陸安課程設計

1、西南石油大學石油設備與工具方案設計課程設計題目名稱：光桿密封調偏裝置 學生姓名： 陸 安 學生學號 0803030520 專業(yè)年級：機械工程及自動化2008（礦機）指導教師：鐘功祥 評閱教師：鐘功祥（教授） 完成日期：2011-11-16 目 錄1.選題目的和意義 12.國內外研究現(xiàn)狀的分析 13.總體設計方案的確定 33.1設備功能要求或作用 33.2設備的主要結構 43.3結構方案的確定 43.4結構組成、工作原理及適用范圍 43.5主要設計參數的確定 64設備的主要技術特點 75. 結論 85參考文獻 8井口光桿密封裝置 石油是國民經濟的基礎能源和國家重要的戰(zhàn)略物資，石油工業(yè)在國民經濟發(fā)

2、展中起著舉足輕重的作用。由于我國東部油田均已進入中后期開采，隨著可采原油儲量的逐年減少，地層能量逐漸減少，為了穩(wěn)定老油田的原油產量，并提高最終采收率。各油田針對油田開采的實際情況都采取了一系列行之有效的技術措施，收到了較好的效果。據調研在我國油田的開發(fā)中有桿采油設備處于絕對生產主力地位，而在有桿抽油系統(tǒng)中井口光感密封裝置又是有桿抽油設備必不可少的裝備，其作用是保證光桿在其中作上下往復運動時起密封作用，防止原油從井口處漏失。據調研，在有桿抽油系統(tǒng)中井口光桿密封裝置的密封失效是經常出現(xiàn)的問題，嚴重的影響了油田的正常生產。所以，對新型井口光桿密封裝置密封問題的研究尤為重要。目前，國內油田有機械采油井

3、總數約6萬余口，其中90%以上的有桿抽油井口光桿密封裝置為常規(guī)型光桿密封裝置，在生產中常規(guī)型井口光桿密封裝置暴露出了諸如密封頻繁失效、盤根壽命短、原油跑漏、污染環(huán)境、采油工人定期緊盤根、停井換盤根等問題，嚴重地影響了油田的正常生產，造成了油田生產時率的大大降低，影響了油田的原油產量。經調研井口密封裝置的密封頻繁失效已成為目前有桿采油生產普遍存在的突出問題，該裝置密封失效周期最短的不足24h，最長的也不足1到兩個月，其平均壽命只有10d左右，當密封失效又沒有及時發(fā)現(xiàn)并采取適當措施時，油田便會大量泄漏造成原油浪費和環(huán)境污染，并成為火災事故隱患。目前，現(xiàn)場解決密封失效的辦法就是及時緊、換盤根。據統(tǒng)計

4、各油田由于井口密封失效而造成的原油漏失浪費、停井產量損失、盤根費用、環(huán)境污染賠償費、井口維護費用等各方面的總損失是巨大的,而在稠油的開采中，光桿密封器的失效對其的影響尤為重要。目前稠油井的原油開采均以加熱開采為主, 其井口出口溫度一般為5070 , 井口密封盤根受熱后磨損加劇。如果抽油光桿與密封裝置不同心, 既偏心又傾斜, 則盤根磨損更快, 甚至對光桿的磨損也更加嚴重, 更換盤根的頻率就高。更換盤根時,需要對油井和管線排空放壓, 取出舊盤根, 才能換裝新盤根, 耗費人力和財力, 還因停抽時間長而影響原油產量。目前稠油井口在用的光桿密封器有10余種, 雖然與普通油井使用的光桿密封器有所改進,但其

5、結構原理仍然存在一些問題, 如結構復雜、笨重、制造成本高、密封效果差、壽命短, 不具備高溫、高壓工作能力。鑒于現(xiàn)有稠油井口專用光桿密封器存在的缺點, 設計了新型稠油熱采井口光桿自動調偏密封裝置。該裝置保留了原有稠油熱采井口光桿密封器的優(yōu)點, 同時又克服了原有技術的不足, 使稠油熱采井口真正成為安全、無污染的生產井口, 適用于稠油熱采井口和其它所有抽油井口的光桿密封。該裝置包括自動調偏部分、光桿扶正保護部分、盤根碎屑過濾部分和防盜卸部分, 保留了原有稠油熱采井口光桿密封器的優(yōu)點, 同時又克服了原有技術存在的不足, 使稠油熱采井口真正成為安全、清潔無污染的生產井口, 適用于稠油熱采井口和其它所有抽

6、油井口的光桿密封。技術分析稠油熱采井口光桿自動調偏密封裝置包括自動調偏、光桿扶正保護、盤根密封、盤根碎屑過濾和防盜卸等4部分, 結構如圖1. 自動調偏部分 自動調偏部分主要由球頭、球頭座、球頭壓蓋和O形圈組成。球頭上部用螺紋與盤根套接箍聯(lián)接, 球頭壓蓋與球頭座用螺紋聯(lián)接, 接合處用O形圈密封, 球頭壓蓋的球面上部有1 個O 形圈,球頭座的球面有2個O形圈, 球頭始終坐在球頭座和球頭壓蓋的O 形圈和球腔內的球面上, 形成軟硬自動調節(jié)接觸, 使球頭在360內任意擺動015, 達到自動調偏又能可靠密封的目的。2. 光桿扶正保護部分 光桿扶正保護部分由盤根壓墊光桿保護套、球頭光桿扶正套和過濾罩光桿扶正

