摘要：针对抽油机井口光杆密封器更换盘根时，首先要取出旧盘根，才能添加新盘根，其操作过程费时费力，安全性及效率都不高等问题，研制了杠杆式光杆密封器密封件装卸装置。该装置主要是利用杠杆原理工作，主要由固定部分、杠杆部分以及盘根取出和添加部分组成。现场130余井次的使用表明，该装置更换盘根速度快、质量好，不会损伤光杆，操作简单，能显著减轻工人的劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。
关键词：杠杆式光杆密封件、装卸装置、盘根、杠杆原理
0 引 言
抽油机井口光杆密封器是密封光杆往复运动的专用装置。由于抽油机驴头与井口很难对中，当抽油机工作时，光杆在往复运动中就会偏磨，再加上井下采出液的高腐蚀性以及不法份子的破坏等原因，密封件即盘根的损坏加剧，常常造成井口严重渗漏，甚至是井喷，既影响了生产，又造成井口的严重污染。目前有90% ～ 98%的井口密封器的盘根磨损后需要将旧盘根取出才能添加新盘根，更换盘根已成为采油队经常性的工作。在施工时使用螺丝刀、起子等工具将废旧盘根取出，然后才能添加新盘根。由于盘根在密封装置内经过盘根压帽、压垫的挤压和较高的井口温度，橡胶盘根极易老化造成盘根与盘根之间的胶粘度显著增强，取旧盘根的难度大。目前取废旧盘根所使用的工具主要是螺丝刀、起子，这种原始的施工方式费工费时，往往因为过程漫长而影响油井生产，甚至造成出砂井砂卡，轻者要进行洗井，重者要上作业，产生的后果严重。近几年，虽有不少同行在这方面做了很多工作，也取得了一定的效果，但是都没有得到普及和推广，原因主要有以下几个方面：制作的工具体积大， 拆卸和装配工具不配套，实用性不理想，通用性也不强，只适用于一种型号规格的密封装置;操作过程费时、费力，安全性及效率都不高。
因此，研制一种更为简便实用而又独特的光杆密封装置装卸工具显得尤为重要。胜利油田分公司胜利采油厂一矿于2009研制成功杠杆式光杆密封件装卸装置，并在胜利采油厂一矿采油31队推广使用, 应用效果良好, 深受采油工人的青睐。
1、技术分析
1. 1 结构特点
杠杆式光杆密封件装卸装置主要包括固定部分、杠杆部分以及盘根取出与添加部分。其结构如图1～图5所示。
固定部分由后固定卡瓦座、前固定卡瓦座、光杆卡瓦、连接销和螺栓组成。后固定卡瓦座右边凸出部份有螺纹孔, 左边有活页销孔， 外圆下部有一卡槽，与定位连接器上部凸台相配, 内腔中上部有一圆柱形卡槽孔, 用于光杆卡瓦的定位。前固定卡瓦座右边凸出部份有螺杆孔，其余与后固定卡瓦座相同，前后固定卡瓦座用连接销组合为一体，可在光杆的任何位置用螺栓固定成为一整体。
杠杆部分由连接器、连杆销、连杆、杠杆手柄、插销、定位连接器和连接器插销组成。连接器圆心为U字形开口，如图 2所示，后部有一通孔，下部外圆有一卡槽，用于盘根取出机构总成和盘根装配器的连接，上部外圆左右各有一耳朵，并各有一横向销孔。连杆销与连接器的横向销孔相配，与连杆、杠杆手柄、插销和定位连接器组合成一剪切机构。
定位连接器圆心为 U字形开口，如图3所示，上部外圆有一圆形凸台，与前后固定卡瓦座相配，设计为间隙配合，使整个杠杆部分以井口光杆为中心，在360°内自由正反转动。连接器插销主要用于定位盘根取出机构总成和盘根装配器。
图 1 杠杆式光杆密封件装卸装置总装图
1—井口密封器;2—盘根;3—盘根挂钩;4—挂钩卡盘;5—连接器; 6—连杆销; 7—连杆; 8— 杠杆手柄; 9— 插销;10— 定位连接器; 1 1—螺栓; 12—后固定卡瓦座; 13—光杆卡瓦 ; 14—盘根压垫; 15—盘根压帽; 16— 连接销;17—前固定卡瓦座 ; 18— 油井光杆; 19— 连接器插销。
图2 连接器
图3 定位连接器
图4 盘根取出装置总成
图5 盘根装配器
盘根取出与添加部分由盘根挂钩、挂钩卡盘和盘根装配器组成。2件盘根挂钩下端为尖锥形，过锥形台阶有一段细杆，上端用螺纹与挂钩卡盘连接组合成盘根取出装置总成，如图 4所示。挂钩卡盘圆心为梯形状的 U字形开口，后部有一通孔，与连接器的后部通孔相配并同轴，中部有一凹槽与连接器下部外圆卡槽相配。盘根装配器上部与挂钩卡盘相同, 如图 5所示，整体圆心为U字形开口，底部为一圆形宽面，以便更好地下压盘根。
