任意角度自動對中防斷桿自動封井裝置研究與應用

摘要：隨著油田開發(fā)的不斷深入，各種采油方式的不斷增加，特別是井口偏移大、磨損大、盤根密封短給油井井口密封工藝帶來很大困難。為了克服偏磨嚴重，密封時間短的工藝技術的不足，本實用新型提供一種適合各種偏移量大、摩擦嚴重、密封時間短的多功能密封裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，密封時間超長，適應性廣，能夠?qū)崿F(xiàn)不停井加盤根的同時，也能完全滿足各種疑難井及普通井生產(chǎn)需求。

關鍵詞：任意角度;防斷桿;自動封井

前言

隨著油田開發(fā)的不斷深入，各種采油方式的不斷增加，對井口密封裝置的要求也不斷提高，特別是井口偏移大、磨損大、盤根密封短給油井井口密封工藝帶來很大困難。目前各大油田使用的井口密封裝置都是強行調(diào)整光桿角度，使其對中生產(chǎn)管柱，部分使用調(diào)偏裝置但是不能解決摩擦問題，使得光桿與密封裝置摩擦仍然存在，另外目前井口密封裝置的密封材料主要是橡膠盤根，對于井況差井更換頻率大、停井時間長、加盤根費時費力，增加了一線員工工作難度同時也停井產(chǎn)量影響。為了克服目前各大油田生產(chǎn)中油井井口密封裝置存在的光桿偏移量大、偏磨嚴重，密封時間短的工藝技術的不足，本實用新型提供一種適合各種偏移量大、摩擦嚴重、密封時間短的多功能密封裝置。

技術分析

1、結(jié)構(gòu)設計：

此裝置主要由四部分構(gòu)成：滑輪導向動力裝置、大偏角連接裝置、 淸蠟密封閘門、密封器、保護裝置、斷桿封井器等組成。

2、工作原理：

任意角度自動對中防斷桿自動封井裝置主要是通過調(diào)偏裝置連接上下滑輪導向動力裝置，實現(xiàn)對抽油機錯位或井口下沉導致光桿與井口不對中偏磨問題，同時通過調(diào)偏裝置的上下2組8個滑輪對光桿進行扶正，把原來的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，極大降低磨阻的同時，增加了調(diào)偏角度，在兼顧普通盤根的同時還通過井口密封器側(cè)面增加了顆粒添加接口，可以實現(xiàn)不停井加盤根功能，此井口密封裝置還改進了封井裝置工藝，采用齒輪傳動工藝，通過單向控制就可實現(xiàn)停井密封功能，操作方便可靠，對比普通盤根盒雙向調(diào)整費時費力，具有極大優(yōu)越性。

3、主要技術參數(shù)：

（1）盤根盒高度：495mm-550mm（可根據(jù)實際需求設計）

（2）適宜溫度：-42οC—120℃

（3）盤根盒：根據(jù)井況需求可加工各種需求尺（22mm/28mm/32mm光桿）

（4）偏移角度：可適應各種小于25°偏角井，

（5）連接方式：可加工卡瓦接頭或者油田通用的2.5寸公扣。

（6）盤根：可加入碎料盤根或油田通用盤根、報廢用三角帶等

（7）滑輪及組件：采用標準號 GB 699-88 45#鋼熱處理，硬度要求為HRC55～58，屈服強度≥355MPa

（8）密封腔內(nèi)徑：55mm*150mm（油田通用盤根）4、技術創(chuàng)新點：

4、優(yōu)點

（1）設計的調(diào)偏裝置通過球頭來調(diào)節(jié)徑向偏角，可以自適應光桿或井口偏移方向，避免了人為外力調(diào)整光桿偏移量，來實現(xiàn)調(diào)偏功能，由于此球頭設計可以實現(xiàn)最大偏移角度為25°，有效偏移角度可以達到21°左右，大大提高了使用范圍;

（2）設計的滑輪導向裝置主要通過球頭上下兩組定滑輪（單組4個）可以保證不增加磨阻的前提下實現(xiàn)偏磨井光桿對中，同時在導向輪作用下，可以實現(xiàn)光桿一直在中心線上，這樣就徹底解決了偏磨井口、加盤根困難，頻繁加盤根等問題;

（3）設計的防偏磨裝置主要通過球頭與上下兩組定滑輪協(xié)調(diào)作用，可以實現(xiàn)滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，極大降低了摩擦系數(shù)的同時減少了光桿徑向摩擦力，特別是目前機械調(diào)偏，靠外力強行增加光桿偏移量（最大值19mm，解決最大偏移角度約10°），由于偏移角度方向與光桿位移方向不統(tǒng)一，不能很好解決對中問題。但是防偏裝置通過球頭與導向滑輪共同作用，不僅減少了徑向磨阻、徑向偏移量的同時還增加了調(diào)偏角度可達到21°左右。

（4）由于調(diào)偏裝置的作用，此密封裝置可以實現(xiàn)加普通油田用盤根就可以延長密封周期5倍以上，如果使用顆粒等特殊密封材料最多可以實現(xiàn)加盤根周期提高10倍以上。

（5）設計的斷桿防噴裝置，主要通過空心球與球坐密封原理來實現(xiàn)防噴功能，不影響油井正常生產(chǎn)的同時可以避免因光桿斷脫而造成環(huán)境污染。

（6）設計的封井閥裝置，主要是通過錐型齒采用齒輪傳動工藝，通過單向控制就可實現(xiàn)停井密封功能，操作方便可靠，對比普通盤根盒雙向調(diào)整費時費力，具有極大優(yōu)越性。

5、現(xiàn)場應用：

目前此裝置在大慶油田、吉林油田應用了大約3000多套，現(xiàn)場解決了井口不對中導致偏磨問題和抽油機不對中導致偏磨問題，應用效果較好。

結(jié)論：

⑴該工具結(jié)構(gòu)設計合理，工作可靠，易于加工。

⑵為解決因井口不對中而導致加盤根困難找到了一種解決途徑，為廣大科研工作者從另一個角度提供了解決問題的思路。

參考文獻：

[1] 萬仁博，采油工程手冊，北京? 石油工業(yè)出版社，2000。

[2] 曲占慶，采油工程基礎知識，北京? 石油工業(yè)出版社2001

作者簡介：馬雪良（1981.10-），男，大學本科，工程師，主要從事采油工藝技術研究。