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与众不同的“双浮式盘根盒”
添加:2015/11/24 10:23:01    游览:859    来源:www.aosailuo.com.cn

  【摘要】盘根盒在油田上使用普遍,有抽油机就有它的存在。盘根盒是抽油机上的组成部件,它的作用是当抽油机光杆在作上下往复运动时,起到密封作用,不至于使油井内的液体外泄。但是由于光杆在与盘根盒的相对运动中,因某种原因会相互产生摩擦,俗称“偏磨”。本文就通过对“偏磨”的分析,提出了具体的解决办法。

  【关键词】偏磨现象 双浮式盘根盒 解决办法

  “偏磨”现象普遍存在于油田的各个抽油机中,有证据说明:在油田的所有抽油机中,有“偏磨”现象的占90%以上,但是“偏磨”程度大小有所不同。“偏磨”会导致光杆表面出现损伤,损伤会因“偏磨”程度大小不同及“偏磨”时间的长短而出现不同的现象。如光杆安装后,在初期,光杆表面都不会出现有明显损伤的痕迹,而到中期就可能在光杆表面一侧会出现“浅坑”或横向的“垄沟和垄台”。以上现象的出现与光杆与盘根盒的材质及盘根盒的结构有关。光杆的材料为铬钢,而盘根盒的材质为45#钢,因为铬钢的硬度要大于45#钢的硬度,所以在初期光杆的表面几乎看不到损伤的痕迹。传统设计的盘根盒为了将因偏磨而产生的损伤减少到最小,就把能与光杆接触到的部位设计的很宽,当光杆与之接触时就由线接触变成了面接触,由此减小了压强,所以就出现了“垄沟垄台”现象。所以说,传统的盘根盒的设计在对治“偏磨”这一现状上采取的是减缓而不是根除。在光杆运行较长一段时间后,“偏磨”较为严重的光杆表面就会出现轴向的划伤,有的光杆表面一侧还会出现较深的腐蚀性黑色“斑坑”。“斑坑”的出现是因为光杆在偏磨的过程中经常处在过热状态,这种过热状态在遇到油气及冷空气时相互作用就有可能产生“蚁酸”。在“蚁酸”的作用下,因而黑色的“斑坑”产生了。无论是光杆的轴向划伤还是腐蚀性“斑坑”的产生都会造成盘根的快速磨损和密封性能下降,油井内的液体外泄。盘根寿命的缩短将导致光杆寿命的终结,因为“加不住盘根”是更换光杆的主要依据。据统计:目前,光杆的平均使用寿命是三年。为了对治油井光杆普遍存在的“偏磨”现象,有关单位或有关人士研制了多种盘根盒。这些盘根盒有的只是起到减缓偏磨的作用,有的只是从理论上证实其可行性,但都缺乏实际效果的验证。(实际效果的验证至少需5年以上)所以,但就效果而言应该说都不尽人意的,都不能从根本上彻底根除偏磨现象的发生。而“双浮式盘根盒”与所有的盘盒都截然不同,对于不同之处将分别阐述。

  1、 对产生偏磨原因的分析不同

  盘根盒是光杆与油管之间的连接部件,当光杆出现偏磨现象时,究竟是光杆偏了?还是油管偏了?应该说其它所有的盘根盒都是在试图校正光杆。因为所有的盘根盒无论在内部结构上怎样变化,但就其工作空间是不变的(工作空间见下图)。在这个不变的工作空间里,光杆的中心线就必须与油管的中心线重合,而现实当中的光杆与油管的中心线却是不重合的。这时就需要一个中心向另一个中心靠拢,而能动的却只有光杆,(在光杆横向施加一个外力,光杆可在径向上移动距离。)而油管是不动的。而我则认为光杆是正的,理由是,根据力学中的一个定义可知:重力的方向垂直向下。光杆下坠着十数吨的重量,可以满足定义中的条件,而垂直就是正的。“双浮式盘根盒”根据这一分析就制成了可变工作空间。(如下图)

