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[摘 要]抽油机井盘根管理是油田采油岗位工人的重要工作之一，多年来抽油机井光杆多采用窄V盘根密封，密封性比较好，但现场应用中仍然存在一些问题。本文详细论述了窄V盘根的密封原理，针对窄V盘根在现场应用中容易造成光杆、盘根磨损加剧以及增加能耗等问题进行了探讨，并采取有效措施进行治理，取得了比较好的效果。
[关键词]油井盘根；盘根松紧度；机采能耗
中图分类号：U673.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0153-02
引言
在抽油机井的管理中，为了防止盘根盒漏油，加盘根和盘根松紧度维护是采油工一项重要的日常工作。人们经过多年实践摸索，发现采用窄V盘根密封效果远好于矩形截面的“O”型盘根，但窄V盘根密封的原理需要进一步研究。
1 窄V盘根的结构及密封原理
1.1 窄V盘根的结构
如图1所示，窄V盘根横截面积为等腰梯形，自下而上依次为包布层、压缩层、纤维层、缓冲层、强力层、伸张层和联结层共7层，使之具有以下优越的特性。
（1）具有一定的弹缩性。当盘根受压盖压紧时能产生足够的径向变形从而对光杆及盘根盒表面可以施加所需要的正压力，达到密封的目的。
（2）具有很好的耐磨性。由于采用耐磨包布层等多层结构，且润滑良好，减少了摩擦系数和摩擦力，保证了盘根的耐磨性和使用寿命。
（3）具有很好的润滑性。一是与相对运动的光杆接触的包布层，而包布层的浸油性非常好，能够很好地润滑运动接触面；二是与光杆接触的梯形短边会形成一个狭窄的具有一定渗过性的储油通道，源源不断地向包布层提供润滑剂（产液中的原油），保证整个密封段润滑良好。
（4）对油井产出液具有很好的适应性。使盘根在使用过程中耐腐蚀、不溶涨，利于密封。
1.2 窄V盘根的密封原理
抽油机井光杆密封是靠盘根盒来实现的，连续的窄V盘根被加到盘根盒，通过压环压紧后，就像压缩的弹簧一样，呈螺旋状与盘根盒内壁和光杆表面紧密接触。密封是通过接触部位的“机械效应”和非接触部位的“迷宫效应”来实现的，“机械效应”是对接触部位而言的，窄V盘根具有一定的弹缩性，补偿性能好，与光杆接触的盘根包布层具有很好的浸润性和耐磨性，并借助储油腔，提高润滑效果。“迷宫效应”即由于接触面存在凸凹不平，在众多的凹陷中储存着原油润滑剂，并形成“迷宫”，当光杆与盘根作相对运动时，“迷宫”形态不断变换，提高了“迷宫”的密封效果。
2 窄V盘根在应用中存在的问题及危害
2.1 缩短盘根和光杆的使用寿命
由于盘根压紧力过大，盘根与光杆的接触面积增加，减弱了“迷宫效应”，导致密封效果变差。同时上扣扭矩过大，压缩了储油通道，再加上光杆附着的润滑原油很容易被刮削下来，导致盘根润滑变差，形成干磨，干磨产生热量，造成盘根老化，光杆磨损变细，密封不严。而后管井工又靠更大的扭矩来实现密封，造成恶性循环，直至光杆加速磨损，盘根彻底损伤，不能实现密封为止。
2.2 增加抽油机井的能耗
由于盘根过紧，增加了抽油杆柱的摩擦力，使悬点载荷发生变化。上冲程时，悬点载荷增加，导致上电流增加；下冲程时，悬点载荷减小，下电流也增加，从而导致了能耗增加。为探索盘根松紧度对抽油机井悬点载荷以及能耗的影响，对A井进行了现场试验，首先研制了盘根松紧度扭矩扳手，并在配电箱安装电度表，测试不同盘根松紧度状态下的悬点载荷和日耗电量的变化情况。
2.2.1 试验井的基础数据
A井，采用10型抽油机，泵径70mm，冲程3m，冲次41/min，日产液25t，盘根上紧扭矩80Nm，电表计量日耗电量171.4kWh。
2.2.2 现场试验及测试分析情况
采用扭矩扳手将盘根压盖分别上紧到20Nm、50Nm、80Nm、100Nm、150Nm，测试示功图表明：随着扭矩值的增加，功图变肥。图2和图3是盘根扭矩与悬点载荷变化关系曲线，可见随着盘根扭矩值的增加，最大悬点载荷增加，最小悬点载荷下降，说明盘根越紧，摩擦力越大，光杆、盘根损耗和能耗自然会加大。
（2）盘根松紧度与日耗电量之间的关系
采用扭矩扳手将盘根压盖分别上紧到20Nm、40Nm、60Nm、80Nm、100Nm、120Nm、160Nm、200Nm，分别采用功率测试仪和电度表计量日耗电量，见图4和图5。可见，随着扭矩值的增加，日耗电量明显增加，说明盘根过紧回造成能源浪费。
