連續(xù)油管滾筒旋轉(zhuǎn)密封總成拆裝工具的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

張 乾，宋 文，羅明望，耿 滕，滕俊男，楊 志，黃利超

（中國石油渤海鉆探工程公司井下技術(shù)服務(wù)分公司，天津 300283）

連續(xù)油管滾筒旋轉(zhuǎn)密封總成（以下簡稱“旋轉(zhuǎn)密封總成”）是將滾筒內(nèi)、外部管匯連接，且又滿足滾筒旋轉(zhuǎn)功能的關(guān)鍵裝置。在連續(xù)油管作業(yè)過程中，泵注流體必須經(jīng)過旋轉(zhuǎn)密封總成才能進(jìn)入連續(xù)油管作用于目的井段。由于工作液中含有雜質(zhì)、且具有一定的腐蝕性，作業(yè)過程中易造成旋轉(zhuǎn)密封總成刺漏污染環(huán)境，降低施工效率。

以維護(hù)保養(yǎng)旋轉(zhuǎn)密封總成為例，常規(guī)修理方式是從滾筒軸承中將旋轉(zhuǎn)密封拔出，其次用頂絲將旋轉(zhuǎn)密封總成中的軸承頂出，對(duì)內(nèi)部空間進(jìn)行清理，更換密封填料及墊片等。但是，旋轉(zhuǎn)密封總成與滾筒軸承內(nèi)部易發(fā)生銹蝕，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)密封總成很難從滾筒軸承套中拔出。如果對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，需要先將滾筒從現(xiàn)場托運(yùn)回基地，將滾筒上纏繞的連續(xù)油管倒到備用滾筒上，消除作用在旋轉(zhuǎn)密封總成上的負(fù)荷，避免拆卸過程中發(fā)生機(jī)械傷人事故；其次，將滾筒上旋轉(zhuǎn)密封總成對(duì)應(yīng)一側(cè)的液壓馬達(dá)拆下，以及連接在旋轉(zhuǎn)密封總成上的滾筒內(nèi)、外部管匯拆除，用吊車吊住旋轉(zhuǎn)密封總成，作業(yè)人員配合保持旋轉(zhuǎn)密封總成平衡，用長鐵棍從液壓馬達(dá)另一側(cè)捅入至旋轉(zhuǎn)密封總成，敲擊鐵棍裸露端，將旋轉(zhuǎn)密封總成緩慢捅出，脫離滾筒體，對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

1 設(shè)計(jì)思路

由于旋轉(zhuǎn)密封總成（如圖1所示）為金屬材質(zhì)、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且旋轉(zhuǎn)密封總成內(nèi)、外部由管匯（如圖2所示）連接，在常規(guī)的拆裝維護(hù)保養(yǎng)過程中，依靠人力配合吊車很難保證旋轉(zhuǎn)密封總成平穩(wěn)拔出。常規(guī)維護(hù)保養(yǎng)旋轉(zhuǎn)密封總成不僅耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，且存在較大安全隱患。因此，本文設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、便于操作的旋轉(zhuǎn)密封總成拆裝工具，提高工作效率，降低作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 旋轉(zhuǎn)密封總成及軸承套

圖2 旋轉(zhuǎn)密封總成一側(cè)

1.1 “平衡移動(dòng)”原理

旋轉(zhuǎn)密封總成與滾筒體之間的裝配間隙非常小，由于銹蝕、拔出力不平衡等原因，在將其拔出的過程中，容易發(fā)生偏磨而導(dǎo)致其卡死，需要將其敲擊回位，建立平衡，再次拉拔，直至將其從滾筒體軸承套內(nèi)拉出。旋轉(zhuǎn)密封總成無法順利拔出的主要原因是其在拔出過程中發(fā)生了失去了平衡，運(yùn)用“平衡移動(dòng)”原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)大套筒（以下稱“外套筒”，如圖3所示），外套筒底部端面與滾筒體緊密貼合，保證旋轉(zhuǎn)密封總成平直引出不偏磨，并將其收納至外套筒內(nèi)。

圖3 外套筒

1.2 “作用力與反作用力”原理

外套筒可以保證旋轉(zhuǎn)密封接頭總成從滾筒體中拔出過程中保持平衡，在操作過程中不發(fā)生外套筒滑動(dòng)。如果要將其拔出，還需要設(shè)計(jì)一個(gè)拉拔裝置，借助外套筒提供一個(gè)反向作用力，實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)密封總成拉出或壓入滾筒體軸承套。根據(jù)“作用力與反作用力”原理，在外套筒內(nèi)部設(shè)計(jì)一個(gè)內(nèi)套筒（以下稱“鎖套”），利用原有的頂絲螺栓孔將鎖套固定在旋轉(zhuǎn)密封接頭總成上，再通過旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)的連接絲杠提供一個(gè)反向作用力，實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)密封總成從滾筒體軸承套中拔出或擠入。鎖套與連接絲杠如圖4所示。

圖4 鎖套與連接絲杠

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，將外套筒、鎖套、連接絲杠和扳手等進(jìn)行組合，形成了旋轉(zhuǎn)密封總成專用拆裝工具，如圖5所示。

