煤層氣抽油機井光桿密封材料研究

馬馳原

摘 要：煤層的開發效率是社會經濟建設以及基礎建設最根本的動力之一，為了能夠保證我國經濟建設可以穩定持續地提升，最關鍵的就是保證發展動力十足，因此，重視煤層建設至關重要。本文論述的主要內容就是煤層氣抽油機井光桿密封材料的應用情況，根據實際應用情況，希望能夠分析出光桿密封材料的特性以及應用局限性，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用效率，從而幫助越來越多的煤層能夠得到合理的開發和利用。

關鍵詞：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，能夠給我國煤層開發團隊以及材料應用團隊提供幫助和參考，使得未來煤層的開發和利用更加有保障。隨著時代和技術的進步，越來越多的新新事物出現在人們的視野中，而光桿密封材料的應用就是科技進步的體現。目前應用在煤層開發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光桿密封材料的應用就是為了保證應用于煤層氣開發的材料更具有保障，從而提升煤層氣的產量。

一、盤根盒噴水原因分析

隨著時代的進步，應用在各行各業的能源物質與日俱增，正是如此，煤層氣開發就變得越來越重要，更是受到了國家的關注。而開采煤層氣的關鍵就在于采用合理的方式，本文論述的內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，而這個過程就是本文論述的重點。

在論述煤層氣抽油機應用效果之前，首先分析探究的內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。之所以會出現盤根盒噴水現象，相關研究部門概括為三方面的問題，第一就是光桿受損導致，第二就是密封材料應用效率差而導致的問題，最后原因就是排水管道出現問題。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候，應該具體情況具體分析，這樣才能夠保證得到最本質的情況，從而可以從根本上解決目前存在的煤層氣抽油機應用效率差的問題。

要想真正實現煤層壓力的降低，最根本的就是保證抽油機排水能力能夠比地層供水能力強很多，而實現能力的提升，最主要的方式就是強化排采強度。在實際操作工作中，有許多不同的方式能夠實現排采強度的提升。如果使用的排采設備不發生變化，就應該將沖次速度提升，使得光桿密封材料的強度有所增加，從而降低材料的性能。如果出現產水量增加的問題，那么就會導致管道結垢加重。總而言之，噴水最主要的問題就是導致抽油機適應效率降低的關鍵，因此，在實際研究工作中，一定要重視噴水問題的控制，只有這樣才能夠保證抽油機的應用效率。

二、 盤根的密封原理及存在問題

1. 盤根盒的密封原理

根據目前我國在煤層氣開采工作中使用的盤根盒應用情況研究結果可知，密封原理主要是利用光桿將盤根盒之間存在的縫隙填滿，這樣就能夠實現密封的目的。所以，光桿密封材料的密實度直接影響到盤根盒的密封效果，而效果如何又會直接影響到抽油機的應用效果。

2.密封材料盤根主要存在以下問題

為了更好地幫助相關部門能夠應用到密封效果最好的抽油機，幫助煤層氣產量可以有所提升，最關鍵的就是分析目前市場上應用于盤根盒密封材料的主要問題有哪些：（1）市場上存在的盤根形狀不太合理，這樣就會增強抗擠壓能力，降低抗磨損能力，從而會縮短密封時間。（2）目前市場上制造的盤根材料主要是丁腈橡膠，而這個材料耐熱性十分差，導致彈性補償性能不強，從而不能夠達到理想的工作狀態。（3）在盤根應用過程中，光桿是時刻處于上下運動的狀態，而光桿運動就會出現磨損情況，久而久之就會影響密封效果。（4）盤根最主要的缺陷就是應用固態橡膠制品，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

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、固體雜質和光桿運動的共同作用下，很容易磨出橡膠碎屑，材料缺失，導致密封性能喪失。

光桿在盤根中的上下往復運動，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，導致密封效果缺失。

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，彈性優異，耐磨耐熱耐腐蝕，韌性強，不容易磨破，吸水后具有膨脹性，形變性好，吸水擠水性能好，不易產生靜電。布料中的水分能保持在一個平衡狀態，隨光桿運動擦拭光桿表面，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，布料在運動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固定值，在光桿上下運動過程中，前半個沖程松懈的布料隨光桿做滾動摩擦，到后半個沖程布料堆積起來之后形成滑動摩擦，大大降低布料的磨損程度。光桿上、下沖程運動中，布料在盤根盒中的形態變化。

新安裝的布料由人工擠壓，比較均勻。以一個沖次為例：當光桿上沖程運動時，由于摩擦力作用，布料隨光桿向上滾動，上部布料的緊密程度增大，布料對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。當光桿下沖程運動時，由于摩擦力作用，布料隨光桿向下滾動，下部布料緊密程度增大，布料對光桿的擠壓力增大，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。整個沖次布料吸水后膨脹，對光桿形成360o擠壓應力，又增加了密封效果。

四、使用效果對比

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任公司臨汾分公司煤層氣排采井上進行了加裝試驗，單次作業密封時長明顯增加，有效遏制了盤根盒噴水的問題，改善了井場工作環境，減少了污染耕地問題，節約了生產成本，減輕了工人的勞動強度，提高了開機時率，也不再限制排采強度，具有良好的推廣前景。

五、結束語

通過全文的論述，我們能夠對煤層氣井的開發和建設有了更新的認識，正是由于我國在開發和發展煤層氣井的時候用到煤層氣井抽油機，所以，重視抽油機的工作效率，保證煤層氣的產量才是重中之重。而本文詳細探究的內容就是影響煤層氣井抽油機密封效果最主要的材料的應用情況，希望能夠得出最合理的方式來提升煤層氣井抽油機應用效率。正是由于光桿密封材料經過改造之后能夠得到更好的應用效果。所以說，相關研究部門應該重視對光桿密封材料的研究，強化改造工藝，使得煤層氣井抽油機的應用效率能夠得到本質的改善，從而降低能源消耗，保證材料的合理應用，最終可以有效促進社會和經濟效益的提升，保障相關企業的經濟利益。

參考文獻：

[1] 倪小明，蘇現波，張小東.煤層氣開發地質學.化學工業出版社.2010-1-1.

[2] 面料成份大全.中國服裝采購網整理編輯.2007-2-6.

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