石油设备与工具方案设计课程设计-光杆密封调偏装置.docx

西南石油大学石油设备与工具方案设计课程设计题目名称：光杆密封调偏装置 学生姓名： 学生学号 专业年级：机械工程及自动化2008（矿机）指导教师： 评阅教师： 完成日期：2011-11-16 目 录1.选题目的和意义 12.国内外研究现状的分析 13.总体设计方案的确定 33.1设备功能要求或作用 33.2设备的主要结构 43.3结构方案的确定 43.4结构组成、工作原理及适用范围 43.5主要设计参数的确定 64设备的主要技术特点 75. 结论 85参考文献 8井口光杆密封装置 石油是国民经济的基础能源和国家重要的战略物资，石油工业在国民经济发展中起着举足轻重的作用。由于我国东部油田均已进入中后期开采，随着可采原油储量的逐年减少，地层能量逐渐减少，为了稳定老油田的原油产量，并提高最终采收率。各油田针对油田开采的实际情况都采取了一系列行之有效的技术措施，收到了较好的效果。据调研在我国油田的开发中有杆采油设备处于绝对生产主力地位，而在有杆抽油系统中井口光感密封装置又是有杆抽油设备必不可少的装备，其作用是保证光杆在其中作上下往复运动时起密封作用，防止原油从井口处漏失。据调研，在有杆抽油系统中井口光杆密封装置的密封失效是经常出现的问题，严重的影响了油田的正常生产。所以，对新型井口光杆密封装置密封问题的研究尤为重要。目前，国内油田有机械采油井总数约6万余口，其中90%以上的有杆抽油井口光杆密封装置为常规型光杆密封装置，在生产中常规型井口光杆密封装置暴露出了诸如密封频繁失效、盘根寿命短、原油跑漏、污染环境、采油工人定期紧盘根、停井换盘根等问题，严重地影响了油田的正常生产，造成了油田生产时率的大大降低，影响了油田的原油产量。经调研井口密封装置的密封频繁失效已成为目前有杆采油生产普遍存在的突出问题，该装置密封失效周期最短的不足24h，最长的也不足1到两个月，其平均寿命只有10d左右，当密封失效又没有及时发现并采取适当措施时，油田便会大量泄漏造成原油浪费和环境污染，并成为火灾事故隐患。目前，现场解决密封失效的办法就是及时紧、换盘根。据统计各油田由于井口密封失效而造成的原油漏失浪费、停井产量损失、盘根费用、环境污染赔偿费、井口维护费用等各方面的总损失是巨大的,而在稠油的开采中，光杆密封器的失效对其的影响尤为重要。目前稠油井的原油开采均以加热开采为主, 其井口出口温度一般为5070 , 井口密封盘根受热后磨损加剧。如果抽油光杆与密封装置不同心, 既偏心又倾斜, 则盘根磨损更快, 甚至对光杆的磨损也更加严重, 更换盘根的频率就高。更换盘根时,需要对油井和管线排空放压, 取出旧盘根, 才能换装新盘根, 耗费人力和财力, 还因停抽时间长而影响原油产量。目前稠油井口在用的光杆密封器有10余种, 虽然与普通油井使用的光杆密封器有所改进,但其结构原理仍然存在一些问题, 如结构复杂、笨重、制造成本高、密封效果差、寿命短, 不具备高温、高压工作能力。鉴于现有稠油井口专用光杆密封器存在的缺点, 设计了新型稠油热采井口光杆自动调偏密封装置。该装置保留了原有稠油热采井口光杆密封器的优点, 同时又克服了原有技术的不足, 使稠油热采井口真正成为安全、无污染的生产井口, 适用于稠油热采井口和其它所有抽油井口的光杆密封。该装置包括自动调偏部分、光杆扶正保护部分、盘根碎屑过滤部分和防盗卸部分, 保留了原有稠油热采井口光杆密封器的优点, 同时又克服了原有技术存在的不足, 使稠油热采井口真正成为安全、清洁无污染的生产井口, 适用于稠油热采井口和其它所有抽油井口的光杆密封。技术分析稠油热采井口光杆自动调偏密封装置包括自动调偏、光杆扶正保护、盘根密封、盘根碎屑过滤和防盗卸等4部分, 结构如图1. 自动调偏部分 自动调偏部分主要由球头、球头座、球头压盖和o形圈组成。球头上部用螺纹与盘根套接箍联接, 球头压盖与球头座用螺纹联接, 接合处用o形圈密封, 球头压盖的球面上部有1 个o 形圈,球头座的球面有2个o形圈, 球头始终坐在球头座和球头压盖的o 形圈和球腔内的球面上, 形成软硬自动调节接触, 使球头在360内任意摆动015, 达到自动调偏又能可靠密封的目的。2. 光杆扶正保护部分 光杆扶正保护部分由盘根压垫光杆保护套、球头光杆扶正套和过滤罩光杆扶正套等组成, 形成三点一线的扶正。