新型自適應(yīng)防偏磨井口密封裝置
一、應(yīng)用環(huán)境和現(xiàn)存問(wèn)題
目前國(guó)內(nèi)各油田大多數(shù)采用有桿泵抽油機(jī)方式開(kāi)采原油，在抽油井井口必須使用盤(pán)根盒以機(jī)械動(dòng)密封方式實(shí)現(xiàn)光桿的密封。
在抽油機(jī)運(yùn)行和光桿磨損過(guò)程中，光桿密封盤(pán)根處漏油問(wèn)題嚴(yán)重，浪費(fèi)油氣資源、增加更換盤(pán)根的維護(hù)成本、造成生產(chǎn)區(qū)域大面積原油污染、增加了員工恢復(fù)環(huán)境的工作強(qiáng)度。井口盤(pán)根盒泄漏的主要原因是光桿偏磨，其余為光桿腐蝕/表皮脫落/表面龜裂、光桿斷脫等。
偏磨、腐蝕等問(wèn)題在抽油機(jī)正常生產(chǎn)過(guò)程中，大大增加了光桿與盤(pán)根之間的摩擦力，產(chǎn)生的能耗也因此增大，加速了盤(pán)根的磨損，增加更換盤(pán)根的頻率，而更換盤(pán)根時(shí)會(huì)引起停機(jī)，極大地影響了油田的生產(chǎn)效率，同時(shí)還會(huì)造成井口油氣泄露，污染環(huán)境，存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。
為改善光桿與盤(pán)根之間的摩擦條件，油田單位使用了涂抹潤(rùn)滑脂/機(jī)油等潤(rùn)滑物、在盤(pán)根盒上部增加儲(chǔ)油盒，加注潤(rùn)滑脂或機(jī)油潤(rùn)滑等方法，但在實(shí)際使用中，添加物為潤(rùn)滑脂時(shí)，光桿只能帶入靠近光桿周?chē)臐?rùn)滑脂進(jìn)入盤(pán)根盒，其周邊其他區(qū)域的潤(rùn)滑脂并未起到實(shí)質(zhì)作用，潤(rùn)滑效果不是很理想，且當(dāng)添加物為機(jī)油時(shí)，粘度較低造成注入速度過(guò)快，只能維持潤(rùn)滑1-2天，造成成本較高，維護(hù)周期過(guò)短。
在采油生產(chǎn)過(guò)程中，圍繞盤(pán)根盒的密封、調(diào)偏、防噴、盤(pán)根的更換等問(wèn)題，全國(guó)各地研究人員提出了：二級(jí)密封、錐形密封、手動(dòng)注油、平移式滑動(dòng)、萬(wàn)向節(jié)調(diào)偏等裝置，在不同程度上取得了一定效果，但不同生產(chǎn)區(qū)塊采油樹(shù)盤(pán)根盒的實(shí)際使用千差萬(wàn)別，形式多種多樣，需要的功能完全不同，沒(méi)有一種解決方案能夠適應(yīng)各種不同工況。
二、產(chǎn)品功能特性和組合方式
（一）產(chǎn)品功能特性
根據(jù)各種現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題，本單位提供一種多功能組合式井口密封裝置，完全配置的井口密封裝置包含：兩級(jí)盤(pán)根盒、斷桿防噴、井口與光桿間調(diào)偏、井口與光桿間調(diào)斜、半封膠皮閘門(mén)、兩級(jí)潤(rùn)滑油脂加注等組件，是目前國(guó)內(nèi)功能完備、防噴可靠的抽油桿盤(pán)根盒類產(chǎn)品。
井口密封裝置中設(shè)置了多組粉末冶金自潤(rùn)滑軸承和聚四氟乙烯減磨套，可降低光桿運(yùn)動(dòng)阻力，保證光桿在工作狀態(tài)下隨時(shí)處于密封裝置中心，防止偏磨導(dǎo)致的密封失效甚至光桿斷裂。
根據(jù)配置不同，井口密封裝置可設(shè)置兩級(jí)盤(pán)根盒和多個(gè)潤(rùn)滑油/脂注入口，可以選擇自流型或壓力供油型注脂方式，可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)潤(rùn)滑光桿，有效提高盤(pán)根壽命，延長(zhǎng)更換盤(pán)根周期。
