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摘 要:在石油勘探及生产施工设备中,有各种往复和旋转机械,这些设备在工作运行中必须要求有可靠的密封。在这些设备材料中,如各种液压缸、抽油杆、压缩机、油路、气路、水循环及往复泵等等,都是需要在密封状态下工作的,其中,旋转和伸缩往复运动器件的密封最常见。密封是需要方法和措施的,密封材料在经过一段时间的运行后其密封性能就会降低,这时就需要更换。以长杆密封胶(皮)为例,其更换在多数情况下还需要人工剥离,这就严重降低了工作效率,造成人工成本增加。所以,一种能够自动剥离装置必然是最符合将本增效的目的的。本文探讨的就是外杆胶料剥落装置的创新设计。
关键词:密封;胶料;剥落;外杆
引言
抽油机是开采石油的一种机器设备,俗称“磕头机”。抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁,可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。游梁式抽油机的基本特点是结构简单,制造容易,使用方便,特别是它可以长期在油田全天候运转,使用可靠。因此,尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点,但仍然是目前应用最广泛的抽油机。游梁式抽油机的做功体现就在对井下抽油杆的上提下放作用上。
抽油杆是抽油机井的细长杆件,它上接光杆,下接抽油泵起传递动力的作用。在实际应用中,光杆往复运动会发生偏磨造成油气泄漏,所以要使用密封胶皮随抽油杆任何方向的偏移而偏移,而密封胶皮随着时间的推移也会发生磨损,磨损后就需要剥落替换,而人工操作确是费时费力的。
1光杆胶皮的常规剥落替换
在油气生产中,抽油杆是抽油机井的细长杆件,它上接光杆,下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆单根长度为7.62或8米、9.14m,材质一般是低碳合金钢经过调质处理,在油管内用内螺纹箍一根根连接起来一直延伸到地下油层处的活塞上,通过往复运动来泵油。抽油杆上面的光杆是为实现抽油杆与悬绳器之间的连接而特制的一种“抽油杆”。因为其处于抽油杆的最上部,受力最大,所以光杆的直径比抽油杆直径大,钢的级别要高,表面更光滑。主要作用是:
①与盘根盒中的盘根组合,密封井口,防止油、气、水泄漏;
② 实现抽油杆与悬绳器间的连结过渡;
③ 完成示功图测试;
④ 实现井口的各种操作,如碰泵、调整泵挂等。
在实际应用中,为了防止光杆往复运动发生偏磨造成油气泄漏,往往使用密封胶皮随抽油杆任何方向的偏移而偏移,从而克服关闭不严而产生泄漏的问题,实现抽油杆光杆和放喷盒的密封。胶皮在经过一段时间的往复防偏移运动后,其自身的密封性就会降低,而要继续使用就必须修复。目前,抽油管密封胶皮的修复主要依靠人工,即通过人为利用刮削器将损坏的密封胶皮剥离,然后再套接新的胶皮替代。在这种操作中,存在着以下几个方面的问题:
① 人工操作占用劳动力资源,不利于生产运行中的降本增效经营;
② 人工剥离精度低,往往造成重复劳动,降低了工作时效;
③ 人工剥离控制间隙难度大,易造成光杆摩擦受损,降低了材料使用寿命;
④ 人工剥离速度慢,不利于提升工作效率;
⑤ 手持剥离利器往复循环操作,刮削作业不安全;
⑥ 人工操作不利于现场作业标准化的建立;
⑦ 人工操作不利于企业创新创效,无法彻底摆脱“低、老、坏”的作业模式。
所以,必须创新设计一种新的装置,以替代人为操作,提高生产效率。
2 外杆密封胶套剥落装置的创新设计
