孫雷 李劍
（北方重工（gōng）石油裝備（bèi）有限公司）
摘 要：針對混砂車螺旋輸砂（shā）器底端密封性（xìng）不佳的難題，分析了常用（yòng）結構（gòu）的密封原理及失效原因，對常用結構進行了改（gǎi）進，采用添充潤滑脂及骨架油封的方案，徹底解決了密封不佳的難題，提高了螺（luó）旋輸砂器的使用壽命。
關鍵詞：混砂車；輸砂器；底端密封
壓裂成套裝備是頁岩氣開（kāi）采及油氣田（tián）增產的必備裝備。混砂車是與壓（yā）裂車、儀表車、管匯車等配套使用的油田井下作業施工（gōng）成（chéng）套裝備之一。混（hún）砂車通過自動控製係統自動跟蹤（zōng）壓裂施工過程，實現液麵、添加劑、密度（dù）和砂泵排出壓（yā）力等參數的自動控製，其作（zuò）用是混（hún）合、攪拌、輸送壓裂介質。
混砂車配備左、右共兩個螺旋輸砂（shā）器，用於傳送陶粒砂、石（shí）英砂等硬度較大的細小固體顆粒。作為混砂（shā）車的（de）關鍵部件，輸砂器的下（xià）部密封（fēng）決定了整台（tái）設備的（de）使（shǐ）用效（xiào）果。
因（yīn）此設計一種高效（xiào）、簡單、可靠的密封結構就顯得尤為重要。
1 常用結構（gòu）介紹
混砂（shā）車螺旋輸砂器的底端常用毛氈形式進行密封，如圖1所示。該結構的密封想法如下：通過合金密封圈組、推（tuī）杆（gǎn）、橡膠彈簧、毛氈圈及其相（xiàng）關支撐（chēng）構件形成封（fēng）閉空間（jiān），合（hé）金密封圈組為道阻擋，毛氈圈為Z後一（yī）道（dào）阻擋，通（tōng）過他們防止（zhǐ）沙粒等雜質進入軸承腔（qiāng），避免輸砂軸軸承出現磨損（sǔn），從而導（dǎo）致混砂車故障（zhàng）。該套結構從原理上是可行的，但是從（cóng）實際反饋效果來說，並（bìng）不理想。一般工作150小時左右，毛氈圈開始損環，砂子進人軸承四周，使軸承卡死。造成密封失效的主要原因為（wéi）：（a）螺旋輸砂器輸砂軸較（jiào）長，工況（kuàng）惡劣，易出現震動、變形等不良現象，導致密封結構失效。（b）合金密封圈組雖然密（mì）封效果良好，但是石英砂顆（kē）粒細小並且硬度大，時間久後，還是容易造成泄漏，合金密封（fēng）圈組的更換（huàn）麻（má）煩。（c）毛氈圈耐用性不好，易磨損，使用壽命短。
2 改進後的結構
為了克服混砂車螺旋輸砂器底端密封性不佳的難（nán）題，需要對常用（yòng）結構進行合（hé）理的改進，從而實現提高密封性及使用壽命的目的。改進後的結構如圖2所示。
如（rú）圖2所（suǒ）示，在（zài）保持密封原理不變的前提下，將原結構中的毛氈圈改為骨架油（yóu）封（fēng），並且設計成兩個骨架油（yóu）封串聯使用，用擋（dǎng）圈（quān）定位的結構，這樣（yàng）充分發揮（huī）了（le）骨（gǔ）架油封密封（fēng）效果好的特點，並且大幅提高了可靠性（xìng）。推杆同橡膠彈簧之間依舊為密封腔，新結構放大了橡膠彈簧的徑（jìng）向尺寸，對（duì）下蓋板進行了機加改型，在原結構的基（jī）礎上（shàng）加工了潤（rùn）滑脂油道，從而實現了從外部將潤（rùn）滑脂打入上（shàng）述密封腔中的設計思路。通（tōng）過上（shàng）述設（shè）計理念，在合金密封（fēng）圈組同骨架油封（fēng）之間填充（chōng）滿潤滑脂，這些脂可以高效的（de）阻隔砂粒（lì）的侵入（rù），起到密封的作用。
結語
輸砂器底端密封改進（jìn）後的結構方便可靠的解決了密封性不好的難題。合金密封圈組是道（dào）“防線”，可以阻擋絕大部分砂料，密封腔內的潤滑脂可以起到“阻隔劑（jì）”的作用（yòng），將砂料阻隔在外，骨架油封是Z後一道密封，確保砂料無法侵入到軸（zhóu）承腔內。這種結構簡單高效，壽命長，針對潤滑脂有揮發（fā）性的特點，需要定期在外（wài）部加注（zhù）潤滑（huá）脂，保證密（mì）封腔內潤（rùn）滑脂充足。潤滑（huá）脂定期（qī）的加入可以確保內部密封部件的可靠性，壽命更長，無需經常更換（huàn），從而提高混砂車的工作效率。
通過這種新（xīn）型（xíng）結構的使用，螺旋輸砂器可（kě）以長時間高效（xiào）運轉，徹底解決了混砂車螺（luó）旋輸砂器底部密封性不（bú）佳的難題。
參考文獻
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來源：《中國新（xīn）技術新產品》2015年07期