3 窄V盘根过紧的防治措施及效果
3.1 确立盘根松紧度标准
根据现场多年经验，盘根保持刚刚不漏，微渗时的松紧度即为盘根最低松紧度，此时既保证了盘根不漏，又保证盘根整体润滑良好。为了确保松紧度合适，润滑良好，提高安全系数，规定盘根3-4天出现微渗为宜，相对应的松紧度规定为盘根标准松紧度，用盘根盒扭矩值来表示。由于每口井的情况不同，标准扭矩值也不尽相同，为此需要逐井摸索标准扭矩值。
3.2 建立盘根松紧度定量管理制度
在操作方面，给管井工、维修班发放扭矩扳手，按标准进行盘根的维护管理，管井工按规律自行检查维护，确保盘根松紧度始终不高于标准值。在干部检查方面，给每个干部发放扭矩扳手，随时上井测量检查，发现超过标准值10%以上时，在月度奖金考核时进行处罚，对一直保持规范管理的进行嘉奖，增强员工节能降耗的责任感，提高员工对盘根松紧度管理的积极性。
3.3 盘根松紧度定量管理取得的效果
某采油队在没有实施盘根松紧度定量管理之前，平均盘根上紧扭矩为81Nm，平均盘根更换周期为5个月，由于盘根磨损导致光杆变细，每年需更换6根光杆，平均单井日耗电量141.9kWh。实施盘根定量管理后，平均盘根上紧扭矩为45.2Nm，平均盘根更换周期达到了8个月以上，每年更换变细光杆下降到2根，平均单井日耗电量138.5kWh，单井每天节电3.4kWh，全队抽油机井每年节电超过20×104kWh，节约成本10万元以上。
4 结论及认识
（1）窄V盘根的材质选择和结构合理，充分发挥了“机械效应”和“迷宫效应”的作用，具有良好的密封性，使之在油田抽油机井上得到广泛应用。
（2）随着窄V盘根压紧扭矩的增加，盘根和光杆的磨擦加剧，磨损过快，能耗增加，造成生产成本上升，因此必须杜绝盘根过紧现象。
（3）通过建立盘根松紧度标准，完善盘根管理制度，实现盘根松紧度的个性化、量化和规范化管理，可大大提高窄V盘根的应用效果，延长盘根和光杆的使用寿命，降低能耗，降低生产成本。
参考文献
[1] 刘新福、綦耀光、刘春花.新型光杆密封装置的盘根设计与计算方法.《润滑与密封》.2008年5月第33卷第5期.
[2] 顾永泉.流体动密封〔M〕.北京：中国石化出版社.2001.294-303.
[关键词]油井盘根；盘根松紧度；机采能耗
中图分类号：U673.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）42-0153-02
引言
在抽油机井的管理中，为了防止盘根盒漏油，加盘根和盘根松紧度维护是采油工一项重要的日常工作。人们经过多年实践摸索，发现采用窄V盘根密封效果远好于矩形截面的“O”型盘根，但窄V盘根密封的原理需要进一步研究。
1 窄V盘根的结构及密封原理
1.1 窄V盘根的结构
如图1所示，窄V盘根横截面积为等腰梯形，自下而上依次为包布层、压缩层、纤维层、缓冲层、强力层、伸张层和联结层共7层，使之具有以下优越的特性。
（1）具有一定的弹缩性。当盘根受压盖压紧时能产生足够的径向变形从而对光杆及盘根盒表面可以施加所需要的正压力，达到密封的目的。
（2）具有很好的耐磨性。由于采用耐磨包布层等多层结构，且润滑良好，减少了摩擦系数和摩擦力，保证了盘根的耐磨性和使用寿命。
（3）具有很好的润滑性。一是与相对运动的光杆接触的包布层，而包布层的浸油性非常好，能够很好地润滑运动接触面；二是与光杆接触的梯形短边会形成一个狭窄的具有一定渗过性的储油通道，源源不断地向包布层提供润滑剂（产液中的原油），保证整个密封段润滑良好。
（4）对油井产出液具有很好的适应性。使盘根在使用过程中耐腐蚀、不溶涨，利于密封。
1.2 窄V盘根的密封原理
抽油机井光杆密封是靠盘根盒来实现的，连续的窄V盘根被加到盘根盒，通过压环压紧后，就像压缩的弹簧一样，呈螺旋状与盘根盒内壁和光杆表面紧密接触。密封是通过接触部位的“机械效应”和非接触部位的“迷宫效应”来实现的，“机械效应”是对接触部位而言的，窄V盘根具有一定的弹缩性，补偿性能好，与光杆接触的盘根包布层具有很好的浸润性和耐磨性，并借助储油腔，提高润滑效果。“迷宫效应”即由于接触面存在凸凹不平，在众多的凹陷中储存着原油润滑剂，并形成“迷宫”，当光杆与盘根作相对运动时，“迷宫”形态不断变换，提高了“迷宫”的密封效果。
