雙向壓縮壓力自適應盤根盒結構設計

高翔，趙明敏，黃新，李凡

（克拉瑪依職業技術學院，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著我國油田的不斷發展,我國大部分油田已進入機械采油期,而在機械采油中所用的主要設備為有桿抽油設備。而井口光桿密封裝置——盤根盒是有桿抽油設備的重要組成環節之一，也是最容易出問題的環節之一。井口密封裝置頻繁失效、壽命短，所帶來的經濟損失巨大，因此，改善盤根盒工作性能，提高盤根盒使用壽命越來越受到工程技術人員的關注。目前，各油田廣泛使用的傳統抽油機光桿密封裝置主要有：單盤根盒光桿密封器，雙盤根盒光桿密封器，單塔形盤根盒光桿密封器，雙塔形盤根盒光桿密封器，球形盤根盒光桿密封器等?，F有的盤根密封裝置主要存在偏磨、光桿表面粗糙度太差、盤根材料的材質及幾何形狀不能滿足現場復雜的惡劣工況、密封盤根盒結構不合理等。

1 雙向壓縮壓力自適應盤根盒的技術分析

1.1 結構與工作原理

針對現有光桿密封器存在的問題，本文設計了雙向壓縮壓力自適應盤根盒，結構如圖1示，主要由井口調偏部分、光桿密封部分和防噴部分組成。

井口調偏部分位于密封器最下部，采用球頭結構，由球形連接套10、活塞套9、下壓帽11組成；光桿密封部分由下部的自動密封級和上部的錐形密封盤根構成；防噴部分由球閥12組成。

圖1 新型光桿密封器結構示意圖

井口調偏部分能夠實現光桿的自動調偏，當抽油光桿相對于井口發生偏擺進而要發生偏磨時,抽油光桿能帶動球形連接套10做相應的擺動,使密封器中心與抽油光桿中心始終保持同軸。

自動密封級主要由活塞8、環形密封件7和一個預壓彈簧14組成。井口在壓力較低時，預壓彈簧施加給活塞8一個向上的推力，使環形密封件7受到壓環6、格蘭13沿軸向的雙向擠壓，從而保證光桿受到適當的擠壓力，實現密封。隨著井口壓力的上升，作用在活塞底部的油液壓力逐漸增大，環形密封件7受到壓環6、格蘭13沿軸向的雙向擠壓力隨之增大，從而使密封件7作用在光桿上的擠壓作用力也跟著增大,保證了光桿的密封效果。自動密封級一方面實現了井口壓升高時，環形密封件7對光桿密封壓力的自動升高，另一方面，實現了環形密封件7沿軸向的雙向壓縮，使得密封件7對光桿的壓力均勻，從而保證了光桿良好的密封效果。從活塞8頂部到壓蓋6端面間的距離就是密封件的允許磨損調節距離。隨著密封件7的不斷磨損，活塞8上部逐漸靠近壓蓋6端面。然而，只要壓蓋6端面不與活塞8接觸，就能保證光桿的密封。錐形密封件3對光桿進行二級密封，可通過調整壓蓋1控制壓環2對錐形密封件的壓縮量，進而控制作用在光桿上的擠壓力，保證密封件3對光桿較好的密封效果。

一旦抽油井口光桿斷脫，可轉動球閥12的手柄，實現井口的密封，防止井筒內和地面管線內原油天然氣噴出，造成原油溢流。

1.2 關鍵技術

（1）自動密封級實現了井口壓力升高時，環形密封件7對光桿密封壓力的自動升高，實現了井口壓力與密封壓力的匹配。

（2）自動密封級實現了環形密封件7沿軸向的雙向壓縮，使得密封件7對光桿的周向接觸力分布均勻，從而保證了光桿良好的密封效果。

（3）錐形密封盤根對光桿進行二級密封，實現了光桿密封的雙保險。

（4）井口調偏部分實現光桿的自動調偏，保證密封器中心與抽油光桿中心始終保持同軸，防止光桿對密封圈的偏磨。

（5）防噴部分實現井口密封，防止井筒內和地面管線內原油天然氣的噴出，造成原油溢流。

2 結語

本文設計的雙向壓縮壓力自適應盤根盒一定程度上克服了傳統盤根盒偏磨、壽命短等缺陷。不但能夠實現光桿的自動調偏，井口防噴功能，而且實現了盤根對光桿密封壓力的自動調節，井口壓力升高，盤根對光桿的密封壓力隨之升高，使盤根對光桿的密封始終處在最佳的工作狀態，與此同時，盤根處在雙向受壓狀態，縱向變形均勻，很好地保證了盤根對光桿的密封效果，增加了盤根盒的使用壽命。本文設計的雙向壓縮壓力自適應盤根盒，對光桿密封器的設計提供了一定的參考。