外杆密封胶套剥落机由支撑、操作台、导管、升降台、电机、荆轮、夹持切削架、导板及电控等组成,如图1所示:
⑴ 支撑。支撑采用工字型,为操作台提供操作空间;
⑵ 操作台。操作台台面搭建在支撑上,螺丝固定可拆卸;
⑶ 导管。导管为一撑起横卧圆管,在操作台中间末端,导管为需要剥离的杆件提供疏导空间。
⑷ 升降台。升降台为荆轮高度调节提供操作平台,升降台的升起通过插接槽钢实现,内槽钢和外槽钢的中间纵向开槽,提拉内槽钢延伸高度变化,中间开槽螺丝固定;
⑸ 电机。电机通过链条带动荆轮转动,电机通过底座螺丝固定在操作台面上。
⑹ 荆轮。荆轮有支撑底座,中间齿轮通过链条和电机齿轮联动。荆轮的中间是凹槽,为外杆提供卡座空间。电机带动荆轮转动,荆轮两侧的咬合齿带动需要剥落胶套的外杆前行。荆轮有上下两个,对口咬合,上部荆轮悬吊在升降台上,根据外杆的粗细可随升降台进行高度调整,并通过滑道可实现前后移动,螺丝固定。
⑺ 夹持切削架。操作台上水平分布两个管状切削架,切削架的下部车丝扣,丝扣旋入内车螺纹的套管中,套管和底座焊接,螺丝固定在操作台的前部,通过旋入的多少实现切削架高度调整,背帽3固定。背帽2和背帽1用于固定切削刃杆。切削刃杆为方钢,前部开口,开口腔内安装有圆形切削刃,随着外杆的前行,两侧切削刃将胶套剥离。切削刃和胶套的接触松紧通过背帽1和背帽2调整,调整好后旋紧。调整背帽1和背帽2也可变化切削刃的高度。两个切削刃位于上下荆轮对接口的中间。
⑻ 导板。导板为一长方形钢板,中间开纵向滑槽,滑槽正對上下荆轮和切削刃的中间。导板为需要剥离胶套的外杆提供限位空间,防止外杆在横向和纵向上偏离输送轨道。导板插接到操作台上的插槽中。
⑼ 电控。在支撑的侧面设计一块挂板,挂板用于放置控制电机的电控开关。
在具体的操作中,将需要剥离胶套的外杆通过导板放入到上下荆轮对接形成的凹槽空间中,调整夹持切削架使切削刃切入胶套中,启动电机,荆轮在旋转中带动外杆前行,然后进入正对其中的导管中,此时,胶套已经得到了自动剥离。
3 结语
创新设计的外杆密封胶套剥落机在实际应用中能够充分消除人为操作中的各种不利因素,确保了密封胶皮及其它材料的高效剥离,利于建立高效的操作施工条件,降本增效,提升了施工作业标准化程度。
关键词:密封;胶料;剥落;外杆
引言
抽油机是开采石油的一种机器设备,俗称“磕头机”。抽油机是有杆抽油系统中最主要举升设备。根据是否有游梁,可分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。游梁式抽油机的基本特点是结构简单,制造容易,使用方便,特别是它可以长期在油田全天候运转,使用可靠。因此,尽管它存在驴头悬点运动的加速度较大、平衡效果较差、效率较低、在长冲程时体积较大和笨重等缺点,但仍然是目前应用最广泛的抽油机。游梁式抽油机的做功体现就在对井下抽油杆的上提下放作用上。
抽油杆是抽油机井的细长杆件,它上接光杆,下接抽油泵起传递动力的作用。在实际应用中,光杆往复运动会发生偏磨造成油气泄漏,所以要使用密封胶皮随抽油杆任何方向的偏移而偏移,而密封胶皮随着时间的推移也会发生磨损,磨损后就需要剥落替换,而人工操作确是费时费力的。
1光杆胶皮的常规剥落替换
在油气生产中,抽油杆是抽油机井的细长杆件,它上接光杆,下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆单根长度为7.62或8米、9.14m,材质一般是低碳合金钢经过调质处理,在油管内用内螺纹箍一根根连接起来一直延伸到地下油层处的活塞上,通过往复运动来泵油。抽油杆上面的光杆是为实现抽油杆与悬绳器之间的连接而特制的一种“抽油杆”。因为其处于抽油杆的最上部,受力最大,所以光杆的直径比抽油杆直径大,钢的级别要高,表面更光滑。主要作用是:
