齊立民 高啟中 張衛慶(qìng)
(大慶石油管理局鑽探集團機械廠(chǎng))
摘 要:在固井施工過程中,GJC100—30水泥車再循環(huán)泵泄漏水泥漿的現(xiàn)象時有發(fā)生,嚴重影響固井地麵(miàn)施工一(yī)次成功率,威脅HSE工作的順利開展,造成資源的不必要浪(làng)費(fèi)。針對產生這一現象的(de)主要原因,製定出(chū)改造方案,就是(shì)將原機(jī)械密(mì)封拆除,然後在再循環泵的殼體上增(zēng)加了潤滑油道,潤滑油可從注水泥泵的柱塞潤滑油罐接出,將其壓力調整為0.35~0.5kg/cm
2,重新設計軸套、隔套,並選用哈裏伯頓再循環泵密封。對於唇形橡膠密封,重新設計加工了軸套,為提高其強度和耐磨性,加工了金屬陶瓷和45鋼材料加工後刷鍍的(de)兩種。另外,同(tóng)機(jī)械密封改造方案相同,加工了黃銅(tóng)隔環和選用了哈裏伯頓再循環(huán)泵密封。這一改(gǎi)造方案(àn)實(shí)施後收到很好效果。文章對實施效果進(jìn)行了評價。
關(guān)鍵詞:水泥車;再循環泵;泄漏;改造
近(jìn)兩(liǎng)年,大慶石油管理局鑽探集團鑽技公司陸(lù)續從江漢第四石(shí)油機械廠訂購(gòu)了19台(tái)GJC100—30水泥車。這些車輛在固井施工過程中,經常出現其再循環泵(bèng)泄漏水泥漿(jiāng)的現象(xiàng),很難滿足HSE的要求。為此專門成立研究小組,對可能(néng)發生再循環泵泄漏水泥漿的原因進行了仔細的分析和研究,並製定了對其密封係統改造方案,收到了良好的(de)效果。
一、密封係統形式及現(xiàn)狀(zhuàng)
根據(jù)對GJC100—30水泥車再循(xún)環泵液(yè)力(lì)端(duān)的密封係統形式進行研究發現,使用的共有(yǒu)兩種形式,即機械密封和唇形橡膠(jiāo)密封(fēng)
[1] 。機械密封主(zhǔ)要由靜止環(靜(jìng)環)、旋轉環(動環(huán))、彈(dàn)性元件(jiàn)、旋(xuán)轉環傳動和輔助密封圈等零件組成,工(gōng)作時(shí)利用旋轉環和靜止環相對轉動的兩個(gè)貼(tiē)合表麵以及(jí)輔助密封來實現其密(mì)封功能。機械密封能否正常工作取決於兩(liǎng)端麵問能否(fǒu)建立(lì)穩(wěn)定、可靠的潤滑液膜和及時(shí)將摩擦熱導出。機械密封具有工作可靠、泄(xiè)漏量小、工作壽命長(zhǎng)、端麵磨(mó)損能自動補償、無須經常維修、功率損耗小、對軸沒有磨損等(děng)特點,但由於對密封零件的加工精度和安裝要求較高,製造成本較貴,維修時需將主(zhǔ)機部分解體才能裝拆(chāi),發生(shēng)緊急故障不易采取應急措(cuò)施,故其應用也受到一定限製。另一種則(zé)采用(yòng)Y
x橡膠密封內加襯環組的方式,一組共五套,內三外二,中間有隔環,隔環周向有(yǒu)油(yóu)道,可以(yǐ)通過潤滑油。為更換方便,Y
x橡膠密封和襯環均有(yǒu)傾斜於直徑方向的切口,該(gāi)種密封屬於接觸密封。接觸密封是靠密封件在裝配時(shí)的壓縮力和工作時的介質壓力,使密封件產生彈性變形所形成的彈性接(jiē)觸力而起密封作用的。在實際使用過程中, 這兩種密封係統先後出現(xiàn)了使用時問較短,密封、軸套和隔環燒蝕等故障。Z短的僅使用5口井,Z長的也不超過3個月,平均壽命為1個月,即出現在固井施工過程中水泥大量泄(xiè)漏現象,嚴重妨礙了(le)HSE工作的實施,使鑽井隊感到很不滿意,迫使我們不得不在固(gù)井(jǐng)施工結束後還得清理現場(chǎng),這無(wú)形中就增加了許(xǔ)多工作,造成了不必要的資源浪費。同時,也很難保證(zhèng)在下一(yī)次固井施工中不(bú)出現固井(jǐng)地麵施工不合格(gé)的發生,給固(gù)井質量造成嚴重威脅。
