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多功能光杆密封器的研制与应用效果分析

谢玉东+许国华

摘 要：目前，抽油机常用的密封器多为双翼胶皮闸门式、人字型盘根式等结构的密封装置。其功能单一、易损坏、易盗油，且光杆落井后不能防喷。为此，我们研制了多功能光杆密封器，有效地解决了密封、防喷、防偏等问题。现场应用达到了预期目的，取得了良好的经济效益。
关键词：光杆密封器 防井喷 防盗油 防偏磨
一、前言
井口光杆密封器是抽油机井重要附件之一。其主要作用是通过盘根密封器与光杆间的间隙，防止光杆在上下运动过程中，井内油气喷出井口。目前抽油机井常用的光杆密封器多为双翼胶皮闸门式、人字型盘根式等结构的密封装置。在抽油机井正常生产过程中，这些密封装置能够有效的密封井口与光杆之间的间隙，但是，因其无防喷功能，当光杆断、脱落入井内时，油气就会从井口涌出，且此类密封器装置存在易损坏、易盗油、适应性差等问题。
二、当前井口光杆密封器存在的问题
对于光杆断、脱落入井内的情况，由于密封装置无防喷功能，井内油气涌出时会失去控制，造成油气损失，污染环境，以及现场清理等人力物力的浪费。对于间隙出油的井，由于缺少润滑装置，存在着经常烧盘根，停井次数增加等问题。在井口安装或测试等工作过程中，由于操作不当，造成井口偏，光杆与井口不对中时，调整难度较大。对于井口严重不对中的井，光杆密封器严重偏磨光杆，造成光杆使用寿命缩短，增加了更换光杆次数，工作量加大，也延长了停井时间。由于光杆密封器缺少防盗装置，松开盘根盒放油比较容易，常发生盗油，井口跑油等问题。
针对以上存在的问题，我们从防喷、防盗、防偏等方面进行综合考虑，经过反复实验，成功研制出了一种防喷、防盗、防偏多功能光杆密封器。
三、多功能光杆密封器的结构
多功能光杆密封器防井喷、井口对中调偏、防盗与润滑等三部分组成，如图1：
1、连接短节2、上下法兰盘3、连接螺栓4、防喷盒主体5、不锈钢弹簧卡6、防喷盖板定位销 7、高强度尼龙防喷盖板 8、防退扣顶丝 9、一级盘根密封仓主体 10、二级盘根内压帽 11、格兰 12、压帽 13、〇型盘根 14、油料仓 15、〇型盘根 16、不锈钢防喷孔 17、生产闸门连接管 18、二级盘密封仓主体
1、防喷部分
主要由防喷盒主体、不锈钢弹簧卡、防喷盖板定位销、高强度尼龙防喷盖板、不锈钢防喷孔、生产闸门连接管六部分组成（见附图4、5、6、7、16、17）。
2、防盗与润滑部分
主要由上下两级盘根密封仓部分组成（均可加入〇型盘根）。上部为一级密封仓，主要由：一级盘根密封仓主体、格兰、压帽、〇型盘根四部分组成（见附图9、11、12、15）。下部为二级密封仓，主要由：防退扣顶丝、二级盘根内压帽、〇型盘根、油料仓、二级盘根密封仓主体五部分组成（见附图8、10、13、14、18）。起二级密封的作用。井口对中调偏部分主要由连接短节、上下法兰盘、连接螺栓三部分组成（见附图1、2、3）。
四、多功能光杆密封器的功能
1、防井喷
当光杆断、脱落入井内时，防喷盖板在弹簧卡的弹压下可瞬间自动封闭防喷孔，阻止井内和地面管线回流油气的喷出。由于防喷盖板、防喷孔、弹簧卡均采用高强度防腐材料制成，使用寿命长，避免了油气对它们的腐蚀，保证了长期使用效果。
在防喷盖板上平面设计了一个圆锥台，保证了防喷板在关闭是顺利与防喷孔同心。光杆断、脱落入井内油气上顶压力下，防喷盖板与防喷孔间隙配合紧密，密封型好。
2、防盗与润滑
一级盘根密封仓为主密封，平时可通过松紧压帽，调节盘根松紧度，起到主密封光杆的作用。二级盘根密封仓为副密封，通过旋紧内压帽压紧〇型盘根，强化了井口与光杆间的密封，可在卸松一级盘根或一级盘根损坏时二级密封光杆，且具有一定扶正光杆的作用。上下两级盘根密封仓之间的油料仓加注润滑油和防腐液后，可对光杆在上下运动过程进行润滑，同时防腐液对光杆具有一定的防腐蚀作用。
当一、二级密封仓主体连接旋紧后，使用内六方扳手上紧防退扣顶丝，即使老乡破坏了一级盘根，也无法卸松二级盘根，同时井内油气在二级盘根的密封下无法外泻，避免了通过松盘根盒放油。由于采用两级盘根密封，即使一级盘根正常损坏的情况下，二级盘根也可起到补充密封的作用。在二级盘根密封良好的情况下，可实现不需放空，更换一级盘根。
3、井口对中调偏
上下法兰盘螺栓孔加工成横向椭圆型，通过横向移动上法兰盘，可对井口对中进行部分调整，保证了井口对中率。
五、现场应用及效果分析
防喷、防盗、防偏多功能光杆密封器研制成功后，我们选取了三口井进行了近一年的现场应用，基本解决了松盘根盒放油，井口对中调偏、光杆断脱井口喷油等难题，达到了预期目的。特别是在2016年12月24日，某井光杆断脱入井内，防喷装置及时起到了作用，防止了井内油气的大量喷出，避免了对周围环境的大量污染，减少了工人清理现场的时间，缩短了打捞时间，提前开井，保证了开井时率。
如果采油一厂抽油机井全部推广使用，预计一年将产生如下经济效益：
根据目前通过松盘根盒盗油等统计，全年约300井次计算，每次损失原油按0.1吨计算，每吨为2000元，则直接经济损失为：300×0.1×2000=6.0（万元）。
全年因盗油破坏，更换盘根停井按200井/次，停井0.5小时/次，原油损失按0.2吨/井次，材料费30元，则直接经济损失为：200×0.2×2000+200×30=8.6（万元）。
因光杆偏磨，全年按更换光杆40井次，每根光杆8000元，因停井原油损失2.0吨/井，特车费2000元/台班，则直接经济损失为：40×8000+40×2.0×2000+40×2000=56.0（万元）。
光杆断、脱落入井内，全年按10井次，更换光杆5井次，停井4小时/次，原油损失按3吨/井次，特车费2000元/臺班，工农赔偿费合计5000元，则直接经济损失为：10×3×2000+5×8000+10×2000+5000=12.5（万元）。
以上各种经济损失合计为：6.0+8.6+56.0+12.5=83.1（万元）。
六、结论
多功能光杆密封器具备密封、防喷、防盗、防偏等多功能合一的特点，成功地解决了以往抽油机井光杆密封器功能单一的问题，基本杜绝了松盘根盒盗油、光杆偏磨，以及光杆断、脱落入井后油气大量外泻等现象，达到了预期目的，避免了油田较大的经济损失，取得了良好的经济社会效益。如果在全厂推广应用，预计将会取得更大的经济社会效益。而且避免了由于不法分子的破坏，使井内油气外泻，造成的环境污染等一系列问题，经济和社会效益明显。
科学与财富2017年4期
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