①与盘根盒中的盘根组合,密封井口,防止油、气、水泄漏;
② 实现抽油杆与悬绳器间的连结过渡;
③ 完成示功图测试;
④ 实现井口的各种操作,如碰泵、调整泵挂等。
在实际应用中,为了防止光杆往复运动发生偏磨造成油气泄漏,往往使用密封胶皮随抽油杆任何方向的偏移而偏移,从而克服关闭不严而产生泄漏的问题,实现抽油杆光杆和放喷盒的密封。胶皮在经过一段时间的往复防偏移运动后,其自身的密封性就会降低,而要继续使用就必须修复。目前,抽油管密封胶皮的修复主要依靠人工,即通过人为利用刮削器将损坏的密封胶皮剥离,然后再套接新的胶皮替代。在这种操作中,存在着以下几个方面的问题:
① 人工操作占用劳动力资源,不利于生产运行中的降本增效经营;
② 人工剥离精度低,往往造成重复劳动,降低了工作时效;
③ 人工剥离控制间隙难度大,易造成光杆摩擦受损,降低了材料使用寿命;
④ 人工剥离速度慢,不利于提升工作效率;
⑤ 手持剥离利器往复循环操作,刮削作业不安全;
⑥ 人工操作不利于现场作业标准化的建立;
⑦ 人工操作不利于企业创新创效,无法彻底摆脱“低、老、坏”的作业模式。
所以,必须创新设计一种新的装置,以替代人为操作,提高生产效率。
2 外杆密封胶套剥落装置的创新设计
外杆密封胶套剥落机由支撑、操作台、导管、升降台、电机、荆轮、夹持切削架、导板及电控等组成,如图1所示:
⑴ 支撑。支撑采用工字型,为操作台提供操作空间;
⑵ 操作台。操作台台面搭建在支撑上,螺丝固定可拆卸;
⑶ 导管。导管为一撑起横卧圆管,在操作台中间末端,导管为需要剥离的杆件提供疏导空间。
⑷ 升降台。升降台为荆轮高度调节提供操作平台,升降台的升起通过插接槽钢实现,内槽钢和外槽钢的中间纵向开槽,提拉内槽钢延伸高度变化,中间开槽螺丝固定;
⑸ 电机。电机通过链条带动荆轮转动,电机通过底座螺丝固定在操作台面上。
⑹ 荆轮。荆轮有支撑底座,中间齿轮通过链条和电机齿轮联动。荆轮的中间是凹槽,为外杆提供卡座空间。电机带动荆轮转动,荆轮两侧的咬合齿带动需要剥落胶套的外杆前行。荆轮有上下两个,对口咬合,上部荆轮悬吊在升降台上,根据外杆的粗细可随升降台进行高度调整,并通过滑道可实现前后移动,螺丝固定。
⑺ 夹持切削架。操作台上水平分布两个管状切削架,切削架的下部车丝扣,丝扣旋入内车螺纹的套管中,套管和底座焊接,螺丝固定在操作台的前部,通过旋入的多少实现切削架高度调整,背帽3固定。背帽2和背帽1用于固定切削刃杆。切削刃杆为方钢,前部开口,开口腔内安装有圆形切削刃,随着外杆的前行,两侧切削刃将胶套剥离。切削刃和胶套的接触松紧通过背帽1和背帽2调整,调整好后旋紧。调整背帽1和背帽2也可变化切削刃的高度。两个切削刃位于上下荆轮对接口的中间。
⑻ 导板。导板为一长方形钢板,中间开纵向滑槽,滑槽正對上下荆轮和切削刃的中间。导板为需要剥离胶套的外杆提供限位空间,防止外杆在横向和纵向上偏离输送轨道。导板插接到操作台上的插槽中。
⑼ 电控。在支撑的侧面设计一块挂板,挂板用于放置控制电机的电控开关。
在具体的操作中,将需要剥离胶套的外杆通过导板放入到上下荆轮对接形成的凹槽空间中,调整夹持切削架使切削刃切入胶套中,启动电机,荆轮在旋转中带动外杆前行,然后进入正对其中的导管中,此时,胶套已经得到了自动剥离。
3 结语
创新设计的外杆密封胶套剥落机在实际应用中能够充分消除人为操作中的各种不利因素,确保了密封胶皮及其它材料的高效剥离,利于建立高效的操作施工条件,降本增效,提升了施工作业标准化程度。