更換光桿密封圈套件的研制及密封技術

范 明于清臣欒妮娜

1.中原油田 采油五廠新疆項目部 （河南 濮陽 457001）2.中原油田 石油機械構件總廠 （河南 濮陽 457001）

更換光桿密封圈套件的研制及密封技術

范 明1于清臣1欒妮娜2

1.中原油田 采油五廠新疆項目部 （河南 濮陽 457001）2.中原油田 石油機械構件總廠 （河南 濮陽 457001）

中國石化、中國石油等企業多把“三標”活動（標準化班組、標準化崗位、標準化現場）做為推進基礎工作的一種重要手段，而抽油機井盤根更換與維護過程，將對油井生產時效與石油開采現場的標準化工作產生直接影響。因此，怎樣把盤根更換與維護過程的時間進行縮短的同時又變的安全可靠，成為采油現場值得研究、總結和推廣的重要課題。

常規更換光桿密封圈的現狀

1 井口類型與現場操作環境的差異

（1）抽油機生產現場多數無操作臺，操作人員只能站在生產閘門或生產管線上，且離地垂高在60～180cm之間。

（2）耐壓級別在 5～25MPa之間。

（3）環境、工作溫度在-40～95℃之間等。

2 現場更換盤根的現狀

（1）主要工具：600mm 管鉗、250mm 扳手、300 mm螺絲刀、盤根切刀或300mm鋸條各一把，鐵絲一段，適用膠皮盤根5～6個、黃油等。

（2）主要操作步驟：①順時針把所用盤根切成一道 30°～40°切口； ②把驢頭停在接近下死點 30～40cm處，剎車、斷電；③關閉膠皮閘門并調整使光桿處在中心位置；④卸掉密封盒上壓蓋并取出法蘭（盤根壓帽），用鐵絲兩頭彎成掛鉤，吊在懸繩器上（圖1）；⑤取出舊盤根；⑥用螺絲刀下壓加入涂上少許黃油的新盤根，且切口之間錯開120°～180°；⑦上好壓蓋，開膠皮閘門，送電開井并做好檢查、記錄數據等。

（3）現場其他事項：①多數情況一人操作、一人監護；②遇到出砂井，驢頭必須停在上死點時，由于無法用鐵絲懸掛盤根壓帽和壓蓋而影響操作，必須另加一人托住盤根壓帽和壓蓋；③當膠皮閘門密封失效時，需倒流程泄壓。

3 常規更換盤根操作的缺點

（1）在上述操作②、④項步驟中，對于易出沙井，為了防止沙卡，活塞與泵筒摩擦力增大而造成泵筒擦傷和光桿下行不同步，必須將驢頭停于上死點時，盤根盒的壓帽無法懸掛于懸繩器上，給更換盤根帶來困難；再者是，“把驢頭停在接近下死點30～40cm處”的限制，致使停機次數至少在一次以上的停機操作，因而會使設備磨損的同時延長操作時間。綜合這兩個方面，在更換盤根時，由于停機不能停到合適位置，而被動地增加一名操作人員，采用手托壓蓋、壓帽。由于操作不便和手力疲勞，會造成盤根盒壓帽脫落砸傷手、懸繩器過低容易碰頭 （當停機在下死點時）等事故。不僅浪費了人力和時間，給安全操作帶來了隱患。

（2）在上述操作⑥項目步驟中，在向盤根盒內加入新盤根時，由于光桿和盤根盒內壁的環形空間有限，涂上黃油的盤根在壓入底部過程中，一點點逐步壓入。由于用的是平口起子，操作存在以下問題：①由于起子口較為鋒利，易對膠皮盤根造成損傷；②由于下壓力不均造成起子滑動，導致人身重心傾斜，造成人身歪倒或失去平衡跌落；因此操作起來有安全風險和加入進程較緩慢。

更換光桿密封圈套件的研制與應用

針對上述更換盤根操作步驟中，受油井生產現場條件和工具的影響，存在的問題，采油一線技工集思廣益，從解決現狀存在的問題為突破口，以安全、規范操作的角度，發明了結構簡單、經濟耐用的“盤根盒壓帽防掉卡”、“盤根快推器”盤根快速更換套裝工具，并在生產現場取得成功試驗、應用。

1 “盤根盒壓帽防掉卡”的結構（圖2）

①把直徑為32mm、長度為100mm的鋼管分成兩半；②任一接口處焊上合頁結構；③另一接口處焊上帶有蝶形螺帽的活動螺絲；④在兩個鋼管內弧面各粘上一塊寬30mm、高80mm、厚度在5mm左右的膠皮。

2 “盤根快推器”的結構（圖3）

①用長22cm、φ48mm鋼管縱向割除1/3，以順利通過光桿為準，并在橫截面形成一個“C”型，把“C”型下端打磨平整，已達到和膠皮盤根上平面充分接觸為準；②在上部兩旁各焊接一個10cm長的手柄。

