液压及密封技术在石油机械中的应用与探讨

饶冬冬

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

最近几年我国工业化水平逐渐提升，石油机械领域也得到相应的发展，这主要是由于工业运行需要石油的支持，因而促进石油开采行业的繁荣。石油开发程度越高，与石油有关的产品也越多，石油类型也相应的发生变化[1]。以往的石油机械工业领域中设备的径向密封圈需要在长期摩擦的状态下工作，由于自身材质的问题，不可避免地会发生受热变形满最终形成理化吸附膜，吸附在设备上，使得设备无法正常运行。在设备运行的过程中，较快的运行速度会增加磨损程度，降低石油机械的利用率。为了能够满足现代社会的生产需求以及先进的液压密封技术发展，在相关领域研究过程中，需要对传统设备进行改进，提升石油工业的发展水平[2]。

1 液压及密封技术的重要性

液压和气动技术水平的不断提升带动着机械密封技术的发展，机械密封根据国家相关标准规定，至少包含一对与旋转轴线呈垂直状态的端面，且在流体压力和补偿机构弹力及辅助密封的协助下，构成防止流体泄漏的装置。石油机械密封结构有很多，常见的如图1所示：

图1 机械密封装置示意图

在国内外活塞密封技术已经被广泛应用，且取得较好的成果。活塞密封技术分为两种：其一是需要特定介质的协助，密封件在压力下被挤压，这种方式可以产生径向力，实现密封效果。但是运用这种方式存在一定的缺陷，如密封唇容易发生磨损，并且一旦出现损坏，则密封效果就无法保障；其二是需要采用橡胶材料支撑的密封圈，通过橡胶圈自身的弹力发生形变进而产生径向压力，达到密封的作用。这种方式的密封原理就是利用活塞在工作时通过对其施加预紧力，使得密封圈发生弹力变形，从而产生径向力，橡胶密封圈就能与汽缸壁紧密接触，实现密封。采用这种方式的缺陷时摩擦会发生大量的热，这些热量无法散发，就会聚集中密封环中，使得橡胶环发生磨损，加速老化，影响使用寿命[3]。

液压系统的存在能够有效调节和改善大型机械设备的制动系统、基本操作以及举升功能，这主要是取决于密封件在液压设备中是否能够正常发挥作用。为了保障石油机械设备的安全可靠运行，首先要做的就是确保液压设备的安全性和稳定性，此外还需要石油机械设备的密封性能达到良好的状态。在设备运行的过程中，一旦石油机械设备密封性发生变化，则会影响整个设备的性能，甚至还会影响使用安全。石油机械设备的漏油问题、密封问题都是造成资源浪费、环境污染的重要因素，也是石油设备内部损坏、缩短使用寿命的致因。故为了能够将石油机械液压设备的性能充分发挥出来，可以通过合理采用液压密封技术实现设备的密封性能[4]。

2 液压技术在石油产业的应用

2.1 应用于制动层面

石油机械设备在正常使用运转的过程中，液压技术和机械内部之间的互相配合程度是决定最终液压结果的重要因素，特别是机械设备中的变速箱，要求与液压技术的配合程度较高。变速箱能够帮助设备在运行过程中实现换挡的操作，而在石油机械设备中，变速箱能够有效降低工作人员的劳动量，而在这个工作中，液压技术的作用时提高变速箱的性能、保障运转动力。

2.2 应用于行走层面

合理采用液压技术能够在一定程度上降低设备运转对机械的损耗，虽然很多机械设备自身都配备液压装置，帮助设备在满载状态下运转，降低设备的损耗。但是液压技术的使用还能增加行走层面的机械控制灵活度，提升设备行走的水平和性能，使得机械设备的功能发挥大最大化。

2.3 应用于工作装置层面

对我国现阶段的石油机械设备分析可以看出，大部分机械设备都具备完整的设备装置，包括液压传动检测系统。液压技术的传动功能能够将其推向市场中，并且还能促进其发生。在石油机械设备中采用液压技术，能够在完成工程项目的同时，还能尽量减少对设备的损耗，节约成本，具有一定的经济性。

3 密封技术在石油机械中的应用

3.1 密封技术在螺旋防喷器中的应用

最近几年石油行业中的欠平衡钻井技术逐渐应用于人们的生活中，该项技术中最为关键的设备就是螺旋防喷器。欠平衡钻井中螺旋防喷器主要就是运用环形胶芯实现自封，被广泛运用于石油行业中。在采用该项技术时，最终结果的影响因素主要就是转承包和钻杆密封结构的使用寿命，故相关工作人员必须将这两个结构的使用作为重点控制对象。但是就目前运用过程而言，相关研究人员在二者中，对钻杆密封结构的重视程度相对较高，而忽略转承包的重要性，这样就会使得该技术功能的发挥效果受到影响。这种问题的有效解决方式就是采用流体动压径向密封技术，能够在很大程度上提升使用效果。