2 窄V盘根在应用中存在的问题及危害
2.1 缩短盘根和光杆的使用寿命
由于盘根压紧力过大，盘根与光杆的接触面积增加，减弱了“迷宫效应”，导致密封效果变差。同时上扣扭矩过大，压缩了储油通道，再加上光杆附着的润滑原油很容易被刮削下来，导致盘根润滑变差，形成干磨，干磨产生热量，造成盘根老化，光杆磨损变细，密封不严。而后管井工又靠更大的扭矩来实现密封，造成恶性循环，直至光杆加速磨损，盘根彻底损伤，不能实现密封为止。
2.2 增加抽油机井的能耗
由于盘根过紧，增加了抽油杆柱的摩擦力，使悬点载荷发生变化。上冲程时，悬点载荷增加，导致上电流增加；下冲程时，悬点载荷减小，下电流也增加，从而导致了能耗增加。为探索盘根松紧度对抽油机井悬点载荷以及能耗的影响，对A井进行了现场试验，首先研制了盘根松紧度扭矩扳手，并在配电箱安装电度表，测试不同盘根松紧度状态下的悬点载荷和日耗电量的变化情况。
2.2.1 试验井的基础数据
A井，采用10型抽油机，泵径70mm，冲程3m，冲次41/min，日产液25t，盘根上紧扭矩80Nm，电表计量日耗电量171.4kWh。
2.2.2 现场试验及测试分析情况
采用扭矩扳手将盘根压盖分别上紧到20Nm、50Nm、80Nm、100Nm、150Nm，测试示功图表明：随着扭矩值的增加，功图变肥。图2和图3是盘根扭矩与悬点载荷变化关系曲线，可见随着盘根扭矩值的增加，最大悬点载荷增加，最小悬点载荷下降，说明盘根越紧，摩擦力越大，光杆、盘根损耗和能耗自然会加大。
（2）盘根松紧度与日耗电量之间的关系
采用扭矩扳手将盘根压盖分别上紧到20Nm、40Nm、60Nm、80Nm、100Nm、120Nm、160Nm、200Nm，分别采用功率测试仪和电度表计量日耗电量，见图4和图5。可见，随着扭矩值的增加，日耗电量明显增加，说明盘根过紧回造成能源浪费。
3 窄V盘根过紧的防治措施及效果
3.1 确立盘根松紧度标准
根据现场多年经验，盘根保持刚刚不漏，微渗时的松紧度即为盘根最低松紧度，此时既保证了盘根不漏，又保证盘根整体润滑良好。为了确保松紧度合适，润滑良好，提高安全系数，规定盘根3-4天出现微渗为宜，相对应的松紧度规定为盘根标准松紧度，用盘根盒扭矩值来表示。由于每口井的情况不同，标准扭矩值也不尽相同，为此需要逐井摸索标准扭矩值。
3.2 建立盘根松紧度定量管理制度
在操作方面，给管井工、维修班发放扭矩扳手，按标准进行盘根的维护管理，管井工按规律自行检查维护，确保盘根松紧度始终不高于标准值。在干部检查方面，给每个干部发放扭矩扳手，随时上井测量检查，发现超过标准值10%以上时，在月度奖金考核时进行处罚，对一直保持规范管理的进行嘉奖，增强员工节能降耗的责任感，提高员工对盘根松紧度管理的积极性。
3.3 盘根松紧度定量管理取得的效果
某采油队在没有实施盘根松紧度定量管理之前，平均盘根上紧扭矩为81Nm，平均盘根更换周期为5个月，由于盘根磨损导致光杆变细，每年需更换6根光杆，平均单井日耗电量141.9kWh。实施盘根定量管理后，平均盘根上紧扭矩为45.2Nm，平均盘根更换周期达到了8个月以上，每年更换变细光杆下降到2根，平均单井日耗电量138.5kWh，单井每天节电3.4kWh，全队抽油机井每年节电超过20×104kWh，节约成本10万元以上。
4 结论及认识
（1）窄V盘根的材质选择和结构合理，充分发挥了“机械效应”和“迷宫效应”的作用，具有良好的密封性，使之在油田抽油机井上得到广泛应用。
（2）随着窄V盘根压紧扭矩的增加，盘根和光杆的磨擦加剧，磨损过快，能耗增加，造成生产成本上升，因此必须杜绝盘根过紧现象。
（3）通过建立盘根松紧度标准，完善盘根管理制度，实现盘根松紧度的个性化、量化和规范化管理，可大大提高窄V盘根的应用效果，延长盘根和光杆的使用寿命，降低能耗，降低生产成本。
参考文献
[1] 刘新福、綦耀光、刘春花.新型光杆密封装置的盘根设计与计算方法.《润滑与密封》.2008年5月第33卷第5期.
[2] 顾永泉.流体动密封〔M〕.北京：中国石化出版社.2001.294-303.