表1 膠皮盤根與舊皮帶的使用比較表

3 更換盤根套件的應用

①把抽油機懸繩器停在盤根密封盒40cm以上任一位置；②關閉膠皮閘門并調整使光桿處在中心位置；③卸掉密封盒上壓蓋并取出法蘭（盤根壓帽）并用一只手拖住，另一只手把“盤根盒壓帽防掉卡”打在不影響操作、不碰頭的位置，順勢擰上螺絲，以阻止壓蓋與壓帽下滑（圖4）；④取出舊盤根；⑤手握“盤根快推器”手柄，開口朝外，跨入光桿和密封盒壁環形空間，左右換位下推加入涂上少許黃油的膠皮盤根（圖5）和盤根材料取代物（下面另有介紹）；⑥摘掉“盤根盒壓帽防掉卡”；⑦上好壓蓋，開膠皮閘門，送電開井并做好檢查、記錄數據等。

密封材料的改進

光桿密封圈，是密封光桿運動時密封盒與油井聯通的動密封件，密封件磨損后油井內的壓力就會攜帶井中的油氣從密封盒處溢出，污染井口或井場。而影響密封盒密封的因素，除井口對中、密封盒耐壓等級、生產壓力、輸油管線長度、油質、油溫和環境溫度外，而盤根材質的適用、耐磨性能起到重要作用。

常規下多用膠皮盤根和牛油盤根，但當遇到高礦化度或稠油以及上述超常影響因素時，常規盤根的密封性能變得甚微，頻繁的更換盤根，極大地影響了崗位勞動強度和油井工作時效，嚴重的油井盤根更換時間段小于30h,遠低于平均約500h更換周期。

1 盤根密封材料的選材

針對常用膠皮盤根的不足，中原油田采油五廠新疆項目部、塔河油田一線技工，通過長期以來的共同摸索與嘗試，總結經驗、就地取材，以常用Φ28mm光桿為例，把更換下來的“V”型舊傳動帶做為部分盤根取代物，和膠皮盤根復合適用，取得了很好臨場效果。

2 盤根取代物（舊皮帶）的用法

舊皮帶的取材有2種方式：（①把皮帶繩直接按寬度為3～4mm從皮帶上撕下來，長度在10～15m之間，并擬稱之為“軟料”，使用時，先預留出15cm的繩頭，以斜向交錯纏繞在光桿之上，厚度與膠皮盤根相當，高度與2～3個膠皮盤根厚度相當，形狀如直立的雞蛋，收成死結即可；②把一根舊皮帶以30°～40°切口截成 30～35cm 小段，并擬稱為“硬料”。

使用時順時針卷壓入密封盒環形空間。舊皮帶的加入方法有3種：①對于油液組分“硬水”（氯化鈣型）、堿性水（碳酸氫鈉型）含量偏高的井，可采用密封盒底部墊上兩個膠皮盤根 “＋”“軟料盤根”“＋”上壓2～3個膠皮盤根的組合；②對于黏度大于50mPa·s、20℃環境密度大于0.920時的井，可采用可采用密封盒底部墊上兩個膠皮盤根 “＋”“硬料盤根”“＋”1～2個膠皮盤根的組合；③針對多種疑難性的油井，可采用底部墊上一個膠皮盤根“＋”“硬料盤根”“＋”“軟料盤根”“＋”1 個膠皮盤根的復合組合，定能大幅度改善密封性能的效果。膠皮盤根與舊皮帶的使用比較，如表1所示。

現場綜合應用效果評價與取得的效益

1 應用效果評價

（1）“盤根壓帽防掉卡”、“盤根快推器”盤根快速更換套裝工具，從2009年上半年的研制、改進，后經中原油田LC7、塔河油田TK122H、TK110H等20余口井的應用實踐，該項的正式單人操作時間在20min（行業標準）的基礎上，減少 4～5min。 “盤根壓帽防掉卡”的使用，解決了密封盒壓蓋、壓帽“掛不上”、“掉下來”的限制與不安全因素；“盤根快推器”的使用主要是加大膠皮盤根下壓過程中，施力點的接觸面積，能夠快速順利把盤根交錯壓入底部。

（2）盤根取代物（舊皮帶）的應用，對于原來密封性差的井，盤根更換周期從180h，平均延長到300h不等，有效降低了盤根更換的次數。

2 取得的效益

（1）縮短了更換盤根操作時間。以前更換盤根由于盤根盒壓帽懸掛與懸繩器或者一人用手推起，即浪費人力和時間又不安全，操作時間在18min左右，而使用了 “盤根快速更換套裝工具”就可以在13～15min之內完成，平均每口井可節約盤根加入實踐3～5min。

（2）減少了停機時間，更換盤根的周期得到了延長，抽油機生產時間相對增多，產量相對增加。

（3）操作變得安全可靠。

（4）使盤根一次性整體下壓到盤根盒底部，避免了因盤根過緊下壓不到盤根盒底部位置，必須將盤根壓帽上緊，再松開加盤根的問題。

（5）以舊皮帶取代了膠皮盤根，以每次節約3～4個為例，每次節約40元，每口井按每年加12次盤根計算，年節約材料費用不低于500元，降低了生產材料成本。

結 論

（1）更換盤根套件工具結構簡單、小巧、經濟耐用，批量生產成本30元左右。

（2）更換盤根套件工具和盤根取代物（舊皮帶）的綜合應用，操作簡便、安全高效。

（3）改變了以往常規更換盤根操作步驟的變革，能更好的為操作與油井生產服務。

（4）節約了人力資源、降低了勞動強度。

（5）減少了環境污染、推進了清潔生產方式、提高了采油生產現場管理水平。

范明（1971-），男，采油高級工，現主要從事采油現場技術操作與研究工作。

??萍

2010-02-10