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[摘 要]针对现有光杆密封装置存在盘根密封效果不好，填料以及光杆易磨损等问题，根据抽油机盘根密封减磨降阻的需要，选择适度弹性、硬度、密实性及耐磨、耐寒、耐油等性能的材料进行试用，从中优化选择试用材料功能，组合成了新型密封填料；对容装填料盘根盒的不合理结构进行了改进，对其缺失的功能进行了补充；研制了抽油机光杆现场磨抛机，对已经磨损的抽油机光杆表面的粗细不均、凹凸缺陷在光杆不拆卸的情况下进行磨抛处理。现场试验表明，该组合装置设计合理，在全油田237口抽油机井应用，能延长光杆和填料的使用寿命，具有良好的推广应用前景。
[关键词]平行对中紧度自调式盘根盒；盘根填料；光杆修复
中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0003-01
1 问题的提出
近年来，油田抽油机井盘根冒水难以治理是采油生产的难题，主要表现在盘根材料不耐用、盘根使用周期短、紧盘根的次数频率增加、采油树刷不上防腐漆、配件锈蚀、井场泥泞或结冰、环境受到污染等问题，给采油井管理带来了难度。为解决此类问题，通过规范盘根管理方法，建立有效操作方法，减轻工人劳动强度，提高油井管理水平。
2 改進思路及方案实施
2.1 新型盘根填料的应用
新型盘根填料主要由圆柱形橡胶条、锦纶纤维棉、锦纶纤维蜡布组合而成。
2.1.1 圆柱形橡胶条
填料之所以设计成圆柱形状，是因为填料外圆受力点面积小而易发生变形的原因。在填料腔体内，受圆周360°外力挤压下发生形变，储存了弹性能量，当光杆表面微凹处与填料滑动摩擦时，储存的弹性能量跟进释放，瞬间密实凹面，阻止井液从凹面窜入盘根盒内。
2.1.2 锦纶纤维棉
选择锦纶纤维及面料做盘根填料是因为其具有较强的耐磨性，耐用性及密实性。一根锦纶纤维强度等同于相同粗度的钢筋强力居所有纤维之首。
2.1.3 锦纶纤维面料浸蜡
盘根盒内始终处于挤压状态，液态的机油、半液态的黄油等润滑脂在压力驱动下被挤出盘根盒，填料之间呈干燥状态。为了盘根内有润滑，将耐高温锦纶布料浸在低分子高温蜡液中煮5min后拿出来在室温下凝固，其表面及布中即可形成固体润滑材料。
2.1.4 填料的组合工艺方法
将氯丁胶均匀涂抹在圆形橡胶条表面上，适当凉置，用手轻轻接触胶膜表面，不粘手为止，一张锦纶棉剪成10㎝宽条，均匀缠绕粘在胶条周围。待粘牢后，用密封胶带缠紧锦纶棉周围。将其穿进锦纶布做成的布袋并把布袋封口。最后将布袋放进低分子蜡液中浸煮5min后拿出，蜡液在表面凝固后整个填料制作完成。
2.2 盘根盒的改进
为减少盘根的磨损，减轻工人的劳动强度，提高工作效率，研制了平行对中紧度自调式盘根盒，由压帽、支撑盒体、下盘根盒、上弹簧压盖、下弹簧压盖、底座、底座压盖、锁帽和固定模块等组成。支撑盒体的上半部分作为上盘根盒，下半部分作为下盘根盒压帽。底座、底座压盖与下盘根盒组成平移对中装置。
该盘根盒存在以下优点：①平移对中装置中，卸松锁紧压盖，可水平360°平移盘根盘，插入固定模块固定盘根盒，上紧压盖，取出固定模块，实现对中，彻底解决了盘根盒与光杆偏磨的问题。②采用上下两个盘根盒，下盘根盒起到降低液体压力的作用，上盘根盒起到密封作用。液体经过下盘根盒，压力降低（几乎为零），这样上盘根盒无需太紧即可实现密封作用，从而减慢了填料磨损，延长了加盘根周期。③用弹簧压盖代替了老式的压盖，不但能压紧填料，还能在填料磨损后，自动弹开，实现自动调节盘根松紧度的作用，减少了紧盘根次数。④如果在加上盘根时，清蜡闸门不严，下盘根盒亦可起密封作用。
针对光杆与盘根盒偏磨的问题，要实现盘根盒水平360°平移，调整盘根盒对中；针对手动紧盘根松紧不合适问题，要实现弹簧自动调节盘根松紧度；针对盘根磨损快，加盘根周期短的问题，要实现上下两个盘根盒进行密封。
