淺析一種桿體密封膠套剝落裝置的設計

明曉峰

【摘 要】在石油勘探及生產施工設備中，有各種往復和旋轉機械，這些設備在工作運行中必須要求有可靠的密封。在這些設備材料中，如各種液壓缸、抽油桿、壓縮機、油路、氣路、水循環及往復泵等等，都是需要在密封狀態下工作的，其中，旋轉和伸縮往復運動器件的密封最常見。密封是需要方法和措施的，密封材料在經過一段時間的運行后其密封性能就會降低，這時就需要更換，其更換在多數情況下還需要人工剝離，這就嚴重降低了工作效率，造成人工成本增加。針對此問題，本文探討一種膠套自動剝落裝置的設計。

【關鍵詞】密封;更換;剝離;創新;設計

在油氣生產中，抽油桿是抽油機井的細長桿件，它上接光桿，下接抽油泵起傳遞動力的作用。抽油桿材質一般是低碳合金鋼經過調質處理，在油管內用內螺紋箍一根根連接起來一直延伸到地下油層處的活塞上，通過往復運動來泵油。抽油桿上面的光桿是為實現抽油桿與懸繩器之間的連接而特制的一種“抽油桿”。因為其處于抽油桿的最上部，受力最大，所以光桿的直徑比抽油桿直徑要大，鋼的級別要高，表面更光滑。光桿的外面包繞膠套，膠套的作用就是密封。在長時間連續往復運動下，膠套自身就會磨損，磨損后自然就降低了其密封性能，一旦出現這種情況就要更換。

1.常規剝離膠套的操作

以油氣勘探生產為例，光桿的主要作用是：

（1）與盤根盒中的盤根組合，密封井口，防止油、氣、水泄漏;

（2）實現抽油桿與懸繩器間的連結過渡;

（3）完成示功圖測試;

（4）實現井口的各種操作

在實際應用中，為了防止光桿往復運動發生偏磨造成油氣泄漏，往往使用密封膠皮隨抽油桿任何方向的偏移而偏移，從而克服關閉不嚴而產生泄漏的問題，實現抽油桿光桿和放噴盒的密封。膠皮在經過一段時間的往復防偏移運動后，其自身的密封性就會降低，而要繼續使用就必須修復。目前，抽油管密封膠皮的修復主要依靠人工，即通過人為利用刮削器將損壞的密封膠皮剝離，然后再套接新的膠皮替代。

在這種操作中，存在著以下幾個方面的問題：

①人工操作占用勞動力資源，不利于生產運行中的降本增效經營;

②人工剝離精度低，往往造成重復勞動，降低了工作時效;

③人工剝離控制間隙難度大，易造成光桿摩擦受損，降低了材料使用壽命;

④人工剝離速度慢，不利于提升工作效率;

⑤手持剝離利器往復循環操作，刮削作業不安全;

⑥人工操作不利于現場作業標準化的建立;

⑦人工操作不利于企業創新創效，無法徹底擺脫“低、老、壞”的作業模式。

鑒于上述存在的問題，創新設計一種膠套自動剝落裝置。

2.膠套剝落裝置的創新設計

創新設計的膠套剝落裝置由支撐、操作臺、導管、升降臺、電機、荊輪、夾持切削架、導板及電控等組成，材質優選不銹鋼制：

⑴支撐。支撐采用工字型，為操作臺提供操作空間;

⑵操作臺。操作臺臺面搭建在支撐上，螺絲固定可拆卸;

⑶導管。導管為一撐起橫臥圓管，在操作臺中間末端，為需要剝離的桿件提供疏導空間;

⑷升降臺。升降臺為荊輪高度調節提供操作平臺，可提升高度變。升降臺的升起通過插接槽鋼實現，內槽鋼和外槽鋼的中間縱向開槽，提拉內槽鋼延伸高度變化，中間開槽螺絲固定;

⑸電機。電機通過鏈條帶動荊輪轉動，電機通過底座螺絲固定在操作臺面上;

⑹荊輪。荊輪有支撐底座，中間齒輪通過鏈條和電機齒輪聯動。荊輪的中間是凹槽，為外桿提供卡座空間。電機帶動荊輪轉動，荊輪兩側的咬合齒帶動需要剝落膠套的外桿前行。荊輪有上下兩個，對口咬合，上部荊輪懸吊在升降臺上，根據外桿的粗細可隨升降臺進行高度調整，并通過滑道可實現前后移動，螺絲固定。

⑺夾持切削架。操作臺上水平分布兩個管狀切削架，切削架的下部車絲扣，絲扣旋入內車螺紋的套管中，套管和底座焊接，螺絲固定在操作臺的前部，通過旋入的多少實現切削架高度調整，背帽固定。切削刃桿為方鋼，前部開口，開口腔內安裝有圓形切削刃，隨著外桿的前行，兩側切削刃將膠套剝離。切削刃和膠套的接觸松緊通過背帽調整，調整好后旋緊。調整背帽也可變化切削刃的高度。兩個切削刃位于上下荊輪對接口的中間。

⑻導板。導板為一長方形鋼板，中間開縱向滑槽，滑槽正對上下荊輪和切削刃的中間。導板為需要剝離膠套的外桿提供限位空間，防止外桿在橫向和縱向上偏離輸送軌道。導板插接到操作臺上的插槽中。

⑼電控。在支撐的側面設計一塊掛板，掛板用于放置控制電機的電控開關。

在具體的操作中，將需要剝離膠套的外桿通過導板放入到上下荊輪對接形成的凹槽空間中，調整夾持切削架使切削刃切入膠套中，啟動電機，荊輪在旋轉中帶動外桿前行，然后進入正對其中的導管中，此時，膠套已經得到了自動剝離。整體設計如圖1所示。

圖1 桿體密封膠套剝落裝置

創新設計的密封膠套剝落機裝置實現了以下功能性應用特點：

（1）解決了長期人工操作占用勞動力資源的問題，有利于生產運行中的降本增效經營;

（2）機械剝離精度高，消除了重復勞動發生，提升了工作時效;

（3）機械剝離控制間隙難度小，不易造成桿件摩擦受損，延長了材料使用壽命;

（4）機械剝離速度快，有利于提升工作效率;

（5）機械剝離不受人工干預，刮削作業更安全;

⑹機械化操作有利于現場作業標準化的建立;

⑺機械操作利于企業創新創效，為徹底擺脫“低、老、壞”的作業模式提供了硬件條件。

3.結束語

創新設計的桿體膠套自動剝落裝置在石油勘探及生產施工設備中可廣泛應用，降低了人員勞動強度，提升了工作效率，具有設備設施創新改進的先進性。