煤層氣抽油機(jī)井光桿密封材料研究

馬馳原

摘 要：煤層的開發(fā)效率是社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)以及基礎(chǔ)建設(shè)最根本的動(dòng)力之一，為了能夠保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)可以穩(wěn)定持續(xù)地提升，最關(guān)鍵的就是保證發(fā)展動(dòng)力十足，因此，重視煤層建設(shè)至關(guān)重要。本文論述的主要內(nèi)容就是煤層氣抽油機(jī)井光桿密封材料的應(yīng)用情況，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，希望能夠分析出光桿密封材料的特性以及應(yīng)用局限性，這樣就可以保證日后使用該材料過程中能夠有效地提升應(yīng)用效率，從而幫助越來越多的煤層能夠得到合理的開發(fā)和利用。

關(guān)鍵詞：煤層氣 盤根盒 光桿 密封填料 棉紡織品

希望通過本文的論述，能夠給我國(guó)煤層開發(fā)團(tuán)隊(duì)以及材料應(yīng)用團(tuán)隊(duì)提供幫助和參考，使得未來煤層的開發(fā)和利用更加有保障。隨著時(shí)代和技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的新新事物出現(xiàn)在人們的視野中，而光桿密封材料的應(yīng)用就是科技進(jìn)步的體現(xiàn)。目前應(yīng)用在煤層開發(fā)工作中的方式和材料仍然存在局限性，而研究煤層氣抽油機(jī)光桿密封材料的應(yīng)用就是為了保證應(yīng)用于煤層氣開發(fā)的材料更具有保障，從而提升煤層氣的產(chǎn)量。

一、盤根盒噴水原因分析

隨著時(shí)代的進(jìn)步，應(yīng)用在各行各業(yè)的能源物質(zhì)與日俱增，正是如此，煤層氣開發(fā)就變得越來越重要，更是受到了國(guó)家的關(guān)注。而開采煤層氣的關(guān)鍵就在于采用合理的方式，本文論述的內(nèi)容就是采用抽采煤層水方式來降低煤層壓力，這樣一來就能夠使得甲烷從煤層孔隙和煤層水中解析出來，而這個(gè)過程就是本文論述的重點(diǎn)。

在論述煤層氣抽油機(jī)應(yīng)用效果之前，首先分析探究的內(nèi)容是盤根盒噴水的原因，而分析盤根盒就是在分析煤層氣抽油機(jī)密封不夠的最根本原因。為了降低煤層壓力，目前使用的主要方式就是將水力壓裂中注入多量的清水河壓裂液，這樣一來就能夠保證煤層中含有高礦化度的煤層水，從而確保煤層壓力能夠有所降低，使得煤層氣可以有效抽出。之所以會(huì)出現(xiàn)盤根盒噴水現(xiàn)象，相關(guān)研究部門概括為三方面的問題，第一就是光桿受損導(dǎo)致，第二就是密封材料應(yīng)用效率差而導(dǎo)致的問題，最后原因就是排水管道出現(xiàn)問題。而不同原因引起的的問題又是各有千秋。所以，在分析具體問題的時(shí)候，應(yīng)該具體情況具體分析，這樣才能夠保證得到最本質(zhì)的情況，從而可以從根本上解決目前存在的煤層氣抽油機(jī)應(yīng)用效率差的問題。

要想真正實(shí)現(xiàn)煤層壓力的降低，最根本的就是保證抽油機(jī)排水能力能夠比地層供水能力強(qiáng)很多，而實(shí)現(xiàn)能力的提升，最主要的方式就是強(qiáng)化排采強(qiáng)度。在實(shí)際操作工作中，有許多不同的方式能夠?qū)崿F(xiàn)排采強(qiáng)度的提升。如果使用的排采設(shè)備不發(fā)生變化，就應(yīng)該將沖次速度提升，使得光桿密封材料的強(qiáng)度有所增加，從而降低材料的性能。如果出現(xiàn)產(chǎn)水量增加的問題，那么就會(huì)導(dǎo)致管道結(jié)垢加重。總而言之，噴水最主要的問題就是導(dǎo)致抽油機(jī)適應(yīng)效率降低的關(guān)鍵，因此，在實(shí)際研究工作中，一定要重視噴水問題的控制，只有這樣才能夠保證抽油機(jī)的應(yīng)用效率。

二、 盤根的密封原理及存在問題

1. 盤根盒的密封原理

根據(jù)目前我國(guó)在煤層氣開采工作中使用的盤根盒應(yīng)用情況研究結(jié)果可知，密封原理主要是利用光桿將盤根盒之間存在的縫隙填滿，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)密封的目的。所以，光桿密封材料的密實(shí)度直接影響到盤根盒的密封效果，而效果如何又會(huì)直接影響到抽油機(jī)的應(yīng)用效果。

