陸安課程設(shè)計(jì)

1、西南石油大學(xué)石油設(shè)備與工具方案設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目名稱：光桿密封調(diào)偏裝置 學(xué)生姓名： 陸 安 學(xué)生學(xué)號(hào) 0803030520 專業(yè)年級(jí)：機(jī)械工程及自動(dòng)化2008（礦機(jī)）指導(dǎo)教師：鐘功祥 評(píng)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析 13.總體設(shè)計(jì)方案的確定 33.1設(shè)備功能要求或作用 33.2設(shè)備的主要結(jié)構(gòu) 43.3結(jié)構(gòu)方案的確定 43.4結(jié)構(gòu)組成、工作原理及適用范圍 43.5主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 64設(shè)備的主要技術(shù)特點(diǎn) 75. 結(jié)論 85參考文獻(xiàn) 8井口光桿密封裝置 石油是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)能源和國(guó)家重要的戰(zhàn)略物資，石油工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)

2、展中起著舉足輕重的作用。由于我國(guó)東部油田均已進(jìn)入中后期開(kāi)采，隨著可采原油儲(chǔ)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(chǎn)量，并提高最終采收率。各油田針對(duì)油田開(kāi)采的實(shí)際情況都采取了一系列行之有效的技術(shù)措施，收到了較好的效果。據(jù)調(diào)研在我國(guó)油田的開(kāi)發(fā)中有桿采油設(shè)備處于絕對(duì)生產(chǎn)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(shè)備必不可少的裝備，其作用是保證光桿在其中作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)起密封作用，防止原油從井口處漏失。據(jù)調(diào)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(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，嚴(yán)重的影響了油田的正常生產(chǎn)。所以，對(duì)新型井口光桿密封裝置密封問(wèn)題的研究尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)油田有機(jī)械采油井

3、總數(shù)約6萬(wàn)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(chǎn)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(wèn)題，嚴(yán)重地影響了油田的正常生產(chǎn)，造成了油田生產(chǎn)時(shí)率的大大降低，影響了油田的原油產(chǎn)量。經(jīng)調(diào)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(chǎn)普遍存在的突出問(wèn)題，該裝置密封失效周期最短的不足24h，最長(zhǎng)的也不足1到兩個(gè)月，其平均壽命只有10d左右，當(dāng)密封失效又沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取適當(dāng)措施時(shí)，油田便會(huì)大量泄漏造成原油浪費(fèi)和環(huán)境污染，并成為火災(zāi)事故隱患。目前，現(xiàn)場(chǎng)解決密封失效的辦法就是及時(shí)緊、換盤根。據(jù)統(tǒng)計(jì)

4、各油田由于井口密封失效而造成的原油漏失浪費(fèi)、停井產(chǎn)量損失、盤根費(fèi)用、環(huán)境污染賠償費(fèi)、井口維護(hù)費(fèi)用等各方面的總損失是巨大的,而在稠油的開(kāi)采中，光桿密封器的失效對(duì)其的影響尤為重要。目前稠油井的原油開(kāi)采均以加熱開(kāi)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(duì)光桿的磨損也更加嚴(yán)重, 更換盤根的頻率就高。更換盤根時(shí),需要對(duì)油井和管線排空放壓, 取出舊盤根, 才能換裝新盤根, 耗費(fèi)人力和財(cái)力, 還因停抽時(shí)間長(zhǎng)而影響原油產(chǎn)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(jìn),但其

5、結(jié)構(gòu)原理仍然存在一些問(wèn)題, 如結(jié)構(gòu)復(fù)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(diǎn), 設(shè)計(jì)了新型稠油熱采井口光桿自動(dòng)調(diào)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(diǎn), 同時(shí)又克服了原有技術(shù)的不足, 使稠油熱采井口真正成為安全、無(wú)污染的生產(chǎn)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(dòng)調(diào)偏部分、光桿扶正保護(hù)部分、盤根碎屑過(guò)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(diǎn), 同時(shí)又克服了原有技術(shù)存在的不足, 使稠油熱采井口真正成為安全、清潔無(wú)污染的生產(chǎn)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(shù)分析稠油熱采井口光桿自動(dòng)調(diào)偏密封裝置包括自動(dòng)調(diào)偏、光桿扶正保護(hù)、盤根密封、盤根碎屑過(guò)濾和防盜卸等4部分, 結(jié)構(gòu)如圖1. 自動(dòng)調(diào)偏部分 自動(dòng)調(diào)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(gè)O 形圈,球頭座的球面有2個(gè)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(nèi)的球面上, 形成軟硬自動(dòng)調(diào)節(jié)接觸, 使球頭在360內(nèi)任意擺動(dòng)015, 達(dá)到自動(dòng)調(diào)偏又能可靠密封的目的。2. 光桿扶正保護(hù)部分 光桿扶正保護(hù)部分由盤根壓墊光桿保護(hù)套、球頭光桿扶正套和過(guò)濾罩光桿扶正

