CN2500793Y - 随动对中抽油光杆井口密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种随动对中抽油光杆井口密封装置。将盘根盒体的外侧做成凸缘状,安装在盘根密封随动机构中,凸缘盘面上开有凹槽或环槽,凹槽上方安装带凸台的调整盘,或在环槽内安装O型橡胶圈,盘根盒体安装于支撑体上,支撑体上端有压盖拧紧,下端拧在闸门底座上。在盘根密封随动机构下方装有胶皮闸门,用于更换上部盘根时密封井口。盘根是指聚四氟乙烯盘根。

Description

随动对中抽油光杆井口密封装置

有杆抽油***是我国原油的主要生产方式，该***地面设备中井口光杆密封装置总体性能的好坏，直接影响地面设备的工作质量。目前油田抽油井口密封装置主要使用固定式常规型井口光杆密封装置。井口光杆密封装置，现场又叫光杆密封器、井口盘根盒或者井口防喷盒等。安装时，将该光杆密封器安装在井口采油树的上部三通上，将切45°斜口的盘根(橡胶密封圈)装入密封器主体上部盘根盒内腔中，然后利用葛兰和密封盒压帽压紧，从而使密封圈内圆表面与光杆外表面抱合，进而把密封盒主体与光杆形成的环形腔封住，以防止井口处原油的漏失。该装置自六十年代沿用至今。从结构形式和操作要求等方面看常规型井口密封器具有结构简单、维护方便、操作时对工人的技术要求不高等优点。

该装置经闸门底座或螺纹联接固定在井口采油树三通上，井口一旦安装完毕密封器的位置也已相对固定。但抽油机由于制造误差、安装误差及承载变化时构件的变形会导致光杆轴线与密封器主体轴线产生固定及随机偏移，据统计，有杆抽油井总数的80％以上存在3～10mm轴线偏移。由于安装在井口三通上的常规型井口光杆密封器不能调偏，将会强迫光杆与井口对中，这样就在密封盘根处形成一个很大的横向力支点，从而使光杆在上下往复运动中与密封圈(即盘根)在周向配合面上受力差别很大，受力较大的一侧则很快遭受磨损，并导至整组盘根的密封失效，严重的甚至将盘根压帽及胶皮闸门的光杆通孔磨成椭圆形。据现场调查结果统计，常规井口密封盘根使用寿命平均10天左右，最长寿命为3个多月，而最短寿命不足24小时。在生产过程中，该常规型井口光杆密封装置暴露出了密封摩擦力大、密封频繁失效、原油跑漏、污染环境、采油工人需定期紧盘根或停井换盘根等问题，从而使油井生产率大大降低，影响了油田的原油产量。

长期以来，人们一直在设计研究各种新型井口密封装置，以解决抽油光杆轴线与井口轴线不对中的问题。从检索到的资料显示，有些调偏密封器只能调整抽油机安装过程中产生的固定偏移，却不能调整抽油机运动过程中产生的随机偏移，而有些实际上不起作用。国内只有江汉石油学院1990年研制的跟踪式光杆密封器具有调整固定偏移及随机偏移功能，其核心技术是利用高压胶管的挠性来实现跟踪抽油光杆，盘根安装在胶管内，从而实现了密封盘根与光杆的随动对中，但由于高压胶管为挠性件，更换盘根比较费力，而且新装密封盘根也难以压实，此外，为解决光杆下行时胶管受压问题而设计的外套筒等附件使得密封器结构复杂，因此该密封器未能广泛使用。国外井口装置中，初期也是采用固定常规型井口密封装置，后来逐步采用各种调偏式井口密封装置。在美国主要有两种较为典型的井口密封装置，一种为球体调偏式，这在国内也有多种同类产品，实际上球体偏转后并不能消除盘根与光杆之间的偏磨，而只是改变了盘根结构中横向力支点位置，因此该种井口密封装置调偏作用不大。另一种为跟踪调偏式，应用较为广泛。其核心技术是光杆密封体浮动安装在固定密封盒内，因此密封体可自动跟踪光杆位置，以达到调整固定偏移及随机偏移的功能。该型井口密封装置存在着结构复杂、更换盘根麻烦、成本高等问题。