圖5 旋轉(zhuǎn)密封總成拆裝工具

2 實(shí)施方法

根據(jù)設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)出如圖5所示旋轉(zhuǎn)密封接頭總成專用拆裝工具（以下簡稱“拆裝工具”），主要包括外套筒、鎖套、連接絲杠和扳手四大部分，將拆裝工具安裝至滾筒體上，通過旋轉(zhuǎn)扳手調(diào)整大螺母在連接絲杠上的行程，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成拆卸與安裝。

2.1 拆裝工具安裝

借助滾筒體上的四個(gè)頂絲孔，用小螺栓與頂絲孔連接，將鎖套連同連接絲杠一起與滾筒體固定為一體，再將外套筒通過連接絲杠安裝至滾筒體上，旋入大螺母，直至外套筒底部端面與滾筒體完全貼合，再將大螺母旋入連接絲杠，便完成了對(duì)專用拆裝工具的安裝。

2.2 旋轉(zhuǎn)密封總成拆卸與安裝

將拆裝工具安裝固定好后，將大螺母旋入至外套筒底部端面與滾筒體完全貼合，用扳手旋轉(zhuǎn)連接絲杠上的大螺母，大螺母沿連接絲杠旋入或旋出，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成的拔出或擠入。

旋轉(zhuǎn)密封總成拆下后，借助導(dǎo)鏈將其緩慢下放至地面，取下扳手，將大螺母從連接絲杠上旋出，取下大套筒；再將鎖套上的四個(gè)固定螺栓卸松取下，將鎖套連同連接絲杠一同取下，便完成了對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成的拆卸。接下來便可對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。旋轉(zhuǎn)密封總成維護(hù)保養(yǎng)完成后，按照2.1組裝順序?qū)Ｓ貌鹧b工具組裝完成，將連接絲杠調(diào)至旋轉(zhuǎn)密封總成收納進(jìn)大套筒內(nèi)，借助導(dǎo)鏈將組裝后的旋轉(zhuǎn)密封總成升至滾筒體軸承套處，即實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成的組裝。

3 拆裝工具的應(yīng)用

某井連續(xù)油管施工過程中，旋轉(zhuǎn)密封總成失效，漏失嚴(yán)重，被迫停止作業(yè)?，F(xiàn)場施工人員利用新研制的專用拆裝工具對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成進(jìn)行拆裝修理工作，整個(gè)修理過程僅3名作業(yè)人員，用時(shí)3h，就完成了對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成拆卸、維護(hù)保養(yǎng)和組裝工作，恢復(fù)正常施工。如圖6所示為現(xiàn)場作業(yè)人員采用專用拆裝工具拆裝旋轉(zhuǎn)密封總成。

圖6 旋轉(zhuǎn)密封總成拆裝工具

通過對(duì)公司現(xiàn)有9 套連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備在各市場的施工情況統(tǒng)計(jì)，旋轉(zhuǎn)密封總成拆裝工具已在所有作業(yè)設(shè)備進(jìn)行配備應(yīng)用，現(xiàn)場應(yīng)用情況見表1。該拆裝工具應(yīng)用后，無需將連續(xù)油管滾筒托運(yùn)回基地將滾筒上纏繞的連續(xù)油管倒掉再維護(hù)保養(yǎng)，消除了吊裝作業(yè)和道路運(yùn)輸過程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)無需將滾筒上纏繞的連續(xù)油管倒到備用滾筒上，大幅縮短了維護(hù)保養(yǎng)周期，減少了施工現(xiàn)場等停。

表1 現(xiàn)場應(yīng)用情況

現(xiàn)場應(yīng)用表明，常規(guī)方法維護(hù)保養(yǎng)旋轉(zhuǎn)密封總成作業(yè)時(shí)間長，且由于需要吊裝和運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)，需要參與作業(yè)的人員多，同時(shí)產(chǎn)生了較高的作業(yè)費(fèi)用；采用專用拆裝工具對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)，作業(yè)時(shí)間大幅縮短，作業(yè)效率提高約22倍，減少了施工現(xiàn)場的等停時(shí)間，且不會(huì)造成作業(yè)成本的增加，維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)實(shí)現(xiàn)省時(shí)、省力、省錢，而且更加安全、高效。

4 結(jié)論

（1）通過調(diào)整設(shè)計(jì)的專用拆裝工具的外形尺寸參數(shù)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)滾筒旋轉(zhuǎn)密封總成的拆裝。

（2）設(shè)計(jì)的專用拆裝工具結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、便于操作，可在現(xiàn)場直接進(jìn)行拆裝修理，極大提高了工作效率，降低了拆裝過程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（3）建議采用設(shè)計(jì)的專用拆裝工具定期對(duì)旋轉(zhuǎn)密封總成進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)更換旋轉(zhuǎn)密封總成內(nèi)損壞的密封元件，修復(fù)偏磨的軸承套，調(diào)整裝配間隙，消除作業(yè)過程中旋轉(zhuǎn)密封總成失效帶來的安全環(huán)保隱患，減少施工等停。