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。該裝置結構簡單，操作方便，密封時間超長，適應性廣，能夠實現(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整光桿角度，使其對中生產管柱，部分使用調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量影響。為了克服目前各大油田生產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、結構設計：

此裝置主要由四部分構成：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，增加了調偏角度，在兼顧普通盤根的同時還通過井口密封器側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整費時費力，具有極大優(yōu)越性。

3、主要技術參數：

（1）盤根盒高度：495mm-550mm（可根據實際需求設計）

（2）適宜溫度：-42οC—120℃

（3）盤根盒：根據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）設計的調偏裝置通過球頭來調節(jié)徑向偏角，可以自適應光桿或井口偏移方向，避免了人為外力調整光桿偏移量，來實現(xiàn)調偏功能，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的同時減少了光桿徑向摩擦力，特別是目前機械調偏，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偏角度可達到21°左右。

（4）由于調偏裝置的作用，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。

結論：

⑴該工具結構設計合理，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。