本实用新型的目的是要研制一种随动对中抽油光杆井口密封装置，解决抽油光杆轴线与井口轴线不对中的问题，消除固定偏移和随机偏移。

本实用新型的目的是这样实现的：装置由三部分组成，包括盘根密封装置、盘根盒体随动对中装置及随动胶皮闸门装置。盘根密封装置是将聚四氟乙烯盘根装入盘根盒体内，盘根上方装有葛兰和压帽构成。旋紧压帽通过葛兰向盘根施加轴向压力，使盘根与光杆及盘根盒之间产生密封。盘根盒体随动对中装置是在盘根盒体下部伸出一凸缘，与支撑体和压盖共同构成，在盘根盒体的凸缘面上开有凹槽或环槽，盘面上安装一个带凸台的调整盘与凹槽配合，在凸缘与调整盘接触处外侧装有柔性薄壁胶环，或在凸缘环槽内装O型橡胶圈和聚四氟乙烯密封环，在与凸缘接触的支撑体上也开有环槽，槽内安装O型橡胶圈和聚四氟乙烯密封环；盘根盒体安装在上部带外螺纹的支撑体上，支撑体的下部内螺纹拧在闸门底座体外，而带内螺纹的压盖拧在支撑体外。在盘根密封随动机构下方装有随动胶皮闸门装置，随动式胶皮闸门由三个上下安装的压紧盘、橡胶圈和螺柱构成，安在上面的T形压紧盘与中间的L形压紧盘之间装有O型橡胶圈，下面的平板压紧盘位于闸门内腔底部，螺柱拧在闸门底座上。

按照本实用新型所设计的井口密封装置中与抽油光杆接触的盘根盒体部分是随动结构，能够与光杆随动对中，这样就解决了光杆的固定及随机偏移，消除横向支点力问题，保持密封盘根只承受轴向摩擦力，且四周受力均匀，采用新型结构及材料的盘根大幅度降低密封摩擦力。

下面结合附图和实施例来详细描述依据本实用新型所提出的随动对中抽油光杆井口密封装置的具体结构。

图1是依据本实用新型所提出的带调整盘的随动对中抽油光杆井口密封装置的结构示意图。

图2是依据本实用新型所提出的随动对中抽油光杆井口密封装置的结构示意图。

随动对中抽油光杆井口密封装置采用盘根密封抽油光杆，盘根5装入盘根盒体4内，盘根上方安装葛兰3和盘根压帽2。以上部分结构设计与常规式井口密封装置相似。图1所示是依据本实用新型所设计的随动对中抽油光杆井口密封装置的实施例之一，适合于井口压力较大的工况。在盘根盒体4下部伸出一凸缘，凸缘上面放置调整盘7，调整盘7外侧***压盖9及盘根盒支撑体10之间的环形空间内。井口装置安装前，在调整盘7内侧与盘根盒体4之间放入定位套6，可使调整盘7与盘根盒体4之间不产生相对移动。安装井口密封装置时，调整盘7将在压盖9及盘根盒支撑体10之间的环形空间内进行横向自动调整，便可完成井口固定调偏，然后旋紧压盖9及盘根盒支撑体10之间的螺纹，此时调整盘7、压盖9及盘根盒支撑体10成为一体而无相对运动。然后去掉定位套6，此时调整盘7内侧与盘根盒体4组成随机调偏结构。柔性薄壁胶环8上下两侧分别紧固在调整盘7下面及盘根盒体4外侧，可实现调整盘7与盘根盒体4滑动接触面之间的随动密封，调整盘7与盘根盒体4之间呈圆形凸凹结合可防止二者之间的相对运动过大而损坏柔性薄壁胶环8。以上密封结构优点在于可实现调整光杆的固定偏移及跟踪光杆的随机偏移，并且由于采用了柔性薄壁胶环来实现随动密封，在调整盘7与盘根盒体4之间无需轴向压紧密封，因此在盘根盒体作横向移动时，只存在很小的横向摩擦力，这种情况在井口压力较大时是非常合适的。

如图2所示是依据本实用新型所设计的随动对中抽油光杆井口密封装置的另一实施例，适合于井口压力较小的工况。盘根盒体4下部伸出的凸缘部分外侧设有一环槽，槽内底部装O型橡胶圈19，槽上部装一聚四氟乙烯密封环18，盘根盒体4凸缘下面的盘根盒支撑体10上的内侧凸环部分也加工一环槽，其内同样装有O型橡胶圈21及聚四氟乙烯密封环20，旋紧压盖9及盘根盒支撑体10之间的螺纹后，盘根盒体4的凸缘部分在压盖9及盘根盒支撑体10之间的环形空间内作横向移动，便可与光杆随动跟踪，以实现光杆固定及随机调偏，通过聚四氟乙烯密封环18及20与盘根盒体4接触可实现盘根盒体与旋紧压盖9及盘根盒支撑体10之间的随动密封，聚四氟乙烯摩擦系数较低，可减小横向摩擦力。通过O型橡胶圈19及21的压缩反弹力对聚四氟乙烯密封环施加所需的密封压力，由于在盘根盒体4的凸缘部分与聚四氟乙烯密封环之间需施加一定的密封压力，井口压力越大，则所需的密封压力就越大，这将产生较大的横向摩擦力，因此方案2在井口压力较小时是比较合适的。这种密封结构优点在于可实时跟踪光杆的固定偏移及随机偏移，结构简单，安装方便，工作可靠，不需柔性薄壁胶环来完成随动密封。