双浮式盘根盒
  图1 “双浮式盘根盒”具有可变的工作空间

  不变的工作空间只有一个中心,势必要对光杆进行径向移动,而光杆本身下部具有十数吨的重量,必然有一个相反的作用力的存在,有这个力的存在,相互磨擦在所难免。在安装、或拆除盘根盒时的现象更能说明这一点:在安装盘根盒时,必须有几个人同时对盘根盒在横向上施加一个外力,才能将盘根盒对正位置,然后进行安装。在拆除盘根盒时,当将盘根盒的丝扣拧完后,盘根盒就会在横向上被弹出一个距离。而可变的工作空间可以有多个中心的存在,也就是说,光杆可以有自己的中心,油管也可以有自己的中心,在安装时也不必在横向上施加外力。在拆除时盘根盒也不会被弹出。

盘根
  图2 这是其它盘根盒都有的不变工作空间

  2、 处理偏磨的方法不同

  所有其它盘根盒所采取的方法离不开校正,校正就是对抗,就是损伤。而“双浮式盘根盒”采用的方法是用空间进行调节,因为通过上面的分析知道了光杆是正的。光杆虽然可以动(施加横向力可以动)但却不能动。而油管应该动(因为油管是偏的)但却动不了。所以采取用空间调节两个偏差的方法进而达到和谐统一。

  3、结构的不同

  “双浮式盘根盒”与其它盘根盒在结构上首先是工作空间的区别。其它盘根盒的工作空间是不变的,而“双浮式盘根盒”的工作空间是可变的。(如上图所示)根据盘根盒的底部缝隙的变化可直接知道该井偏差的大小。底部状况如图:

盘根盒的底部缝隙的变化
  图3 盘根盒的底部缝隙的变化

  该盘根盒底部的缝隙不均不是安装的失误,也不是人为的故意,而是盘根盒在安装时自动调整的结果

双浮式盘根盒用过的盘根和其它盘根盒用过的盘根对比
  图4 双浮式盘根盒用过的盘根和其它盘根盒用过的盘根对比

  4、“双浮式盘根盒”用过的旧盘根形状规矩整齐,像这种形状的盘根在油田上实难一见。如我队有油井三百多口,像这种盘根一口也找不到。而上图的另一种盘根却比比皆是。从这种盘根上可以看出,它磨损的部位有的深,有的浅。从中也不难看出盘根在盘根盒里有翻转,而盘根之所以翻转是由于光杆在盘根盒里不正的缘故,但即使是这种盘根也不是偏磨情况最差的油井所产生的,它仍然属于偏磨在3㎜以下的一些油井所产生的。而偏磨在3㎜以上的油井所用的盘根剩下的部分都非常的短。具粗略的调查,有的油井的偏磨可以达到7㎜。“双浮式盘根盒”在设计上可以校正偏磨10㎜,可以校正角度5°。

  5、管井工在操作上感觉的不同

  (1)对于其它盘根盒在安装新盘根时不容易,拆旧盘根时又非常困难。因为这种现状,在技术革新的活动中又有许多拆装盘根的工具被推广使用。而“双浮式盘根盒”在使用时装新盘根容易,在拆旧盘根时,只要有一个扁起子就能完成工作。状况分析:安装新盘根不容易是因为光杆在盘根盒内不正,导致光杆与盘根盒左右缝隙出现差异。在加装新盘根时就要用力迫使光杆改变原来的位置,而光杆下面是十数吨重的重量,因此加装新盘根的工作显然不会很轻松。拆旧盘根时,由于光杆不是在盘根盒的正中,所以旧盘根在磨损的过程中径向会出现一侧宽一侧窄的现象,而轴向的上下状况却是相反的。例如,上面的盘根磨的较多,缝隙较窄,而下面的盘根恰恰相反,磨的较少,盘根剩余的较宽。这样,将较宽的盘根从较小的缝隙取出,自然就比较困难。而“双浮式盘根盒”由于光杆完全处于盘根盒的中心,所以就没有以上情况的发生。

