淺析一種桿體密封膠套剝落裝置的設(shè)計(jì)

明曉峰

【摘 要】在石油勘探及生產(chǎn)施工設(shè)備中，有各種往復(fù)和旋轉(zhuǎn)機(jī)械，這些設(shè)備在工作運(yùn)行中必須要求有可靠的密封。在這些設(shè)備材料中，如各種液壓缸、抽油桿、壓縮機(jī)、油路、氣路、水循環(huán)及往復(fù)泵等等，都是需要在密封狀態(tài)下工作的，其中，旋轉(zhuǎn)和伸縮往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后其密封性能就會(huì)降低，這時(shí)就需要更換，其更換在多數(shù)情況下還需要人工剝離，這就嚴(yán)重降低了工作效率，造成人工成本增加。針對(duì)此問題，本文探討一種膠套自動(dòng)剝落裝置的設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】密封;更換;剝離;創(chuàng)新;設(shè)計(jì)

在油氣生產(chǎn)中，抽油桿是抽油機(jī)井的細(xì)長(zhǎng)桿件，它上接光桿，下接抽油泵起傳遞動(dòng)力的作用。抽油桿材質(zhì)一般是低碳合金鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，在油管內(nèi)用內(nèi)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(fù)運(yùn)動(dòng)來泵油。抽油桿上面的光桿是為實(shí)現(xiàn)抽油桿與懸繩器之間的連接而特制的一種“抽油桿”。因?yàn)槠涮幱诔橛蜅U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(jí)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(zhǎng)時(shí)間連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)下，膠套自身就會(huì)磨損，磨損后自然就降低了其密封性能，一旦出現(xiàn)這種情況就要更換。

1.常規(guī)剝離膠套的操作

以油氣勘探生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)抽油桿與懸繩器間的連結(jié)過渡;

（3）完成示功圖測(cè)試;

（4）實(shí)現(xiàn)井口的各種操作

在實(shí)際應(yīng)用中，為了防止光桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)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(guān)閉不嚴(yán)而產(chǎn)生泄漏的問題，實(shí)現(xiàn)抽油桿光桿和放噴盒的密封。膠皮在經(jīng)過一段時(shí)間的往復(fù)防偏移運(yùn)動(dòng)后，其自身的密封性就會(huì)降低，而要繼續(xù)使用就必須修復(fù)。目前，抽油管密封膠皮的修復(fù)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(gè)方面的問題：

①人工操作占用勞動(dòng)力資源，不利于生產(chǎn)運(yùn)行中的降本增效經(jīng)營(yíng);

②人工剝離精度低，往往造成重復(fù)勞動(dòng)，降低了工作時(shí)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(fù)循環(huán)操作，刮削作業(yè)不安全;

⑥人工操作不利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的建立;

⑦人工操作不利于企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)效，無法徹底擺脫“低、老、壞”的作業(yè)模式。

鑒于上述存在的問題，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種膠套自動(dòng)剝落裝置。

2.膠套剝落裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的膠套剝落裝置由支撐、操作臺(tái)、導(dǎo)管、升降臺(tái)、電機(jī)、荊輪、夾持切削架、導(dǎo)板及電控等組成，材質(zhì)優(yōu)選不銹鋼制：

⑴支撐。支撐采用工字型，為操作臺(tái)提供操作空間;

⑵操作臺(tái)。操作臺(tái)臺(tái)面搭建在支撐上，螺絲固定可拆卸;

⑶導(dǎo)管。導(dǎo)管為一撐起橫臥圓管，在操作臺(tái)中間末端，為需要?jiǎng)冸x的桿件提供疏導(dǎo)空間;

⑷升降臺(tái)。升降臺(tái)為荊輪高度調(diào)節(jié)提供操作平臺(tái)，可提升高度變。升降臺(tái)的升起通過插接槽鋼實(shí)現(xiàn)，內(nèi)槽鋼和外槽鋼的中間縱向開槽，提拉內(nèi)槽鋼延伸高度變化，中間開槽螺絲固定;

⑸電機(jī)。電機(jī)通過鏈條帶動(dòng)荊輪轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)通過底座螺絲固定在操作臺(tái)面上;

⑹荊輪。荊輪有支撐底座，中間齒輪通過鏈條和電機(jī)齒輪聯(lián)動(dòng)。荊輪的中間是凹槽，為外桿提供卡座空間。電機(jī)帶動(dòng)荊輪轉(zhuǎn)動(dòng)，荊輪兩側(cè)的咬合齒帶動(dòng)需要?jiǎng)兟淠z套的外桿前行。荊輪有上下兩個(gè)，對(duì)口咬合，上部荊輪懸吊在升降臺(tái)上，根據(jù)外桿的粗細(xì)可隨升降臺(tái)進(jìn)行高度調(diào)整，并通過滑道可實(shí)現(xiàn)前后移動(dòng)，螺絲固定。

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

⑻導(dǎo)板。導(dǎo)板為一長(zhǎng)方形鋼板，中間開縱向滑槽，滑槽正對(duì)上下荊輪和切削刃的中間。導(dǎo)板為需要?jiǎng)冸x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(dǎo)板插接到操作臺(tái)上的插槽中。

⑼電控。在支撐的側(cè)面設(shè)計(jì)一塊掛板，掛板用于放置控制電機(jī)的電控開關(guān)。

在具體的操作中，將需要?jiǎng)冸x膠套的外桿通過導(dǎo)板放入到上下荊輪對(duì)接形成的凹槽空間中，調(diào)整夾持切削架使切削刃切入膠套中，啟動(dòng)電機(jī)，荊輪在旋轉(zhuǎn)中帶動(dòng)外桿前行，然后進(jìn)入正對(duì)其中的導(dǎo)管中，此時(shí)，膠套已經(jīng)得到了自動(dòng)剝離。整體設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 桿體密封膠套剝落裝置

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的密封膠套剝落機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)了以下功能性應(yīng)用特點(diǎn)：

（1）解決了長(zhǎng)期人工操作占用勞動(dòng)力資源的問題，有利于生產(chǎn)運(yùn)行中的降本增效經(jīng)營(yíng);

（2）機(jī)械剝離精度高，消除了重復(fù)勞動(dòng)發(fā)生，提升了工作時(shí)效;

（3）機(jī)械剝離控制間隙難度小，不易造成桿件摩擦受損，延長(zhǎng)了材料使用壽命;

（4）機(jī)械剝離速度快，有利于提升工作效率;

（5）機(jī)械剝離不受人工干預(yù)，刮削作業(yè)更安全;

⑹機(jī)械化操作有利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的建立;

⑺機(jī)械操作利于企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)效，為徹底擺脫“低、老、壞”的作業(yè)模式提供了硬件條件。

3.結(jié)束語

創(chuàng)新設(shè)計(jì)的桿體膠套自動(dòng)剝落裝置在石油勘探及生產(chǎn)施工設(shè)備中可廣泛應(yīng)用，降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工作效率，具有設(shè)備設(shè)施創(chuàng)新改進(jìn)的先進(jìn)性。