油井多功能密封裝置的研究與應用

安文霞 李英 譚艷杰

摘要：油井井口的密封一直以來都是日常工作的重點、難點；隨著油田注水、注聚及注二氧化碳等開采的后期，含水、含聚、氣串不斷的上升，既腐蝕光桿又給井口密封帶來更大困難，不僅增添了員工的工作量，井口漏失后極易造成了環境污染；影響密封效果的最主要因素是井口（光桿）的對中狀況，針對此情況我們研發出一種光桿封液洗井自密器應用于油井中，并在日常管理等方面制定了調整對策，取得了良好的效果。

關鍵詞：自密裝置；盤根；漏失

引言

我隊位于松原市西北新民鄉長勝屯東500米處，共有油井（抽油機生產）430口、水井280口，20個井組（計量間），平均日產液495方、日產油230方，綜合含水54%；抽油機為8型，標準250井口。油井采用老式盤根盒密封，由于各方面的因素，共有86口油井的抽油機對中超差（光桿與盤根盒中心超過3mm），盤根與光桿偏磨不僅造成員工日常工作量大、盤根更換量大，而且漏失無規律極易造成環境污染。結合此狀況我們研發出一種抽油桿封液洗井自密器來代替原來盤根盒，該自密器裝置結構簡單，操作方便，在三分鐘之內就能完成密封填料的補充工作（只添加不更換，不用泄壓，自動封井），無廢棄物排放，既安全又避免了因更換盤根時間過長而卡泵堵井，對光桿又沒有任何傷害。同時還具備斷桿自動、瞬間手動封井功能和盤根磨損自動補償功能，是目前石油行業最理想的環保節能產品。

盤根盒漏失的原因

油田絕大多數采用人式舉升開采原油，人工舉升的設備就是抽油機，在日常工作中抽油機光桿的密封采用橡膠盤根墊子加入到盤根盒內與光桿接觸來防止油、氣、水漏失，保證不必要油量損失及環境的保護。通過分析漏失的原因主要有以下幾個方面。

1.抽油機安裝的影響

抽油機安裝過程中，井口光桿對口未達到標準。或者是在抽油機運行一段時間后，由于雨季地質方面的因素（地基下沉）等造成抽油機基礎偏斜，從而井口不對口造成盤根墊子偏磨嚴重后液體從盤根處大量漏失。

2.油井產液量的變化

油井的生產是動態的，無時無刻都在變化的；由于含水、氣油比等各項指標的變化，以及井下液體化學物理性質的變化，造成光桿腐蝕嚴重，光桿表面有溝痕、坑的現象，造成盤根墊片無法有效密封。油井產的油類，如果是粘度大含蠟量及高產生碳酸根和2價鐵反應，會對光桿造成腐蝕。腐蝕后的光桿表面坑哇，無法保證盤根墊子密封。

3.抽油機生產過程中各項因素的變化

油井在生產中，修井過程、抽油機地基下沉、井口撞擊、摻輸管線應力等的變化也可造成井口對中偏斜，從而造成盤根對中超差。

光桿封液洗井自密專用裝置的結構

本實用新型裝置是由1.上壓蓋（內置盤根自動補償裝置）2.斷桿自動、手動瞬時封井器3.密封腔4.注橡膠顆粒自動閥門5.偏心球座（內置自動封井器）6.球頭壓蓋7.調偏下球頭8.頂桿及各連接密封圈（型號有Φ25mm、Φ28mm、Φ36mm）；調偏下球頭、球頭壓帽、自密器主體、上壓蓋（含斷桿自動封井器和盤根磨損自動補償器）、免泄壓自動封井器等組成。其工作原理（結合下圖）及結構為：

1.調偏原理：調偏下球頭與自密器主體均能調偏，兩者相配合后，能在0-18mm內隨意調整。

2.密封原理：主體密封腔為上直下錐形，盤根在補償器及光桿的作用下，自動向下行走，實現密封，被磨下來的碎屑被免泄壓自動封井器攔截，實現二次密封及免泄壓自動封井功能（試抽憋壓、解堵、酸化等均能自動封井）。

3.斷桿自動封井原理：在上壓蓋內裝有呢絨柱塞、鋼珠、彈簧及頂桿，當光桿斷脫時，柱塞在彈簧的作用下迅速實現自動封井。如有死油、冰塊、磨損等因素不能實現自動封井時，可用鈍物敲擊頂桿，實現手動瞬間封井。

其操作步驟為：停機到下死點后關好膠皮閥門（封井器）拆卸下舊的盤根盒，安裝新式封井裝置，緊固好卡瓦。把顆粒密封物加入到密封腔內并加注潤滑油，內置偏心球座和調偏下球頭最大能調節對中誤差18mm，針對油井任何狀況都能保證光桿與井口的對中。

實施效果分析

使用新型的多功能光桿密封裝置，能有效的保證密封效果結合我隊情況統計以下數據；

對于本隊第一轄區內對中超差的井首先采用校對工作后能及易腐蝕的油井全部更換20個該新型自密封裝置，經過3個月的觀察調整未出現嚴重漏失情況，對于易腐蝕的井光桿出現坑的現象后也能完全有效密封，而且加注新式的顆粒周期在一個月左右，對于個別間歇出液的井由于該裝置有自潤性能有效防止以前光桿于盤根墊干磨。該裝置其能在0-18mm內隨意調偏，也能在9°范圍內調斜；且具備自動封井功能及斷桿自動封井功能，能有效防止光桿受應力斷裂后盤根失去密封井液大量噴出的現象。該裝置投資少（價格為420元）成本低，填充物為廢舊盤根墊或舊皮帶用配套粉碎設備加工成直徑3mm左右球狀顆粒，利用顆粒橡膠取帶盤根墊片節約了大量盤根墊片的成本。采用該新密封裝置本隊第四轄區幾口對中超差嚴重的油井民+45-013、民+45-25、民+45-025、民西+65-011、民+55-025、民西65-5裝后，不僅具有密封效果好、磨損后能自動補償、加注方便簡單快捷、占井時間少、大大提高油井的時率，而且未出現大量漏失現象。

結論

井口光桿密封裝置是有桿抽油井必不可少的裝置，它的性能好壞直接影響著地面抽油機及其井下設備的工作質量和環境質量。使用油井多功能密封裝置后，采油員工只需在每天巡井過程中檢查填充顆粒使用情況，有效降低員工操作強度和提高操作的安全性，是高效、安全的油井密封的專用裝置；在以后的工作中只要操作員工盡職盡靚，管理者加強管理，困擾油井的密封問題一定會完全解決好。

參考文獻：

【1】 有桿抽油機井口光桿密封裝置的技術現狀及其發展 馬春成 荀昊 石油礦場機械 1997.26（3）：18～21

【2】 液壓系統中的密封失效故障分析 岳欣 石油礦場機械 1997.（3）：15～17

【3】 機械設計【M】 濮良貴 1997