陳磊 熊學兵 何茂林 韓紅光
(中石化(huà)勝利油田分公司,山東東營 25723)
摘 要:針對油田水泥車(chē)施(shī)工中40Mpa高壓活動彎頭液體刺漏,無法保證施工壓力和排量,汙染(rǎn)井場,活動彎頭壽命短問題。分析刺漏的原因在於其密封原理(lǐ)存在缺(quē)陷。密封依靠橡膠的膨脹實(shí)現,橡膠膨(péng)脹依靠(kào)液體的壓(yā)力來實(shí)現,因此,在橡(xiàng)膠沒有膨脹到位以前,其膨脹量不足,造成低壓密封不(bú)嚴而刺漏。對密封圈增加彈性預緊件,增加預(yù)緊力,徹底消除了高壓活動彎頭(tóu)刺漏液體的現象。確保水泥(ní)車施工壓力和排量,保證了清潔生產。該改進(jìn)技術成功(gōng)應用於某采油(yóu)廠17台水泥車上,徹底杜絕了高壓活動(dòng)彎頭的低壓刺漏,具(jù)有較好的推廣應用價值。
40Mpa高壓活動彎(wān)頭是油(yóu)田油水井施工過程中高壓管(guǎn)匯連接的必須件。通(tōng)過高壓(yā)活動彎頭,實(shí)現油水(shuǐ)井(jǐng)高壓管線與水泥車(chē)高(gāo)壓管線任意方向的(de)連(lián)接。長期以來,高(gāo)壓活動彎頭使用過程中,存在著在低壓時接口處密封不良,液(yè)體刺漏,汙染施(shī)工(gōng)井場;同時,因壓力液體泄漏,使得水泥車施工過程中壓力(lì)和排量達不到規定要求。因此,徹底解決高壓活動彎頭的低壓刺漏非常必要。為此,采油廠特車大隊(duì)開展了40Mpa高壓活動彎頭防低壓刺漏的研究與應用,並取得了較好效(xiào)果(guǒ)。
1 40Mpa高壓活動彎頭的刺漏情況
40Mpa高壓(yā)活動彎頭主要連接井(jǐng)口與水(shuǐ)泥(ní)車的高壓管線。使用過程中(zhōng),存在彎頭接口處刺漏(lòu)液(yè)體現象。在低壓(yā)時刺漏尤為嚴重。刺漏液體後,注入井內的液體壓力和排量不(bú)能滿(mǎn)足(zú)施(shī)工工藝要求(qiú),井場(chǎng)汙染(rǎn)不能滿足清潔生產要求。因此,高壓彎(wān)頭的刺漏成為影響水泥(ní)車井場施工的重(chóng)要(yào)因素(sù)。下圖為高壓活動彎頭現(xiàn)場刺漏情況和(hé)報廢情(qíng)況。
2 40Mpa高壓活動彎頭的結構分析(xī)
研究表明,40Mpa高壓活動彎頭主要由彎頭(tóu)主體和與(yǔ)之相配合的(de)彎頭接頭及錘(chuí)擊由壬組成。彎頭接頭放置在彎頭主體的孔內,漲圈型橡膠密封圈放置(zhì)在彎頭主體與彎頭接頭的結合處,彎頭接(jiē)頭與彎頭主體之(zhī)間具(jù)有球(qiú)型滾珠軌道,通過放入滾珠到球型滾珠軌道內,實現高壓活動彎頭的彎頭主體與彎頭接頭的軸向定位。
3 40Mpa高壓活動彎頭低壓刺漏(lòu)原因分析
根據該40Mpa高(gāo)壓活動彎頭的結構進行分析,在彎頭組裝完畢後,橡膠密封圈處於彎(wān)頭接頭的端而與彎頭主體的內孔斷部平而之間。由於高壓活動彎頭必須能夠轉動,因此密封圈不能被壓緊,使得密封圈與兩平麵之間處(chù)於(yú)間隙配合狀(zhuàng)態。根據(jù)設計,高壓活動彎(wān)頭的密封為漲圈型(xíng)密封。即依靠高壓液體的壓(yā)力漲開密封圈來實現(xiàn)密封。漲圈密(mì)封圈是中空(kōng)橡膠件,在液體壓力的作用(yòng)下,橡膠圈通膨脹(zhàng),使得密封圈實(shí)現端麵密封(fēng)。然而,密封圈(quān)的膨脹變形是隨液體壓力的逐步升高而增大(dà)的(de)。隻(zhī)有在密封圈變形到與(yǔ)相配合(hé)的端麵發生擠壓狀態下,才(cái)能保證密(mì)封良好(hǎo)。如果是長期處於低壓狀態工作,密封圈將無法保證密封,出現液體刺漏。
4 40Mpa高壓活動彎頭密封的技(jì)術改進措施
根據分析,40Mpa高壓活動彎頭出現低壓時密封不良的關鍵原因在(zài)於其結構上存(cún)在缺陷。因此,無法保證(zhèng)其低壓(yā)狀(zhuàng)態下的密封。為改進低壓時的密封效(xiào)果,我們(men)在高壓活動彎(wān)頭內增加了(le)一個波(bō)紋彈性擋圈。依靠波紋彈性擋圈的彈性力實現密封圈在低壓狀態下的預緊,解決了低壓狀態下密封圈因預緊力不足造成的液體刺漏:同(tóng)時,彈(dàn)性擋圈的彈(dàn)性可(kě)以有效緩衝施工過程的(de)液力衝(chōng)擊造成球形滾珠軌道及鋼球的磨損。彈性(xìng)擋圈通過變形來調整軸向(xiàng)間隙及(jí)預緊力。
5 實施效果
2009年以來,在采油廠(chǎng)特車大隊成功實施了40Mpa高壓活(huó)動彎頭密封的(de)技術改進,累計修(xiū)複廢棄的(de)高壓活動彎頭52隻,經(jīng)過現場試驗,徹底(dǐ)解決了高壓活(huó)動彎頭在(zài)低壓狀態下的(de)液體刺漏問題,實現了施工現場的安全環保(bǎo)和保證了施工過程(chéng)壓力和排量(liàng)的真實有效,年度實(shí)現創經濟(jì)效益6萬元,見到了很好的(de)效果。
結論
40Mpa高壓活動(dòng)彎頭密封的技術改進,利用彈性(xìng)預緊原理,解決了原來高壓(yā)活動(dòng)彎頭低壓密封存在的缺(quē)陷,實現了低壓和高壓下良好的密封。
現場應用表明(míng),該技術改進簡單易行,成(chéng)本低、效果好,具有良好的推廣價值。
來(lái)源:《中國新(xīn)技術新(xīn)產品》2012年第1期