抽油机井自动调偏井口密封装置的设计_金星宇.pdf

2023 年 第 4 期 化学工程与装备 2023 年 4 月 Chemical Engineering&Equipment 69 抽油机井自动调偏井口密封装置的设计 抽油机井自动调偏井口密封装置的设计 金星宇（大庆油田有限责任公司第九采油厂龙虎泡作业区，黑龙江 大庆 163000）摘 要：摘 要：当抽油机运转过程中，抽油机驴头带动光杆与抽油杆做上下往复运动，因光杆上下不间断摩擦、井斜、安装不对中等原因，导致光杆抽油杆出现偏磨现象，如果偏磨过于严重，会导致盘根盒盘根变形，会出现从盘根盒顶部喷油现象，抽油杆与油管长时间接触摩擦，还会造成抽油杆断拖、油管漏失，活塞密封不严，憋不起泵压，原油采出量效果差等缺点，为避免以上现象的发生，对井口防偏磨技术进行研究，制作了自动调偏井口密封装置，该装置制造成本低，现场应用效果好等优点。关键词：关键词：井口密封；抽油机；偏磨 1 选题背景 1 选题背景 抽油机运转时密封装置盘根盒是采油树上的一个重要部件，其作用是用于上下运行时光杆与静止的采油树防喷盒之间的密封，防止抽油机抽油过程中，造成原油泄漏与环境污染。但传统的盘根盒与密封填料在使用过程中经常出现以下几方面的问题。传统的防喷盒没有调偏功能，加盘根使用一段时间磨损快、密封效果差，主要体现在传统的盘根为 0 型橡胶密封圈，当盘根密封圈内侧与光杆接触的部位磨损到一定程度时，整个盘根就失去的密封作用，原油就会从密封处泄漏出来，盘根外侧占整体的 80%以上的部分还是完整的，造成浪费。同时这种密封圈的磨损速度也是较快的。盘根填加时费时费力，需要停机作业。盘根盒密封腔的深度达 130mm，每次更换盘根需要新盘根 12-13 个，由于盘根盒密封腔空间小，取盘根非常费力，并且耗时长，工作效率低。当遇到光杆对中效果差的抽油机井，会发生光杆与盘根偏磨现象，这种井的盘根磨损非常快，偏磨严重的井每 1至 2 天就得更换盘根，即增加员工的工作量，还影响抽油机井的生产时率、利用率及产量。随着安全生产法和环境保护法的出台，安全和环境管理要求不断更新和日趋严格新形势的需要，采油防喷设备也在不断改进。目前大庆油田使用的抽油机井口密封装置也进行过多次改进，无论怎样改通常都是由盘根（固体密封填料）、盘根盒体、压盖、扶正器等组成，由于抽油机井口密封装置没有偏磨校正空间，抽油杆与井口密封装置使用过程中经常发生偏磨，存在较大安全隐患，极易造成安全生产事故和环境污染现象的发生。2 选题意义 2 选题意义 抽油机在正常采油生产过程中，由于光杆与盘根盒上下往复运动的磨擦作用力，导致抽油杆、管出现偏磨，轻微的偏磨会出现盘根盒盘根密封不严泄漏喷油造成环境污染，中度的偏磨会造成抽油杆过热变形、防喷盒等密封装置本体发生损坏，油气从损坏点喷出，严重的偏磨，会导致抽油机杆被磨断、油管漏失、活塞磨损、固定凡尔关闭不严等，造成产量下降等不利因素，由于密封装置内密封填料磨损后需要及时填加，操作人员在进行密封填料填加盘根过程中，容易造成压盖脱落、引起头部磕碰伤、手部切割伤、砸压伤等人身伤害等事故。因此发明制作一种自动调偏井口密封装置，可以充分解决抽油机光杆不对中偏磨及填料加注时停机造成的影响。3 自动调偏井口密封装置的研制 3 自动调偏井口密封装置的研制 自动调偏井口密封装置是根据目前抽油机运转时井口密封装置防喷盒存在的缺陷进行改进，本装置主要由高压井口自动调偏密封装置和不停机自动加注密封填料体两部分组成，其中高压井口自动调偏密封装置安装在采油树胶皮闸门上，由 V 型密封压盖、密封填料体、盘根填料体压帽、加料口、丝堵等组成，具有 360 度自动调偏功能。另一部分自动加注密封填料体分由加料接头、储料桶、进料螺帽、推料弹簧，自动加注体组成，如图 1 所示。图 1 自动调偏井口密封装置示意图 图 1 自动调偏井口密封装置示意图 高压自动调偏密封装置通过调整光杆位移，防止光杆偏磨。