1. 2 工作原理
当光杆密封器不能对光杆进行密封需要更换盘根时，根据光杆直径选用相配规格 ( 28、 32、36、38 mm)的光杆卡瓦卡入前后固定卡瓦座的卡槽内, 先将密封器的盘根压帽松开连同盘根压垫往上推高360 m m, 将连接器、杠杆部分、挂钩卡盘、光杆卡瓦和前后固定卡瓦座卡入盘根压帽和盘根压垫下方的光杆上, 用螺栓拧紧, 使卡瓦座与光杆夹紧定位。装入盘根取出装置总成, 插入连接器插销, 双手用力压下左右杠杆手柄, 经连杆、连杆销带盘根取出装置总成下行, 使盘根挂钩强制插入盘根盒内的旧盘根, 并插入第2个旧盘根后，方可上提左右杠杆手柄并可径向转动，在盘根挂钩的带动下将旧密封件取出，依次将旧盘根全部取出。卸下连接器插销和盘根取出装置总成;再更换上盘根装配器，插入连接器插销，将同规格新盘根套在光杆上，用力下压杠杆手柄，盘根装配器将新盘根压入盘根盒内，依次将新盘根全部装入。再将螺栓卸掉，即可全部卸下杠杆式光杆密封件装卸装置。
1. 3 主要技术参数
适用光杆直径：28～38 m m( 需要更换盘根的密封装置);
质量：3. 83 k g ;行程：120 mm ;杠杆力比:( 1∶6. 5) × 2;
外形尺寸:1 200 m m×70 m m×300 mm。
1. 4 技术特点
与目前使用的废旧盘根取出工具相比，杠杆式光杆密封件装卸装置具有以下技术特点：
( 1)固定机构的光杆卡瓦采用无牙光面卡瓦，材料为紫铜，卡紧时能有效避免光杆受伤, 而且可靠性高。
( 2)由于杠杆力比较大，装卸盘根比较轻快，省时省力，更换盘根时，能有效缩短油井的停抽时间，提高油井的工作时率，同时避免因装卸盘根时间过长引起的砂卡危险。
( 3)整体结构的通用性比较好，目前能适用于所有需要更换盘根的密封装置，盘根装配质量好，而且能在28～38 mm的光杆上使用，无需更换更多的配件。
( 4)除前后固定卡瓦座和光杆卡瓦采用 2半圆形结构外，其余设计均采用 U字形开口卡入结构，使安装拆卸简单、快速，并且折叠后体积小。
( 5)转动角度大，当拆装盘根时用手握住左右杠杆手柄，以光杆为圆心在360°内，左右作无限的转动，能有效解决在更换盘根时遇到的问题。
2、现场使用效果
杠杆式光杆密封件装置于2009年1月研制成功，并在胜利采油厂一矿应用，目前已使用130余井次，效果显著。典型井例：ST1 -3 -121和 ST1-3N 111井原油物性为一般稀油，井口配套使用普通光杆密封器，通过使用杠杆式井口光杆密封装卸装置更换盘根，操作时间分别从使用前的20和25mi n 减少到使用后的 10和 11 m i n;STT 74—2和ST1-4X 135井原油物性为稠油，井口分别配套使用调偏型两级密封器和自动调偏密封器，通过使用杠杆式井口光杆密封装卸装置更换盘根，操作时间分别从使用前的40和 30 m i n 减少到使用后的 20和15 mi n 。并且该装置现场安装和拆卸方便快捷，一般只需用2 ～ 3 m i n 即可完成，携带也比较方便，深受采油工人的青睐。
3、结 论
( 1)使用杠杆式光杆密封件装卸装置，更换盘根时不会损坏新盘根, 更换的质量好, 速度快，油井停产时间短，同时避免了因装卸盘根时间长引起的砂卡、粘稠带来的油井停产危险。
( 2)杠杆式光杆密封件装卸装置结构合理，质量轻，耐用性好，携带方便，适合野外作业，是井口密封装置更换盘根的理想专用工具。
( 3)杠杆式光杆密封件装卸装置不会损伤光杆，避免了在更换盘根时因工具不配套，时常造成光杆被砸伤的问题。
( 4)杠杆式光杆密封件装卸装置能显著减轻工人的劳动强度，操作简单可靠，尤其在寒冷的冬天, 更能体现出它的优越性, 具有较好的经济效益和社会效益。
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