当抽油机与井口不同心时, 既有偏心又有倾斜, 其它各种调偏方式都会造成不同程度的井内光杆与油管不同心, 将地面上的问题转入井下, 容易造成杆管偏磨, 过滤罩光杆扶正套能始终使光杆与井下油管保持同心, 材料采用耐磨非金属, 外圆设有梯形槽与盘根碎屑过滤罩相配, 从中间对半剖开整体加工。球头光杆扶正套为圆锥形状与球头内孔相配, 上粗下细,由2瓣分体合成, 便于更换。其内腔与抽油光杆相配, 对光杆施行二级扶正。其内壁上均布多个轴向半圆圆柱形槽, 用作排泄废弃的盘根渣的通道。其上端口为圆锥面, 选用耐磨非金属材料制造, 下端由球头内孔台阶限位, 上端由盘根套的下端面压紧定位。光杆保护套为圆锥形状,上细下粗, 由2瓣分体合成, 便于更换。其上端外圆有一环形凹台阶, 使限位更加可靠, 选用尼龙或其它非金属材料制造。3.盘根密封部分 盘根密封部分的盘根套由2部分加工焊接而成。盘根套的上部分为圆柱形, 上端部有外螺纹与盘根压帽相配, 其内壁上有若干马牙扣, 使盘根只能下行。如果井筒内的压力大于正常大气压时, 在压力的作用下, 只能使盘根越顶越紧, 达到自动密封的效果, 所以在添加盘根时不用对油井和井口管线排空放压。内腔下部分为圆锥面, 其下端口台阶处焊接1个接箍, 接箍的下部有与球头相配的内螺纹, 并有2个安装防盗卸螺钉的径向螺纹孔。盘根密封的盘根有2部分, 上部是圆柱形螺旋盘根, 下部是圆锥形螺旋盘根, 其材料为专用胶料配方, 具有耐高温高压、自润滑性能好、摩擦因数低、寿命长等优点。4.盘根碎屑过滤部分和防盗卸部分 盘根碎屑过滤罩为圆管形状, 由2 瓣分体合成, 使更换扶正套和取出盘根碎屑更快更方便, 其上端外圆有一环形外凸台阶, 凸台圆周均布有多个孔, 下端内腔有2 个环形内凸台形成一环形梯形槽, 与过滤罩光杆扶正套相配, 内凸台阶上均布若干轴向小油孔, 其内腔即为盘根碎屑储存腔, 可储存23 a的盘根碎屑量。防盗卸部分由球头压盖专用防盗螺钉和盘根套接箍专用防盗螺钉组成, 专用防盗螺钉的头部采用非标准的内五方或其它非标准的形式制成, 可以有效避免被常用工具拆卸。它的主要设计参数：适用范围：光杆直径19、25、28、32ram工作压力：5mpa最大高度：350mm最大旋转半径：295mm最大调偏尺寸：可在62m范围内调整最大尺寸可达15mm连接方式：螺纹连接油管扣2 7/8外形尺寸：长370*宽220*高400中心最大水平位移：18最大角度偏移：15重量：33kg技术特点 与现有稠油热采井口光杆密封装置相比, 该稠油热采井口光杆密封装置具有以下技术特点: (1) 具有自动调偏斜功能, 在抽油光杆上下往复运动时, 能随动扶正, 减轻光杆对盘根的磨损和密封装置对光杆的磨损, 从而大大延长盘根和光杆的使用寿命; (2) 使用特制的盘根, 耐高温150 , 耐高压25mpa, 自润滑, 摩擦因数低, 而且盘根的轴向压紧力随时可调, 使盘根紧贴在光杆上, 密封效果好; (3) 密封装置本体内腔设计成多个马牙扣结构, 在添加新盘根时(油井和井口管线压力在3mpa以内) 不用对油井和井口管线排空放压; (4) 盘根添加方便, 旧盘根不用取出, 添加盘根只需卸下盘根压帽, 从上端口连续装入螺旋状盘根, 35 min就能完成; (5) 密封装置盘根套与球头采用螺纹联接,能够很方便地更换球头内的扶正套和取出本体内的盘根, 为该装置的长期多口井反复使用提供了保证, 具有一定的防盗功能; (6) 增加了盘根碎屑过滤罩, 盘根碎屑不再随原油出井口而堵塞单向排油阀, 也不会落入井中造成故障; (7) 整体质量轻, 体积小, 使用寿命长; (8) 适用范围广, 不但适用于稠油热采井口,而且适用于其它各类抽油井口的光杆密封。结论(1) 与现有稠油热采井口密封装置相比, 该稠油热采井口光杆自动调偏密封装置的密封效果显著提高, 工人劳动强度减轻, 而且盘根使用寿命长, 井口安全, 清洁, 环保, 同时显著缩短了油井停抽时间。(2) 由于采用3 级扶正形成三点一线和扶正套材料的合理选用, 避免了因地面上的偏斜转移到井下的问题, 有效地保护了光杆, 同时实现了井内的杆管对中, 减轻了油井的杆管偏磨。(3) 采用特制的盘根, 耐高温, 自润滑, 弹性好, 摩擦因数低, 所以密封效果显著; 旧盘根不再取出抛弃, 而是连续向下推进, 盘根利用率高。(4) 稠油热采井口光杆自动调偏密封装置结构合理, 质量轻, 使用寿命长, 适用范围广, 应用效果好, 具有良好的应用前景。参考文献1.机械设计手册机械工业出版社2000.72万仁