平行对中紧度自调式盘根盒达到的指标：①上下盘根盒深度都为140mm（填料弹性传递最佳距离），盘根盒内径55mm（弹性压缩最佳直径）；②下盘根盒底部外径106mm，底座上部内径126mm，盘根盒水平移动最大距离10mm（光杆与盘根盒偏移小于10mm）；③弹簧材质65Mn，内经32mm，最大弹力800KN，最大压缩量23mm，疲劳次数105以上。
2.3 光杆修复的改进
为减少抽油机井盘根盒内光杆与填料的摩擦，研制光杆修复技术，由定位底座、整机底盘、高速电动机、同步皮带轮、蜗杆、涡轮、公转变速盘、主动齿轮、被动齿轮、主磨动力轴、环带式砂布、微量进给控制器等组成。两台高速电动机分别固定在底座两端，一台为公转电动机，启动后带动蜗杆旋转，使磨带与抽油机光杆切线方向运动。另一台自传电动机，启动后带动公转变速盘内齿轮及主磨动力轴自转，带动环形砂带与光杆磨削。同行程光杆不等直径差值误差≧0.02.mm。
3 实施效果
抽油机井口密封技术的改进，从2012年起采取边试验边改进，边推广边改进的方式，每年都有新的进展，应用的范围有六个老区采油厂，七个外围采油厂；应用2543井次。适用的井类有聚驱油井、三元复合驱油井、高含水油井、二氧化碳驱油井、低温高含水油井。聚驱油井平均延长盘根使用时间39天，三元复合驱油井平均延长43天，二氧化碳驱油井平均延长27天，低温高含水油井平均延长19天。紧盘根周期平均延长4天。节省盘根填料5000多套，节约资金25万元；节约抽油机光杆247根，节约资金49万元；累计节约资金74万元。
4 结论与认识
4.1 针对抽油机井口难治理的问题，分别从盘根的填料、盘根盒结构以及光杆修复等几个方面形成“组合拳”式的改进。
4.2 通过对填料、盘根盒及光杆技术的改进，对高含水井液的盘根有延长3倍密封周期的效果，目前油田正在推广应用。
4.3 综合几大方面的改进降低了填料及盘根盒的的磨损速度，延长了光杆的使用寿命，降低了工人的劳动强度，减轻了环境污染的危害。
参考文献
[1] 浅谈抽油机光杆磨损原因及处理措施，胡国龙，中国石油和化工标准与质量.
[2] 抽油机光杆磨损分析，谢陆，科协论坛.
[3] 抽油机井口漏失问题分析及处理，侯中强，石油和化工设备.
[4] 井下作业中抽油机井口密封装置的研究，蒋玉明，中国新技术新产品.
[5] 浅谈抽油机井口漏油的原因及其对策，彭海涛，中国石油和化工标准与质量.
[关键词]平行对中紧度自调式盘根盒；盘根填料；光杆修复
中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0003-01
1 问题的提出
近年来，油田抽油机井盘根冒水难以治理是采油生产的难题，主要表现在盘根材料不耐用、盘根使用周期短、紧盘根的次数频率增加、采油树刷不上防腐漆、配件锈蚀、井场泥泞或结冰、环境受到污染等问题，给采油井管理带来了难度。为解决此类问题，通过规范盘根管理方法，建立有效操作方法，减轻工人劳动强度，提高油井管理水平。
2 改進思路及方案实施
2.1 新型盘根填料的应用
新型盘根填料主要由圆柱形橡胶条、锦纶纤维棉、锦纶纤维蜡布组合而成。
2.1.1 圆柱形橡胶条
填料之所以设计成圆柱形状，是因为填料外圆受力点面积小而易发生变形的原因。在填料腔体内，受圆周360°外力挤压下发生形变，储存了弹性能量，当光杆表面微凹处与填料滑动摩擦时，储存的弹性能量跟进释放，瞬间密实凹面，阻止井液从凹面窜入盘根盒内。
2.1.2 锦纶纤维棉
选择锦纶纤维及面料做盘根填料是因为其具有较强的耐磨性，耐用性及密实性。一根锦纶纤维强度等同于相同粗度的钢筋强力居所有纤维之首。
2.1.3 锦纶纤维面料浸蜡
盘根盒内始终处于挤压状态，液态的机油、半液态的黄油等润滑脂在压力驱动下被挤出盘根盒，填料之间呈干燥状态。为了盘根内有润滑，将耐高温锦纶布料浸在低分子高温蜡液中煮5min后拿出来在室温下凝固，其表面及布中即可形成固体润滑材料。
2.1.4 填料的组合工艺方法