多功能組合式井口密封裝置的基礎(chǔ)功能是可快速更換密封件的盤(pán)根盒，該盤(pán)根盒在更換盤(pán)根時(shí)只需旋轉(zhuǎn)盤(pán)根盒體即可頂出舊盤(pán)根，2-3分鐘即可完成更換過(guò)程，十分便利。
以上多種功能特點(diǎn)的共同目標(biāo)是保證密封效果，提升盤(pán)根壽命，延長(zhǎng)盤(pán)根更換周期；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比驗(yàn)證，在較高井口壓力的使用條件下，本產(chǎn)品可提升盤(pán)根壽命3-5倍。
（二）產(chǎn)品組合方式
根據(jù)用戶的不同井況，井口密封裝置可以任意組合以下組件或功能：
1、二級(jí)盤(pán)根盒；在井口壓力較高或其它需要高可靠性光桿密封的井況，可以增設(shè)二級(jí)盤(pán)根盒，二級(jí)盤(pán)根盒自帶潤(rùn)滑組件，可以為上下兩組盤(pán)根自動(dòng)持續(xù)加注潤(rùn)滑脂；且兩級(jí)盤(pán)根盒壓力遞降、梯級(jí)密封的工作方式，可以明顯提高密封壓力和盤(pán)根使用壽命。
2、井口中心調(diào)偏功能；可調(diào)整光桿中心位置，固定在油井管內(nèi)腔任意位置。
3、調(diào)斜功能；光桿中心與油井管中心夾角可調(diào)，在任意方向可非常大調(diào)整9度，形成18度錐形調(diào)整區(qū)。
4、高可靠性的斷桿防噴功能；光桿斷脫后0.2秒內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)防噴密封；防噴組件采用密封球及小角度錐孔配合，密封可靠，越壓越緊；密封球與光桿采用滾輪翻板隔離，兩者不接觸，防噴球始終無(wú)磨損，確保全使用壽命周期的可靠防噴；防噴組件帶潤(rùn)滑油注入口。
5、抽油桿膠皮閘門(mén)組件；可以密封固定狀態(tài)的光桿，用于高壓自噴井更換盤(pán)根時(shí)的密封。
三、產(chǎn)品主要性能指標(biāo)
（一）、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和檢驗(yàn)完全滿足以下標(biāo)準(zhǔn)要求：
GB/T22513 石油天然氣工業(yè) 鉆井和采油設(shè)備 井口裝置和采油樹(shù)
GB/T9253.2 石油天然氣工業(yè)油氣井套管、油管和管線螺紋的加工、測(cè)量和檢驗(yàn)
（二）、適用范圍
適用井口類型：250型油井井口、250型油井偏心井口；
適用光桿規(guī)格：Φ25mm、Φ28mm、Φ36mm。
（三）、主要技術(shù)參數(shù)
工作介質(zhì)：油、水或由其組成的混合物；
工作光桿直徑：25mm、28mm或36mm；
工作溫度范圍：-40℃～100℃；
盤(pán)根密封壓力：6MPa（帶潤(rùn)滑脂加注器的兩級(jí)密封型號(hào)為12MPa）；
防噴壓力/耐壓等級(jí)：21MPa；
調(diào)偏范圍：任意方向≥18mm；
調(diào)斜范圍：任意方向≥9°；
下端連接方式：2-7/8TGB母扣/公扣或卡箍頭。
（四）、材料和使用壽命
密封件可根據(jù)用戶要求選用：油田通用盤(pán)根、螺旋盤(pán)根、V型環(huán)組、橡膠顆粒、廢舊三角帶等不同材料。
各組件承壓殼體材料為中碳鋼或合金結(jié)構(gòu)鋼，采用調(diào)質(zhì)處理，屈服強(qiáng)度≥355MPa。
殼體各零件經(jīng)過(guò)不同表面處理或鍍層，殼體使用壽命在10年以上。
各級(jí)防偏磨襯套采用粉末冶金自潤(rùn)滑軸承。
防磨損密封座和減摩套材料采用聚四氟乙烯材料。
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