7、套等組成, 形成三點(diǎn)一線的扶正。當(dāng)抽油機(jī)與井口不同心時(shí), 既有偏心又有傾斜, 其它各種調(diào)偏方式都會(huì)造成不同程度的井內(nèi)光桿與油管不同心, 將地面上的問(wèn)題轉(zhuǎn)入井下, 容易造成桿管偏磨, 過(guò)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(shè)有梯形槽與盤根碎屑過(guò)濾罩相配, 從中間對(duì)半剖開(kāi)整體加工。球頭光桿扶正套為圓錐形狀與球頭內(nèi)孔相配, 上粗下細(xì),由2瓣分體合成, 便于更換。其內(nèi)腔與抽油光桿相配, 對(duì)光桿施行二級(jí)扶正。其內(nèi)壁上均布多個(gè)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(nèi)孔臺(tái)階限位, 上端由盤根套的下端面壓緊

8、定位。光桿保護(hù)套為圓錐形狀,上細(xì)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(tái)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(nèi)壁上有若干馬牙扣, 使盤根只能下行。如果井筒內(nèi)的壓力大于正常大氣壓時(shí), 在壓力的作用下, 只能使盤根越頂越緊, 達(dá)到自動(dòng)密封的效果, 所以在添加盤根時(shí)不用對(duì)油井和井口管線排空放壓。內(nèi)腔下部分為圓錐面, 其下端口臺(tái)階處焊接1個(gè)接箍, 接箍的下部有與球頭相配的內(nèi)螺紋, 并有2個(gè)安裝防盜卸螺釘?shù)膹较蚵菁y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(rùn)滑性能好、摩擦因數(shù)低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。4.盤根碎屑過(guò)濾部分和防盜卸部分 盤根碎屑過(guò)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(tái)階, 凸臺(tái)圓周均布有多個(gè)孔, 下端內(nèi)腔有2 個(gè)環(huán)形內(nèi)凸臺(tái)形成一環(huán)形梯形槽, 與過(guò)濾罩光桿扶正套相配, 內(nèi)凸臺(tái)階上均布若干軸向小油孔, 其內(nèi)腔即為盤根碎屑儲(chǔ)存腔, 可儲(chǔ)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?shù)念^部采用非標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)五方或其它非標(biāo)準(zhǔn)的形式制成, 可以有效避免被常

10、用工具拆卸。它的主要設(shè)計(jì)參數(shù)：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(zhuǎn)半徑：295mm最大調(diào)偏尺寸：可在62m范圍內(nèi)調(diào)整最大尺寸可達(dá)15mm連接方式：螺紋連接油管扣2 7/8外形尺寸：長(zhǎng)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(shù)特點(diǎn) 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(shù)特點(diǎn): (1) 具有自動(dòng)調(diào)偏斜功能, 在抽油光桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí), 能隨動(dòng)扶正, 減輕光桿對(duì)盤根的磨損和密封裝置對(duì)光桿的磨損, 從而大大延長(zhǎng)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(rùn)滑, 摩擦因數(shù)低, 而且盤根的軸向壓緊力隨時(shí)可調(diào), 使盤根緊貼在光桿上, 密封效果好; (3) 密封裝置本體內(nèi)腔設(shè)計(jì)成多個(gè)馬牙扣結(jié)構(gòu), 在添加新盤根時(shí)(油井和井口管線壓力在3MPa以內(nèi)) 不用對(duì)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(nèi)的扶正套和取出本體內(nèi)的盤根, 為該裝置的長(zhǎng)期多口井反復(fù)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(guò)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(huì)落入井中造成故障; (7) 整體質(zhì)量輕, 體積小, 使用壽命長(zhǎng); (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(jié)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(dòng)調(diào)偏密封裝置的密封效果顯著提高, 工人勞動(dòng)強(qiáng)度減輕, 而且盤根使用壽命長(zhǎng), 井口安全, 清潔, 環(huán)保, 同時(shí)顯著縮短了油井停抽時(shí)間。(2) 由于采用3 級(jí)扶正形成三點(diǎn)一線和扶正套材料的合理選用, 避免了因地面上的偏斜轉(zhuǎn)移到井下的問(wèn)題, 有效地保護(hù)了光桿, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了井內(nèi)的桿管對(duì)中, 減輕了油井的桿管偏磨。(3) 采用特制的盤根, 耐高溫, 自潤(rùn)滑, 彈性好, 摩擦因數(shù)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(jìn), 盤根利用率高。(4) 稠油熱采井口光桿自動(dòng)調(diào)偏密封裝置結(jié)構(gòu)合理, 質(zhì)量輕, 使用壽命長(zhǎng), 適用范圍廣, 應(yīng)用效果好, 具有良好的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)1.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2000.72萬(wàn)