任意角度自动对中防断杆自动封井装置研究与应用
2020-12-09马雪良
摘要：随着油田开发的不断深入，各种采油方式的不断增加，特别是井口偏移大、磨损大、盘根密封短给油井井口密封工艺带来很大困难。为了克服偏磨严重，密封时间短的工艺技术的不足，本实用新型提供一种适合各种偏移量大、摩擦严重、密封时间短的多功能密封装置。该装置结构简单，操作方便，密封时间超长，适应性广，能够实现不停井加盘根的同时，也能完全满足各种疑难井及普通井生产需求。
关键词：任意角度;防断杆;自动封井
前言
随着油田开发的不斷深入，各种采油方式的不断增加，对井口密封装置的要求也不断提高，特别是井口偏移大、磨损大、盘根密封短给油井井口密封工艺带来很大困难。目前各大油田使用的井口密封装置都是强行调整光杆角度，使其对中生产管柱，部分使用调偏装置但是不能解决摩擦问题，使得光杆与密封装置摩擦仍然存在，另外目前井口密封装置的密封材料主要是橡胶盘根，对于井况差井更换频率大、停井时间长、加盘根费时费力，增加了一线员工工作难度同时也停井产量影响。为了克服目前各大油田生产中油井井口密封装置存在的光杆偏移量大、偏磨严重，密封时间短的工艺技术的不足，本实用新型提供一种适合各种偏移量大、摩擦严重、密封时间短的多功能密封装置。
技术分析
1、结构设计：
此装置主要由四部分构成：滑轮导向动力装置、大偏角连接装置、 淸蜡密封闸门、密封器、保护装置、断杆封井器等组成。
2、工作原理：
任意角度自动对中防断杆自动封井装置主要是通过调偏装置连接上下滑轮导向动力装置，实现对抽油机错位或井口下沉导致光杆与井口不对中偏磨问题，同时通过调偏装置的上下2组8个滑轮对光杆进行扶正，把原来的滑动摩擦变为滚动摩擦，极大降低磨阻的同时，增加了调偏角度，在兼顾普通盘根的同时还通过井口密封器侧面增加了颗粒添加接口，可以实现不停井加盘根功能，此井口密封装置还改进了封井装置工艺，采用齿轮传动工艺，通过单向控制就可实现停井密封功能，操作方便可靠，对比普通盘根盒双向调整费时费力，具有极大优越性。
3、主要技术参数：
（1）盘根盒高度：495mm-550mm（可根据实际需求设计）
（2）适宜温度：-42οC—120℃
（3）盘根盒：根据井况需求可加工各种需求尺（22mm/28mm/32mm光杆）
（4）偏移角度：可适应各种小于25°偏角井，
（5）连接方式：可加工卡瓦接头或者油田通用的2.5寸公扣。
（6）盘根：可加入碎料盘根或油田通用盘根、报废用三角带等
（7）滑轮及组件：采用标准号 GB 699-88 45#钢热处理，硬度要求为HRC55～58，屈服强度≥355MPa
（8）密封腔内径：55mm*150mm（油田通用盘根）4、技术创新点：
4、优点
（1）设计的调偏装置通过球头来调节径向偏角，可以自适应光杆或井口偏移方向，避免了人为外力调整光杆偏移量，来实现调偏功能，由于此球头设计可以实现最大偏移角度为25°，有效偏移角度可以达到21°左右，大大提高了使用范围;
（2）设计的滑轮导向装置主要通过球头上下两组定滑轮（单组4个）可以保证不增加磨阻的前提下实现偏磨井光杆对中，同时在导向轮作用下，可以实现光杆一直在中心线上，这样就彻底解决了偏磨井口、加盘根困难，频繁加盘根等问题;
（3）设计的防偏磨装置主要通过球头与上下两组定滑轮协调作用，可以实现滑动摩擦变为滚动摩擦，极大降低了摩擦系数的同时减少了光杆径向摩擦力，特别是目前机械调偏，靠外力强行增加光杆偏移量（最大值19mm，解决最大偏移角度约10°），由于偏移角度方向与光杆位移方向不统一，不能很好解决对中问题。但是防偏装置通过球头与导向滑轮共同作用，不仅减少了径向磨阻、径向偏移量的同时还增加了调偏角度可达到21°左右。
（4）由于调偏装置的作用，此密封装置可以实现加普通油田用盘根就可以延长密封周期5倍以上，如果使用颗粒等特殊密封材料最多可以实现加盘根周期提高10倍以上。
（5）设计的断杆防喷装置，主要通过空心球与球坐密封原理来实现防喷功能，不影响油井正常生产的同时可以避免因光杆断脱而造成环境污染。
（6）设计的封井阀装置，主要是通过锥型齿采用齿轮传动工艺，通过单向控制就可实现停井密封功能，操作方便可靠，对比普通盘根盒双向调整费时费力，具有极大优越性。
5、现场应用：
目前此装置在大庆油田、吉林油田应用了大约3000多套，现场解决了井口不对中导致偏磨问题和抽油机不对中导致偏磨问题，应用效果较好。
结论：
⑴该工具结构设计合理，工作可靠，易于加工。
⑵为解决因井口不对中而导致加盘根困难找到了一种解决途径，为广大科研工作者从另一个角度提供了解决问题的思路。
参考文献：
[1] 万仁博，采油工程手册，北京 石油工业出版社，2000。
[2] 曲占庆，采油工程基础知识，北京 石油工业出版社2001
作者简介：马雪良（1981.10-），男，大学本科，工程师，主要从事采油工艺技术研究。