二、原因分析
(1)對於機械密封,其使用條件為:介質是礦物油、空氣。 GJC100—30水泥車再循環泵液力端(duān)采用的是單(dān)彈簧(huáng)式機械密封,其優點是(shì)耐(nài)腐蝕、固體顆粒不易在彈簧處積聚,但其端(duān)麵受力不均,另外,由於固井水泥顆料大小不一,同(tóng)時存(cún)在許多雜質,也容(róng)易使這些顆粒或(huò)雜質因為“楔形原理”進(jìn)入動環與靜環之間,易使端(duān)麵(miàn)變形,影響密封性能,從而造成水泥漿泄漏(lòu);又由(yóu)於水泥(ní)漿黏度比較大,所以,易產生過量摩擦(cā)熱,致使機械密封及軸套(tào)磨損加(jiā)劇,影響其使用壽命。
(2)對於唇形橡膠密封,其使用條件也為空氣、礦(kuàng)物油。由於密封及隔環有切口,雖然切口位置錯開了,但由於整體強度降低,同時密封不一定在同一平麵上,依然易發生泄漏;另外,也可能是操作人員將壓蓋螺栓預緊力調整過大,造成密封與軸套之間過緊,加速(sù)磨損;同時,原廠的軸套有的未經過表麵處理,表麵粗糙度和硬度不夠,易發生磨損;再者,就是原廠隔環采用尼龍材料,在產生大量摩擦熱無法迅速導出的情況下,很快將(jiāng)隔環燒化,堵住(zhù)潤滑油通道,致使滑油油無法為密封潤滑,從(cóng)而造成唇形橡膠密封迅速磨損,導致(zhì)水泥漿泄漏和軸套燒蝕。
三、改(gǎi)造方案及效果
對於機械密封,將原機械密封拆除,然後在再循環泵的殼體上增加了潤滑(huá)油道,潤滑(huá)油可從注水泥泵的柱塞潤滑油罐接出,將其壓力調(diào)整為0.35~0.5kg/cm
2,重新設計軸套、隔套(黃銅材料),並選(xuǎn)用哈(hā)裏伯頓再循環泵密封(一組四個,內二外二)。
對於唇形橡膠(jiāo)密封(fēng),重新設計加工了軸套,為提高其強度和耐磨性,加工了兩種,即(jí)金屬陶瓷和45鋼材料加工後刷鍍的兩種。另外,同機械密封改造方案相(xiàng)同,加工了(le)黃銅隔環和選(xuǎn)用了哈裏伯頓再循環(huán)泵密封(一組四個,內二外二)。
按改造方案實施後,在改造的19台GJC100—30水泥車中,再循(xún)環泵液力端發生泄漏的周期Z短的為4個月,Z長的為1年半,平均壽命為6個月,使用效果良好,受到了固井隊(duì)於部職工的(de)一致好評。
四、結論
原GJC100—30水泥車再循環泵液力端密(mì)封係統(tǒng),雖在理論設計上可行(háng),但設計者對現場使用條件和介質沒有充(chōng)分調(diào)研,導致密封係統失效,造成水泥泄漏(lòu)和軸套、隔套或密封燒蝕等既成事實。改造後,該套係統(tǒng)性能得到明顯改善,完全能夠滿足固井施工需要。建議操作人員在(zài)施工作業前後,及時對再循環泵(bèng)液力端密封係統進行檢查(chá),注(zhù)意(yì)調整壓蓋(gài)螺栓的預緊力,千萬不可過大,以施(shī)工作業時,剛好不發生泄漏為止。
參考文(wén)獻
[1]徐灝.機械設計手冊[M].機(jī)械工業出版社,1995年.
來源:《鑽采工藝》第31卷第1期