  (2)其它盘根盒当盘根在运行一段时间后,就会出现液体“泄露”现象,这时管井工操纵盘根盒上的手柄顺时针拧动,就会较为轻松的(有弹力的感觉)将盘根盒上盖拧紧,当盘根盒上盖被拧紧后又会出现光杆过热烫手或光杆一侧出现变色现象。而《双浮式盘根盒》在拧动过程中必须要用较大的力量,(感觉就像压在木头上)而光杆不会出现过高的温度,更不会出现光杆变色现象。状况分析:当盘根(抽油机皮带)一圈一圈的叠加在盘根盒内时,这时的盒内已基本上被橡胶物质充满,使用一个不很大的力量是无法将其改变现有形状的,之所以很轻松的能够将其拧动,是因为光杆不在盘根盒的中心,盘根也无法填满盘根盒的空间,所以在拧动盘根盒手柄时就感觉其内部有弹力而光杆过热或光杆变色是由于光杆不与盘根盒同心,在外力的作用下,光杆就会与盘根盒的底部靠紧而发生摩擦,摩擦使光杆表面温度迅速生高。

  (3)“双浮式盘根盒”在运行一定的时间后,盘根的长度不会变短,而其它盘根盒的盘根在运行一定的时间后,盘根的长度会变短,对胶圈类的盘根也会减少。

  状况分析:盘根长度的变短和胶圈的减少是因为盘根被运行的光杆抽到回油管线里,在中转站的油泵过滤器里就可以找到大量的盘根及胶圈。盘根盒与光杆的缝隙是一个毫米,而盘根或胶圈是七至十毫米,七至十毫米的盘根是怎样从一个毫米的缝隙中漏出去的呢?这是因为盘根盒的底部被磨出了较大的缝隙,所以才出现了以上的现象。从这一现象中也可以看出,偏磨较为严重的油井并不在少数。而“双浮式盘根盒”由于没有了偏磨现象,因而盘根不会漏失。

  6、“双浮式盘根盒”在一根光杆上实验八年,光杆现已使用十一年,实验时间之长效果之好是其它盘根盒无法比拟的。(实验井如下图)


  图5 实验井 1


  图6 实验井光杆现状

  该井光杆安装于2000年,到2004年,盘根的寿命只有20天左右,准备换杆。在没有换杆的情况下,安装了“双浮式盘根盒”。盘根的寿命达到了七个月。至今,光杆已使用十一年。(这也是衡量油井是否偏磨的又一证据)。

  该实验井于2011年10月28日改型为螺杆泵井。至此,实验结束。实验得到的结果是:正常使用的光杆寿命可在十年以上,但它得到的只是一个现在结果,而不是最终的结果。

  按使用的情况推断:光杆正常使用寿命应在十五年。理由有二:

  理由一:在安装“双浮式盘根盒”时,光杆已如图所示,表面非常粗糙,盘根的使用寿命只有二十天。如果实验初期使用的是新光杆,光杆的寿命是否应该还会继续增加?

  理由二:实验的中断并非由于光杆本身的原因,而是由于要改装螺杆泵井,所以光杆还有继续使用的余地。余地还有多少呢?

  使用“双浮式盘根盒”将光杆的平均寿命由三年提高到十几年。在油田,盘根盒的用量也是一个不小的数字,而盘根盒的寿命也和光根的寿命相差无几。影响盘根盒寿命的因素有两个:一个是盘根盒的上口因在加盘根时困难而要用锤子使劲砸。在砸的过程中会将丝扣碰坏。第二个原因就是因偏磨将盘根盒的底部的缝隙磨大,造成盘根的漏失。因为“双浮式盘根盒”根除了偏磨现象,加盘根比较容易,丝扣损坏的几率很小,而偏磨现象是零,因此也可以将盘根盒的寿命提高到十几年以上。至此光杆寿命十几年,盘根盒寿命十几年应该是一个难以逾越的极限。

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