目前油井普遍使用的球式井口密封盘根盒,其密封球为钢制的,在油井正常生产时,光杆在上下往复运动过程中易与其发生滑动和滚动摩擦,导致光杆产生损伤,同时密封球也产生了严重的磨痕。这会造成两方面不良后果:一是由于光杆被钢质弹球磨损后,造成光杆的使用强度下降,增加杆断的几率,易造成杆断躺井。同时光杆被磨出一道凹痕后,其与井口盘根密封性变差,造成日常井口漏油。二是钢质密封球在与光杆的摩擦中,其自身也发生了磨损,在发生光杆断后,由于密封球自身磨损严重,其与盘根盒密封不严,密封效果变差,油水混合液从盘根盒处刺漏,造成原油泄漏等污染事件的发生。此外,该密封弹球磨损后,由于价格较高等因素制约,采油队缺乏密封弹球,致使许多井的球式井口密封盘根盒由于无密封弹球而被闲置,造成了井口盘根盒浪费的现象。
通过对球形盘根盒的工作原理和结构的分析,技术人员针对材质的摩擦情况进行调研分析,将钢质密封弹球改为塑料密封球:一是光杆与密封球的相对摩擦降低,减轻两者的相互摩擦,降低磨损,从而提高密封球和光杆的使用周期。二是塑料材质的密封球对光杆的磨损较小,能更大程度地减少光杆的磨损,避免光杆由于磨损后使用强度下降造成杆断事故的发生。
该球材质为PVC管材的塑料材质,密封球直径为38毫米,尺寸与原钢质密封弹球保持一致,便于适应原井口盘根盒。该材质具有耐高温、耐油气腐蚀,加工成本低廉等特点,能很好地替代原井口密封盒中的钢质密封弹球。
该新材料的密封球,在目前油井上使用的球式密封井口盘根盒的基础上改造,主要是用于更换这种球式密封井口盘根中的钢质弹球。
将密封球的材质改成塑料材质,主要有以下优点:
1.减轻光杆的自身磨损,光杆在正常生产时,上下往复运动中钢质材料和塑料材料的相对摩擦损失较小,同时光杆的磨损程度一定会小于塑料材质弹球的磨损,本质上解决了光杆在井口盘根盒处的磨损强度,极大地减轻了光杆的损伤,从根本上解决了由于井口盘根盒处的磨损造成光杆强度下降后的杆断躺井。
2.由于磨损减低,这就避免了光杆自身被磨损出凹槽,使井口盘根能较容易地密封住光杆,杜绝了原来密封不严造成的日常井口漏油,同时由于密封效果变好后,井口盘根的松紧程度比原先有所下降,这就减少了光杆在盘根处的损耗作功,一定程度上起到了节电效果。
3.塑料材质弹球本身相对于钢质球时的磨损大大减少,能更好地保持其自身的完整性和圆滑程度,一旦发生杆断后能更好的卡在盘根盒的出口处,避免由于弹球完整性和圆滑程度在磨损变差后,其与盘根盒的出口处密封不严,从而进一步造成了原油的刺漏。
4.塑料材质的弹球制造成本相对于钢质弹球来说大大降低,更加充分地利用了原有的井口盘根盒,延长了井口盘根盒的使用周期,起到了节本增效的目的。
通过对放喷盒密封弹球进行现场实验并在30多口油井上推广应用表明,显著提高光杆的使用寿命,节约更换光杆费用10多万元,避免了密封不严造成的污染、原油损失及其后期处理费用15万元。同时减少了与光杆的磨损,起到了更好的密封作用,可减轻盘根与光杆的松紧程度,起到节电和节省盘根等综合效益。