7、套等組成, 形成三點一線的扶正。當抽油機與井口不同心時, 既有偏心又有傾斜, 其它各種調偏方式都會造成不同程度的井內光桿與油管不同心, 將地面上的問題轉入井下, 容易造成桿管偏磨, 過濾罩光桿扶正套能始終使光桿與井下油管保持同心, 材料采用耐磨非金屬, 外圓設有梯形槽與盤根碎屑過濾罩相配, 從中間對半剖開整體加工。球頭光桿扶正套為圓錐形狀與球頭內孔相配, 上粗下細,由2瓣分體合成, 便于更換。其內腔與抽油光桿相配, 對光桿施行二級扶正。其內壁上均布多個軸向半圓圓柱形槽, 用作排泄廢棄的盤根渣的通道。其上端口為圓錐面, 選用耐磨非金屬材料制造, 下端由球頭內孔臺階限位, 上端由盤根套的下端面壓緊

8、定位。光桿保護套為圓錐形狀,上細下粗, 由2瓣分體合成, 便于更換。其上端外圓有一環(huán)形凹臺階, 使限位更加可靠, 選用尼龍或其它非金屬材料制造。3.盤根密封部分 盤根密封部分的盤根套由2部分加工焊接而成。盤根套的上部分為圓柱形, 上端部有外螺紋與盤根壓帽相配, 其內壁上有若干馬牙扣, 使盤根只能下行。如果井筒內的壓力大于正常大氣壓時, 在壓力的作用下, 只能使盤根越頂越緊, 達到自動密封的效果, 所以在添加盤根時不用對油井和井口管線排空放壓。內腔下部分為圓錐面, 其下端口臺階處焊接1個接箍, 接箍的下部有與球頭相配的內螺紋, 并有2個安裝防盜卸螺釘的徑向螺紋孔。盤根密封的盤根有2部分, 上部是

9、圓柱形螺旋盤根, 下部是圓錐形螺旋盤根, 其材料為專用膠料配方, 具有耐高溫高壓、自潤滑性能好、摩擦因數低、壽命長等優(yōu)點。4.盤根碎屑過濾部分和防盜卸部分 盤根碎屑過濾罩為圓管形狀, 由2 瓣分體合成, 使更換扶正套和取出盤根碎屑更快更方便, 其上端外圓有一環(huán)形外凸臺階, 凸臺圓周均布有多個孔, 下端內腔有2 個環(huán)形內凸臺形成一環(huán)形梯形槽, 與過濾罩光桿扶正套相配, 內凸臺階上均布若干軸向小油孔, 其內腔即為盤根碎屑儲存腔, 可儲存23 a的盤根碎屑量。防盜卸部分由球頭壓蓋專用防盜螺釘和盤根套接箍專用防盜螺釘組成, 專用防盜螺釘的頭部采用非標準的內五方或其它非標準的形式制成, 可以有效避免被常

10、用工具拆卸。它的主要設計參數：適用范圍：光桿直徑19、25、28、32ram工作壓力：5Mpa最大高度：350mm最大旋轉半徑：295mm最大調偏尺寸：可在62m范圍內調整最大尺寸可達15mm連接方式：螺紋連接油管扣2 7/8外形尺寸：長370*寬220*高400中心最大水平位移：18最大角度偏移：15重量：33KG技術特點 與現(xiàn)有稠油熱采井口光桿密封裝置相比, 該稠油熱采井口光桿密封裝置具有以下技術特點: (1) 具有自動調偏斜功能, 在抽油光桿上下往復運動時, 能隨動扶正, 減輕光桿對盤根的磨損和密封裝置對光桿的磨損, 從而大大延長盤根和光桿的使用壽命; (2) 使用特制的盤根, 耐高溫1

11、50 , 耐高壓25MPa, 自潤滑, 摩擦因數低, 而且盤根的軸向壓緊力隨時可調, 使盤根緊貼在光桿上, 密封效果好; (3) 密封裝置本體內腔設計成多個馬牙扣結構, 在添加新盤根時(油井和井口管線壓力在3MPa以內) 不用對油井和井口管線排空放壓; (4) 盤根添加方便, 舊盤根不用取出, 添加盤根只需卸下盤根壓帽, 從上端口連續(xù)裝入螺旋狀盤根, 35 min就能完成; (5) 密封裝置盤根套與球頭采用螺紋聯(lián)接,能夠很方便地更換球頭內的扶正套和取出本體內的盤根, 為該裝置的長期多口井反復使用提供了保證, 具有一定的防盜功能; (6) 增加了盤根碎屑過濾罩, 盤根碎屑不再隨原油出井口而堵塞單

12、向排油閥, 也不會落入井中造成故障; (7) 整體質量輕, 體積小, 使用壽命長; (8) 適用范圍廣, 不但適用于稠油熱采井口,而且適用于其它各類抽油井口的光桿密封。結論(1) 與現(xiàn)有稠油熱采井口密封裝置相比, 該稠油熱采井口光桿自動調偏密封裝置的密封效果顯著提高, 工人勞動強度減輕, 而且盤根使用壽命長, 井口安全, 清潔, 環(huán)保, 同時顯著縮短了油井停抽時間。(2) 由于采用3 級扶正形成三點一線和扶正套材料的合理選用, 避免了因地面上的偏斜轉移到井下的問題, 有效地保護了光桿, 同時實現(xiàn)了井內的桿管對中, 減輕了油井的桿管偏磨。(3) 采用特制的盤根, 耐高溫, 自潤滑, 彈性好, 摩擦因數低, 所以密封效果顯著; 舊盤根不再取出拋棄, 而是連續(xù)向下推進, 盤根利用率高。(4) 稠油熱采井口光桿自動調偏密封裝置結構合理, 質量輕, 使用壽命長, 適用范圍廣, 應用效果好, 具有良好的應用前景。參考文獻1.機械設計手冊機械工業(yè)出版社2000.72萬