将氯丁胶均匀涂抹在圆形橡胶条表面上，适当凉置，用手轻轻接触胶膜表面，不粘手为止，一张锦纶棉剪成10㎝宽条，均匀缠绕粘在胶条周围。待粘牢后，用密封胶带缠紧锦纶棉周围。将其穿进锦纶布做成的布袋并把布袋封口。最后将布袋放进低分子蜡液中浸煮5min后拿出，蜡液在表面凝固后整个填料制作完成。
2.2 盘根盒的改进
为减少盘根的磨损，减轻工人的劳动强度，提高工作效率，研制了平行对中紧度自调式盘根盒，由压帽、支撑盒体、下盘根盒、上弹簧压盖、下弹簧压盖、底座、底座压盖、锁帽和固定模块等组成。支撑盒体的上半部分作为上盘根盒，下半部分作为下盘根盒压帽。底座、底座压盖与下盘根盒组成平移对中装置。
该盘根盒存在以下优点：①平移对中装置中，卸松锁紧压盖，可水平360°平移盘根盘，插入固定模块固定盘根盒，上紧压盖，取出固定模块，实现对中，彻底解决了盘根盒与光杆偏磨的问题。②采用上下两个盘根盒，下盘根盒起到降低液体压力的作用，上盘根盒起到密封作用。液体经过下盘根盒，压力降低（几乎为零），这样上盘根盒无需太紧即可实现密封作用，从而减慢了填料磨损，延长了加盘根周期。③用弹簧压盖代替了老式的压盖，不但能压紧填料，还能在填料磨损后，自动弹开，实现自动调节盘根松紧度的作用，减少了紧盘根次数。④如果在加上盘根时，清蜡闸门不严，下盘根盒亦可起密封作用。
针对光杆与盘根盒偏磨的问题，要实现盘根盒水平360°平移，调整盘根盒对中；针对手动紧盘根松紧不合适问题，要实现弹簧自动调节盘根松紧度；针对盘根磨损快，加盘根周期短的问题，要实现上下两个盘根盒进行密封。
平行对中紧度自调式盘根盒达到的指标：①上下盘根盒深度都为140mm（填料弹性传递最佳距离），盘根盒内径55mm（弹性压缩最佳直径）；②下盘根盒底部外径106mm，底座上部内径126mm，盘根盒水平移动最大距离10mm（光杆与盘根盒偏移小于10mm）；③弹簧材质65Mn，内经32mm，最大弹力800KN，最大压缩量23mm，疲劳次数105以上。
2.3 光杆修复的改进
为减少抽油机井盘根盒内光杆与填料的摩擦，研制光杆修复技术，由定位底座、整机底盘、高速电动机、同步皮带轮、蜗杆、涡轮、公转变速盘、主动齿轮、被动齿轮、主磨动力轴、环带式砂布、微量进给控制器等组成。两台高速电动机分别固定在底座两端，一台为公转电动机，启动后带动蜗杆旋转，使磨带与抽油机光杆切线方向运动。另一台自传电动机，启动后带动公转变速盘内齿轮及主磨动力轴自转，带动环形砂带与光杆磨削。同行程光杆不等直径差值误差≧0.02.mm。
3 实施效果
抽油机井口密封技术的改进，从2012年起采取边试验边改进，边推广边改进的方式，每年都有新的进展，应用的范围有六个老区采油厂，七个外围采油厂；应用2543井次。适用的井类有聚驱油井、三元复合驱油井、高含水油井、二氧化碳驱油井、低温高含水油井。聚驱油井平均延长盘根使用时间39天，三元复合驱油井平均延长43天，二氧化碳驱油井平均延长27天，低温高含水油井平均延长19天。紧盘根周期平均延长4天。节省盘根填料5000多套，节约资金25万元；节约抽油机光杆247根，节约资金49万元；累计节约资金74万元。
4 结论与认识
4.1 针对抽油机井口难治理的问题，分别从盘根的填料、盘根盒结构以及光杆修复等几个方面形成“组合拳”式的改进。
4.2 通过对填料、盘根盒及光杆技术的改进，对高含水井液的盘根有延长3倍密封周期的效果，目前油田正在推广应用。
4.3 综合几大方面的改进降低了填料及盘根盒的的磨损速度，延长了光杆的使用寿命，降低了工人的劳动强度，减轻了环境污染的危害。
参考文献
[1] 浅谈抽油机光杆磨损原因及处理措施，胡国龙，中国石油和化工标准与质量.
[2] 抽油机光杆磨损分析，谢陆，科协论坛.
[3] 抽油机井口漏失问题分析及处理，侯中强，石油和化工设备.
[4] 井下作业中抽油机井口密封装置的研究，蒋玉明，中国新技术新产品.
[5] 浅谈抽油机井口漏油的原因及其对策，彭海涛，中国石油和化工标准与质量.