装置连接在采油树顶部位置，起到连接固定作用，上部DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.06870 金星宇：抽油机井自动调偏井口密封装置的设计 连接调偏装置，内部可实现 360位移空间调整，40mm 光杆校正空间，规定范围内不与防喷盒本体接触，具有调偏范围大的特点，确保抽油机在生产运转过程中，不发生杆、管偏磨的现象，从根本上杜绝因偏磨发生的安全生产事故和环境污染事故。自动调偏装置内部为密封填料体，填料体为粉碎混合液态密封填料，因常规的密封填料通常是固态的橡胶密封填料等，损耗量大，更换停机时间长等，改为液态的密封填料后，具有填料密封使用时间长、无需更换、随时自动添加、操作简单方便、耐高压等特点，从根本上杜绝更换密封填料操作造成的人身伤害事故。密封填料体上部的 V 型密封压盖达到进一步密封和调偏的作用，确保液态密封填料不发生渗漏，并保持抽油杆不发生偏磨。填料时通过加料口与自动加注密封填料体加料接头相连，可从一侧加料口加料，也可两侧同时填料，延长磨损周期，在与自动加注密封填料体分开时，保持密封填料体的密封，确保高压井口调偏密封装置正常工作。自动加注密封填料体储料桶内，储存粉碎混合液态密封填料，常规可储存 3 年的密封填料，保证 3 年密封自动填料加注，过去密封填料更换周期为 1420 天更换或填加一次，使用“自动调偏井口密封装置”可以达到 1095 天更换自动加注密封填料体一次，小型自动加注密封填料体为 730 天，延长 50 倍密封填料添加周期，而且达到不停机加注密封填料，至少节省 50 工时的抽油机时效。在更换自动加注密封填料体时，无需停机即可完成操作。由于混合液态密封填料使用的是直径 0.30.5mm 橡胶颗粒和悬浮稳定液组成，具有抗磨、冷却、润滑效果好，密封性能高、性能稳定、制造成本低等特点。密封填料体可反复多次使用，操作时，需要先将密封装置加料头旋开，再将推料弹簧向后旋出，留出加料空间，将混合液态密封填料装添在储料桶里后，再将密封装置加料头旋紧，即可再次使用。4 现场试验及应用效果 4 现场试验及应用效果 自动调偏井口密封装置在某采油厂某虎泡采油作业区进行现场安装试验，在挑选试验井方面按照如下标准选择试验对象。一是试验井为 24 小时运转抽油机井，不能为渗析接液井、长关井、间抽采油井；二是试验井在一年内出现过盘根密封跑油，密封填料平均更换周期要少于其他正常井平均更换周期 5 天以上；三是试验井的抽油泵运转正常，泵压在合理生产参数范围内，不存在泵漏失等问题。经过认真检查某虎泡采油作业区的抽油机井生产报表，与某虎泡采油作业区抽油机井管理人员现场核对后，最终挑选确定某 20-23 井为试验 1 号井，该井平均每 14 天需要更换或添加密封填料 1 次，一年内出现过 3 次盘根密封跑油现象，抽油机光杆出现轻微偏磨现象。挑选试验 1 号井后，在该井采油树上更换了本文研制的“自动调偏井口密封装置”。除正常的抽油机巡回检查登记表外，单独制定了自动调偏井口密封装置试验登记表，表中设有检查日期、是否出现变形、部件是否出现漏失、检查人签字 4 项内容。某虎泡采油作业区抽油机井管理人员每天检查并填写自动调偏井口密封装置试验登记表。经过 2 个月的观察试验发现，应用自动调偏井口密封装置后，该井未进行更换或添加密封填料操作。将该井进行短暂停井，未出现因光杆偏磨造成的漏失现象。经试验自动调偏井口密封装置可在工作压力 8MPa 时，各部件不刺不漏、无变形。更换自动加注密封填料体操作时，打开加料口丝堵，将新自动加注密封填料体加料接头与加料口对正旋紧。本装置具有调偏范围大、填料自动加注、安全性能高的特点，从根本上杜绝因更换密封填料以及抽油机杆管偏磨发生的安全生产事故和环境污染事故。使得损失最小化，安全最大化，为油田抽油机井的正常安全生产施工奠定了基础。5 结 论 5 结 论 自动调偏井口密封装置安装在采油树顶部位置，具有调偏范围大、密封效果好、可自动填料加注、操作简单方便、耐高压、安全性高等优点。使用“自动调偏井口密封装置”可以延长密封填料更换周期 60 天以上。参考文献 参考文献 1 李清涛,邢洪宪,刘传刚,等.一种新型井口密封装置优化设计及应用J.石油矿场机械,2021,50(04):46-55.