器应用于油井中，并在日常管理等方面制定了调整对策，取得了良好的效果。

关键词：自密装置；盘根；漏失

引言

我队位于松原市西北新民乡长胜屯东500米处，共有油井（抽油机生产）430口、水井280口，20个井组（计量间），平均日产液495方、日产油230方，综合含水54%；抽油机为8型，标准250井口。油井采用老式盘根盒密封，由于各方面的因素，共有86口油井的抽油机对中超差（光杆与盘根盒中心超过3mm），盘根与光杆偏磨不仅造成员工日常工作量大、盘根更换量大，而且漏失无规律极易造成环境污染。结合此状况我们研发出一种抽油杆封液洗井自密器来代替原来盘根盒，该自密器装置结构简单，操作方便，在三分钟之内就能完成密封填料的补充工作（只添加不更换，不用泄压，自动封井），无废弃物排放，既安全又避免了因更换盘根时间过长而卡泵堵井，对光杆又没有任何伤害。同时还具备断杆自动、瞬间手动封井功能和盘根磨损自动补偿功能，是目前石油行业最理想的环保节能产品。

盘根盒漏失的原因

油田绝大多数采用人式举升开采原油，人工举升的设备就是抽油机，在日常工作中抽油机光杆的密封采用橡胶盘根垫子加入到盤根盒内与光杆接触来防止油、气、水漏失，保证不必要油量损失及环境的保护。通过分析漏失的原因主要有以下几个方面。

1.抽油机安装的影响

抽油机安装过程中，井口光杆对口未达到标准。或者是在抽油机运行一段时间后，由于雨季地质方面的因素（地基下沉）等造成抽油机基础偏斜，从而井口不对口造成盘根垫子偏磨严重后液体从盘根处大量漏失。

2.油井产液量的变化

油井的生产是动态的，无时无刻都在变化的；由于含水、气油比等各项指标的变化，以及井下液体化学物理性质的变化，造成光杆腐蚀严重，光杆表面有沟痕、坑的现象，造成盘根垫片无法有效密封。油井产的油类，如果是粘度大含蜡量及高产生碳酸根和2价铁反应，会对光杆造成腐蚀。腐蚀后的光杆表面坑哇，无法保证盘根垫子密封。

3.抽油机生产过程中各项因素的变化

油井在生产中，修井过程、抽油机地基下沉、井口撞击、掺输管线应力等的变化也可造成井口对中偏斜，从而造成盘根对中超差。

光杆封液洗井自密专用装置的结构

本实用新型装置是由1.上压盖（内置盘根自动补偿装置）2.断杆自动、手动瞬时封井器3.密封腔4.注橡胶颗粒自动阀门5.偏心球座（内置自动封井器）6.球头压盖7.调偏下球头8.顶杆及各连接密封圈（型号有Φ25mm、Φ28mm、Φ36mm）；调偏下球头、球头压帽、自密器主体、上压盖（含断杆自动封井器和盘根磨损自动补偿器）、免泄压自动封井器等组成。其工作原理（结合下图）及结构为：

1.调偏原理：调偏下球头与自密器主体均能调偏，两者相配合后，能在0-18mm内随意调整。

2.密封原理：主体密封腔为上直下锥形，盘根在补偿器及光杆的作用下，自动向下行走，实现密封，被磨下来的碎屑被免泄压自动封井器拦截，实现二次密封及免泄压自动封井功能（试抽憋压、解堵、酸化等均能自动封井）。

3.断杆自动封井原理：在上压盖内装有呢绒柱塞、钢珠、弹簧及顶杆，当光杆断脱时，柱塞在弹簧的作用下迅速实现自动封井。如有死油、冰块、磨损等因素不能实现自动封井时，可用钝物敲击顶杆，实现手动瞬间封井。

其操作步骤为：停机到下死点后关好胶皮阀门（封井器）拆卸下旧的盘根盒，安装新式封井装置，紧固好卡瓦。把颗粒密封物加入到密封腔内并加注润滑油，内置偏心球座和调偏下球头最大能调节对中误差18mm，针对油井任何状况都能保证光杆与井口的对中。

实施效果分析

使用新型的多功能光杆密封装置，能有效的保证密封效果结合我队情况统计以下数据；

对于本队第一辖区内对中超差的井首先采用校对工作后能及易腐蚀的油井全部更换20个该新型自密封装置，经过3个月的观察调整未出现严重漏失情况，对于易腐蚀的井光杆出现坑的现象后也能完全有效密封，而且加注新式的颗粒周期在一个月左右，对于个别间歇出液的井由于该装置有自润性能有效防止以前光杆于盘根垫干磨。该装置其能在0-18mm内随意调偏，也能在9°范围内调斜；且具备自动封井功能及断杆自动封井功能，能有效防止光杆受应力断裂后盘根失去密封井液大量喷出的现象。该装置投资少（价格为420元）成本低，填充物为废旧盘根垫或旧皮带用配套粉碎设备加工成直径3mm左右球状颗粒，利用颗粒橡胶取带盘根垫片节约了大量盘根垫片的成本。采用该新密封装置本队第四辖区几口对中超差严重的油井民+45-013、民+45-25、民+45-025、民西+65-011、民+55-025、民西65-5装后，不仅具有密封效果好、磨损后能自动补偿、加注方便简单快捷、占井时间少、大大提高油井的时率，而且未出现大量漏失现象。

结论

井口光杆密封装置是有杆抽油井必不可少的装置，它的性能好坏直接影响着地面抽油机及其井下设备的工作质量和环境质量。使用油井多功能密封装置后，采油员工只需在每天巡井过程中检查填充颗粒使用情况，有效降低员工操作强度和提高操作的安全性，是高效、安全的油井密封的专用装置；在以后的工作中只要操作员工尽职尽靓，管理者加强管理，困扰油井的密封问题一定会完全解决好。

参考文献：

【1】 有杆抽油机井口光杆密封装置的技术现状及其发展 马春成 荀昊 石油矿场机械 1997.26（3）：18～21

【2】 液压系统中的密封失效故障分析 岳欣 石油矿场机械 1997.（3）：15～17

【3】 机械设计【M】 濮良贵 1997