3.2 密封技术在螺杆泵采油系统中的应用

在石油领域中比较常见的地面机械驱动就是螺杆泵采油系统，该系统是通过光杆旋转带动螺杆泵采油系统的抽油杆，使其发生联动反应，实现井下作用。但是就目前的应用效果分析，螺杆泵采油系统在具体运用过程中存在一定的不足，如光杆动密封采用的密封方式不佳，对该设备的维修工作增加较大的难度，还会影响周围的生态环境。而解决这些问题的方式就是采用密封轴机械密封系统，在光杆和驱动装置之间的动密封系统中增加了中间部件密封轴，将光杆和驱动装置之间的动密封转变为光杆和密封轴之间的静密封和密封轴与驱动装置之间的动密封，通过合理的参数设计，达到预定的密封要求，提高整个系统的操作灵活性。

3.3 密封技术在冲管总成中的应用

通常而言，冲管的下部分与中心管中的密封介质必须是钻井液，利用密封实现联动，使得冲管的耐高压性能与耐破损性能得到充分的发挥。冲管是水龙头的一部分，其使用寿命和性能是影响整个水龙头系统的重要因素。如果在实际操作过程中，采用传统的密封技术进行工作，不仅无法保障冲管的使用寿命，也无法保证密封质量。密封技术是能够有效解决这些问题的有效方法，故在冲管总成中采用密封技术会提升冲管密封性能，延长系统的使用寿命[5]。

4 合理运用液压密封技术的建议

4.1 规范机械操作流程

石油机械设备在实际运用过程中，需要工作人员按照相应的使用操作说明以及实际情况对设备参数进行调节，如果操作不当或者调节失误，则会影响设备的正常使用，甚至还会发生严重的安全事故，威胁人身安全和经济效益。故为了避免发生这样的问题，操作人员在进行工作之前，要经过针对性地培训，实习掌握设备的使用操作说明，确保在操作过程中不会出现失误或者暴力操作等。通过合理规范石油机械设备的操作流程，能够保证机械设备的内部系统，延长设备的使用寿命。除此之外，在采用液压密封技术时，还需要根据实际情况科学选择液压油用量和内部气量，避免用量不当造成设备损坏。

4.2 定时定期地对石油机械装置进行清洁

定期对石油机械设备进行清洁，能够有效防止设备在运行过程中固体杂质进入到设备内部影响设备的使用安全，还能避免液压系统出现管道堵塞。一般来说，液压系统不清洁的主要原因就是液压系统中含有杂质，并且石油企业没有重视对机械设备的定期清洁工作。故在石油机械设备日常管理过程中，需要制定相应的机械检修和维护制度，定期对设备进行清洁，液压油类型、油温、流量等方面都要制定相应的管理制度，同时还要保证定期对设备进行彻底清理。在对机械设备进行清理时，不仅要对设备外部进行维护，内部也要重点养护，避免杂志进入系统，影响设备运行。

4.3 科学选择液压介质

石油机械设备液压系统中的主要介质就是液压油，其作用就是提升设备运行的软化度和密封程度，同时也能真能抢传动的功效。液压油类型的不同，会与液压系统也会产生不同的效果，如果液压油选择不当，则会影响整个液压系统的安全运行，而长期使用不合适的液压油，则整个设备很有可能会损坏，影响使用安全。因此在石油机械设备运用过程中，相关的工作人员要根据设备的使用说明，合理科学选择液压机制，这样才能有效保障设备的功能充分发挥出来，设备也能安全稳定地运行。在这个过程中还需要注意选择液压油时，避免选择混合型液压油，因其包含很多化学元素，性质不稳定，在使用过程中会在某一个状态下，内部发生化学反应，影响石油机械设备的液压功能。

4.4 使用多元化密封技术

石油机械设备有很多不同的类型，针对不同类型的机械设备也是需要不同的液压密封技术。目前我国石油领域中比较常见的石油机械设备为旋转防喷器，其中膨胀胶囊可编程控制式与环形胶芯自封式是该设备运用的旋转防喷器。这种设备在进行工作时，钻杆密封结构与承载包的使用寿命会直接影响该设备的使用效果，因此研究人员通常都是将研究重点放在该方面，而忽略了转承包，而整个设备的密封性就会无法保障，故要想解决这一问题，就需要采取流体动压密封圈技术，提高设备的密封性能和液压性能[6]。除此之外还会有一些地面机械设备，螺杆泵采油系统，该系统运用范围较为广泛，具有较好的通用性，主要工作原理就是利用光杆的旋转带动抽油杆的运动，通过抽油杆的联动实现整个系统的工作。光杆动密封是该系统的主要密封方式，但是在实际运用的过程中，非常容易对环境造成污染，且出现故障维修较困难。为了有效解决这样的问题，可以对液压密封技术进行改进，如光杆密封组合，在光杆密封的位置安装衬套，采用两个动压密封圈，起到润滑的作用。这样不仅能够降低对环境的影响，加强石油机械的密封效果和性能，还能在一定程度上提升石油企业的经济效益。

5 结语

为了提升石油的供给质量，我国对石油开采技术进行不断地研究，已经取得很多较好的成果。在石油工业发生过程中，传统的石油机械设备需要长期保持工作状态，设备在这样的工作强度下，很有可能会造成磨损而发生故障，影响开采效率。液压机密封技术就是解决这样问题的有效方式，工作人员要根据实际情况选择正确合理的液压密封技术，提高设备运行效率和安全性，进一步促进我国石油产业的发展。