2.密封材料盤根主要存在以下問題

為了更好地幫助相關(guān)部門能夠應(yīng)用到密封效果最好的抽油機(jī)，幫助煤層氣產(chǎn)量可以有所提升，最關(guān)鍵的就是分析目前市場(chǎng)上應(yīng)用于盤根盒密封材料的主要問題有哪些：（1）市場(chǎng)上存在的盤根形狀不太合理，這樣就會(huì)增強(qiáng)抗擠壓能力，降低抗磨損能力，從而會(huì)縮短密封時(shí)間。（2）目前市場(chǎng)上制造的盤根材料主要是丁腈橡膠，而這個(gè)材料耐熱性十分差，導(dǎo)致彈性補(bǔ)償性能不強(qiáng)，從而不能夠達(dá)到理想的工作狀態(tài)。（3）在盤根應(yīng)用過程中，光桿是時(shí)刻處于上下運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，而光桿運(yùn)動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)磨損情況，久而久之就會(huì)影響密封效果。（4）盤根最主要的缺陷就是應(yīng)用固態(tài)橡膠制品，不能夠遇水膨脹，這樣就不能起到密封作用。

三、光桿密封材料改進(jìn)

1. 橡膠制品

普通盤根和錐形盤根均為丁腈橡膠制品，具有耐油、耐老化性，但在水、空氣、固體雜質(zhì)和光桿運(yùn)動(dòng)的共同作用下，很容易磨出橡膠碎屑，材料缺失，導(dǎo)致密封性能喪失。

光桿在盤根中的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不論光桿偏向哪邊，最后都形成一邊有壓力一邊無壓力的狀態(tài)，導(dǎo)致密封效果缺失。

2. 棉紡織品

一般的棉紡織品都是混紡布料，不僅成本很低，而且能提高布料的性能，柔軟、光滑、厚實(shí)，彈性優(yōu)異，耐磨耐熱耐腐蝕，韌性強(qiáng)，不容易磨破，吸水后具有膨脹性，形變性好，吸水?dāng)D水性能好，不易產(chǎn)生靜電。布料中的水分能保持在一個(gè)平衡狀態(tài)，隨光桿運(yùn)動(dòng)擦拭光桿表面，保持光桿表面的光滑度，具有持久良好的密封效果。

布料纏繞在光桿周圍，受光桿縱向摩擦，布料在運(yùn)動(dòng)中由于堆積形變作用形成徑向擠壓，兩者之間的壓力始終在一個(gè)固定值，在光桿上下運(yùn)動(dòng)過程中，前半個(gè)沖程松懈的布料隨光桿做滾動(dòng)摩擦，到后半個(gè)沖程布料堆積起來之后形成滑動(dòng)摩擦，大大降低布料的磨損程度。光桿上、下沖程運(yùn)動(dòng)中，布料在盤根盒中的形態(tài)變化。

新安裝的布料由人工擠壓，比較均勻。以一個(gè)沖次為例：當(dāng)光桿上沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力作用，布料隨光桿向上滾動(dòng)，上部布料的緊密程度增大，布料對(duì)光桿的擠壓力也在增大，布料和光桿間的縫隙減小；下部布料緊密程度減小，布料吸水膨脹，起到水封作用，阻礙下部水流上流，起到密封作用。當(dāng)光桿下沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力作用，布料隨光桿向下滾動(dòng)，下部布料緊密程度增大，布料對(duì)光桿的擠壓力增大，而且布料中上沖程吸收的部分水分被擠壓隨排采水排出；上部布料緊密程度減小，吸收下部布料中的部分水，膨脹擠壓下部布料，并且擦拭光桿，保證光桿的光滑度。整個(gè)沖次布料吸水后膨脹，對(duì)光桿形成360o擠壓應(yīng)力，又增加了密封效果。

四、使用效果對(duì)比

2015年12月開始使用棉紡織品作為光桿密封材料在中石油煤層氣有限責(zé)任公司臨汾分公司煤層氣排采井上進(jìn)行了加裝試驗(yàn)，單次作業(yè)密封時(shí)長(zhǎng)明顯增加，有效遏制了盤根盒噴水的問題，改善了井場(chǎng)工作環(huán)境，減少了污染耕地問題，節(jié)約了生產(chǎn)成本，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了開機(jī)時(shí)率，也不再限制排采強(qiáng)度，具有良好的推廣前景。

五、結(jié)束語

通過全文的論述，我們能夠?qū)γ簩託饩拈_發(fā)和建設(shè)有了更新的認(rèn)識(shí)，正是由于我國(guó)在開發(fā)和發(fā)展煤層氣井的時(shí)候用到煤層氣井抽油機(jī)，所以，重視抽油機(jī)的工作效率，保證煤層氣的產(chǎn)量才是重中之重。而本文詳細(xì)探究的內(nèi)容就是影響煤層氣井抽油機(jī)密封效果最主要的材料的應(yīng)用情況，希望能夠得出最合理的方式來提升煤層氣井抽油機(jī)應(yīng)用效率。正是由于光桿密封材料經(jīng)過改造之后能夠得到更好的應(yīng)用效果。所以說，相關(guān)研究部門應(yīng)該重視對(duì)光桿密封材料的研究，強(qiáng)化改造工藝，使得煤層氣井抽油機(jī)的應(yīng)用效率能夠得到本質(zhì)的改善，從而降低能源消耗，保證材料的合理應(yīng)用，最終可以有效促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的提升，保障相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 倪小明，蘇現(xiàn)波，張小東.煤層氣開發(fā)地質(zhì)學(xué).化學(xué)工業(yè)出版社.2010-1-1.

[2] 面料成份大全.中國(guó)服裝采購(gòu)網(wǎng)整理編輯.2007-2-6.

[3] 中石油煤層氣有限責(zé)任公司排采崗位操作卡（試行版）.2013年8月15日.