盘根盒体随动对中装置的下部是随动胶皮闸门装置，当更换上部盘根时需要关闭随动胶皮闸门。闸门底座17同时也是盘根盒体随动对中装置的支撑体，通过螺纹将盘根盒支撑体10及闸门底座17之间联结在一起，平板压紧盘15位于闸门内腔底部，只能作轴向移动，L型压紧盘14与T型压紧盘12相互嵌合在一起并可作轴向移动及随光杆横向移动，内有O型橡胶圈13，T型压紧盘上部有一环槽，内装一O型橡胶圈11。关闭闸门时，旋转四周螺柱16，依次顶起各压紧盘15、14及12，继续旋转四周螺柱16便可压紧O型橡胶圈13及11，O型橡胶圈13被强迫变形后，便可封死光杆与T型压紧盘之间的间隙，O型橡胶圈11压紧后便可实现T型压紧盘与盘根盒支撑体10之间的密封，这样便可完成闸门的关闭。在正常生产时胶皮闸门处于打开状态，O型橡胶圈13与光杆1不接触，以避免与光杆之间产生轴向摩擦力，压紧盘14及12可以在闸门内与光杆随动跟踪。

采用随动对中抽油光杆井口密封装置替代常规式井口密封装置可显著延长盘根密封寿命，减少紧盘根及更换盘根次数，降低了工人劳动强度，提高抽油机生产率，减少原有漏失，避免污染环境，大幅度降低盘根与光杆之间的摩擦力，减少有害动力消耗，提高抽油机效率。预计该装置能确保使用寿命达12～18个月。根据初步估算，如采用新型随动对中抽油光杆密封装置，一口井每年可节约成本及增创产值合计4000多元，全国在装有杆抽油机井6万多口，其中约98％抽油机所配井口密封装置还是常规型。如50％采用新型井口密封装置，则年创效益将达亿元。

Claims (6)

1.一种随动对中抽油光杆井口密封装置，由装在盘根盒体(4)内的盘根(5)对光杆进行密封，其特征是，带凸缘的盘根盒体(4)安装在盘根密封随动机构中，在盘根密封随动机构下方装有随动式胶皮闸门。

2.如权利要求1所述的随动对中抽油光杆井口密封装置，其特征是，所说的盘根密封随动机构包含带凸缘的盘根盒体(4)、支撑体(10)和压盖(9)，在盘根盒体(4)的凸缘盘面上开有凹槽或环槽，盘面上安装一个带凸台的调整盘(7)与凹槽配合，或在环槽内装O型橡胶圈(19)和聚四氟乙烯密封环(18)；盘根盒体安装在上部带外螺纹的支撑体(10)内，支撑体(10)的下部内螺纹拧在闸门底座(17)体外，而带内螺纹的压盖(9)拧在支撑体外。

3.如权利要求1所述的随动对中抽油光杆井口密封装置，其特征是，随动式胶皮闸门由三个上下安装的压紧盘、橡胶圈和螺柱构成，安在上面的两个压紧盘(12、14)之间装有O型橡胶圈，最下面的压紧盘(15)安装在闸门内腔底部，螺柱(16)拧在闸门底座(17)上。

4.如权利要求1或2所述的随动对中抽油光杆井口密封装置，其特征是，当盘根盒体凸缘凹槽上安装带凸台的调整盘(7)时，在凸缘与调整盘接触处外侧装有柔性薄壁胶环(8)。

5.如权利要求1或2所述的随动对中抽油光杆井口密封装置，其特征是，当盘根盒体凸缘环槽内安装O型橡胶圈(19)和聚四氟乙烯密封环(18)时，与凸缘接触的支撑体(10)上也开有环槽，槽内安装O型橡胶圈(21)和聚四氟乙烯密封环(20)。

6.如权利要求1所述的随动对中抽油光杆井口密封装置，其特征是，所说的盘根(5)是指聚四氟乙烯盘根。

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