與眾不同的“雙浮式盤根盒”

韓東曉 韓錦濤 關(guān)朕

【摘要】盤根盒在油田上使用普遍，有抽油機(jī)就有它的存在。盤根盒是抽油機(jī)上的組成部件，它的作用是當(dāng)抽油機(jī)光桿在作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，起到密封作用，不至于使油井內(nèi)的液體外泄。但是由于光桿在與盤根盒的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，因某種原因會(huì)相互產(chǎn)生摩擦，俗稱“偏磨”。本文就通過(guò)對(duì)“偏磨”的分析，提出了具體的解決辦法。

【關(guān)鍵詞】偏磨現(xiàn)象 雙浮式盤根盒 解決辦法

“偏磨”現(xiàn)象普遍存在于油田的各個(gè)抽油機(jī)中，有證據(jù)說(shuō)明：在油田的所有抽油機(jī)中，有“偏磨”現(xiàn)象的占90%以上，但是“偏磨”程度大小有所不同。“偏磨”會(huì)導(dǎo)致光桿表面出現(xiàn)損傷，損傷會(huì)因“偏磨”程度大小不同及“偏磨”時(shí)間的長(zhǎng)短而出現(xiàn)不同的現(xiàn)象。如光桿安裝后，在初期，光桿表面都不會(huì)出現(xiàn)有明顯損傷的痕跡，而到中期就可能在光桿表面一側(cè)會(huì)出現(xiàn)“淺坑”或橫向的“壟溝和壟臺(tái)”。以上現(xiàn)象的出現(xiàn)與光桿與盤根盒的材質(zhì)及盤根盒的結(jié)構(gòu)有關(guān)。光桿的材料為鉻鋼，而盤根盒的材質(zhì)為45#鋼，因?yàn)殂t鋼的硬度要大于45#鋼的硬度，所以在初期光桿的表面幾乎看不到損傷的痕跡。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的盤根盒為了將因偏磨而產(chǎn)生的損傷減少到最小，就把能與光桿接觸到的部位設(shè)計(jì)的很寬，當(dāng)光桿與之接觸時(shí)就由線接觸變成了面接觸，由此減小了壓強(qiáng)，所以就出現(xiàn)了“壟溝壟臺(tái)”現(xiàn)象。所以說(shuō)，傳統(tǒng)的盤根盒的設(shè)計(jì)在對(duì)治“偏磨”這一現(xiàn)狀上采取的是減緩而不是根除。在光桿運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間后，“偏磨”較為嚴(yán)重的光桿表面就會(huì)出現(xiàn)軸向的劃傷，有的光桿表面一側(cè)還會(huì)出現(xiàn)較深的腐蝕性黑色“斑坑”。“斑坑”的出現(xiàn)是因?yàn)楣鈼U在偏磨的過(guò)程中經(jīng)常處在過(guò)熱狀態(tài)，這種過(guò)熱狀態(tài)在遇到油氣及冷空氣時(shí)相互作用就有可能產(chǎn)生“蟻酸”。在“蟻酸”的作用下，因而黑色的“斑坑”產(chǎn)生了。無(wú)論是光桿的軸向劃傷還是腐蝕性“斑坑”的產(chǎn)生都會(huì)造成盤根的快速磨損和密封性能下降，油井內(nèi)的液體外泄。盤根壽命的縮短將導(dǎo)致光桿壽命的終結(jié)，因?yàn)椤凹硬蛔”P根”是更換光桿的主要依據(jù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)：目前，光桿的平均使用壽命是三年。

為了對(duì)治油井光桿普遍存在的“偏磨”現(xiàn)象，有關(guān)單位或有關(guān)人士研制了多種盤根盒。這些盤根盒有的只是起到減緩偏磨的作用，有的只是從理論上證實(shí)其可行性，但都缺乏實(shí)際效果的驗(yàn)證。（實(shí)際效果的驗(yàn)證至少需5年以上）所以，但就效果而言應(yīng)該說(shuō)都不盡人意的，都不能從根本上徹底根除偏磨現(xiàn)象的發(fā)生。而“雙浮式盤根盒”與所有的盤盒都截然不同，對(duì)于不同之處將分別闡述。

1 對(duì)產(chǎn)生偏磨原因的分析不同

盤根盒是光桿與油管之間的連接部件，當(dāng)光桿出現(xiàn)偏磨現(xiàn)象時(shí)，究竟是光桿偏了？還是油管偏了？應(yīng)該說(shuō)其它所有的盤根盒都是在試圖校正光桿。因?yàn)樗械谋P根盒無(wú)論在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上怎樣變化，但就其工作空間是不變的（工作空間見(jiàn)下圖）。在這個(gè)不變的工作空間里，光桿的中心線就必須與油管的中心線重合，而現(xiàn)實(shí)當(dāng)中的光桿與油管的中心線卻是不重合的。這時(shí)就需要一個(gè)中心向另一個(gè)中心靠攏，而能動(dòng)的卻只有光桿，（在光桿橫向施加一個(gè)外力，光桿可在徑向上移動(dòng)距離。）而油管是不動(dòng)的。而我則認(rèn)為光桿是正的，理由是，根據(jù)力學(xué)中的一個(gè)定義可知：重力的方向垂直向下。光桿下墜著十?dāng)?shù)噸的重量，可以滿足定義中的條件，而垂直就是正的?！半p浮式盤根盒”根據(jù)這一分析就制成了可變工作空間。（如下圖）圖1 “雙浮式盤根盒”具有可變的工作空間

不變的工作空間只有一個(gè)中心，勢(shì)必要對(duì)光桿進(jìn)行徑向移動(dòng)，而光桿本身下部具有十?dāng)?shù)噸的重量，必然有一個(gè)相反的作用力的存在，有這個(gè)力的存在，相互磨擦在所難免。在安裝、或拆除盤根盒時(shí)的現(xiàn)象更能說(shuō)明這一點(diǎn)：在安裝盤根盒時(shí)，必須有幾個(gè)人同時(shí)對(duì)盤根盒在橫向上施加一個(gè)外力，才能將盤根盒對(duì)正位置，然后進(jìn)行安裝。在拆除盤根盒時(shí)，當(dāng)將盤根盒的絲扣擰完后，盤根盒就會(huì)在橫向上被彈出一個(gè)距離。而可變的工作空間可以有多個(gè)中心的存在，也就是說(shuō)，光桿可以有自己的中心，油管也可以有自己的中心，在安裝時(shí)也不必在橫向上施加外力。在拆除時(shí)盤根盒也不會(huì)被彈出。

所有其它盤根盒所采取的方法離不開(kāi)校正，校正就是對(duì)抗，就是損傷。而“雙浮式盤根盒”采用的方法是用空間進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)上面的分析知道了光桿是正的。光桿雖然可以動(dòng)（施加橫向力可以動(dòng)）但卻不能動(dòng)。而油管應(yīng)該動(dòng)（因?yàn)橛凸苁瞧模┑珔s動(dòng)不了。所以采取用空間調(diào)節(jié)兩個(gè)偏差的方法進(jìn)而達(dá)到和諧統(tǒng)一。