浅析一种杆体密封胶套剥落装置的设计

明晓峰

【摘 要】在石油勘探及生产施工设备中，有各种往复和旋转机械，这些设备在工作运行中必须要求有可靠的密封。在这些設备材料中，如各种液压缸、抽油杆、压缩机、油路、气路、水循环及往复泵等等，都是需要在密封状态下工作的，其中，旋转和伸缩往复运动器件的密封最常见。密封是需要方法和措施的，密封材料在经过一段时间的运行后其密封性能就会降低，这时就需要更换，其更换在多数情况下还需要人工剥离，这就严重降低了工作效率，造成人工成本增加。针对此问题，本文探讨一种胶套自动剥落装置的设计。

【关键词】密封;更换;剥离;创新;设计

在油气生产中，抽油杆是抽油机井的细长杆件，它上接光杆，下接抽油泵起传递动力的作用。抽油杆材质一般是低碳合金钢经过调质处理，在油管内用内螺纹箍一根根连接起来一直延伸到地下油层处的活塞上，通过往复运动来泵油。抽油杆上面的光杆是为实现抽油杆与悬绳器之间的连接而特制的一种“抽油杆”。因为其处于抽油杆的最上部，受力最大，所以光杆的直径比抽油杆直径要大，钢的级别要高，表面更光滑。光杆的外面包绕胶套，胶套的作用就是密封。在长时间连续往复运动下，胶套自身就会磨损，磨损后自然就降低了其密封性能，一旦出现这种情况就要更换。

1.常规剥离胶套的操作

以油气勘探生产为例，光杆的主要作用是：

（1）与盘根盒中的盘根组合，密封井口，防止油、气、水泄漏;

（2）实现抽油杆与悬绳器间的连结过渡;

（3）完成示功图测试;

（4）实现井口的各种操作

在实际应用中，为了防止光杆往复运动发生偏磨造成油气泄漏，往往使用密封胶皮随抽油杆任何方向的偏移而偏移，从而克服关闭不严而产生泄漏的问题，实现抽油杆光杆和放喷盒的密封。胶皮在经过一段时间的往复防偏移运动后，其自身的密封性就会降低，而要继续使用就必须修复。目前，抽油管密封胶皮的修复主要依靠人工，即通过人为利用刮削器将损坏的密封胶皮剥离，然后再套接新的胶皮替代。

在这种操作中，存在着以下几个方面的问题：

①人工操作占用劳动力资源，不利于生产运行中的降本增效经营;

②人工剥离精度低，往往造成重复劳动，降低了工作时效;

③人工剥离控制间隙难度大，易造成光杆摩擦受损，降低了材料使用寿命;

④人工剥离速度慢，不利于提升工作效率;

⑤手持剥离利器往复循环操作，刮削作业不安全;

⑥人工操作不利于现场作业标准化的建立;

⑦人工操作不利于企业创新创效，无法彻底摆脱“低、老、坏”的作业模式。

鉴于上述存在的问题，创新设计一种胶套自动剥落装置。

2.胶套剥落装置的创新设计

创新设计的胶套剥落装置由支撑、操作台、导管、升降台、电机、荆轮、夹持切削架、导板及电控等组成，材质优选不锈钢制：

⑴支撑。支撑采用工字型，为操作台提供操作空间;

⑵操作台。操作台台面搭建在支撑上，螺丝固定可拆卸;

⑶导管。导管为一撑起横卧圆管，在操作台中间末端，为需要剥离的杆件提供疏导空间;

⑷升降台。升降台为荆轮高度调节提供操作平台，可提升高度变。升降台的升起通过插接槽钢实现，内槽钢和外槽钢的中间纵向开槽，提拉内槽钢延伸高度变化，中间开槽螺丝固定;

⑸电机。电机通过链条带动荆轮转动，电机通过底座螺丝固定在操作台面上;

⑹荆轮。荆轮有支撑底座，中间齿轮通过链条和电机齿轮联动。荆轮的中间是凹槽，为外杆提供卡座空间。电机带动荆轮转动，荆轮两侧的咬合齿带动需要剥落胶套的外杆前行。荆轮有上下两个，对口咬合，上部荆轮悬吊在升降台上，根据外杆的粗细可随升降台进行高度调整，并通过滑道可实现前后移动，螺丝固定。

⑺夹持切削架。操作台上水平分布两个管状切削架，切削架的下部车丝扣，丝扣旋入内车螺纹的套管中，套管和底座焊接，螺丝固定在操作台的前部，通过旋入的多少实现切削架高度调整，背帽固定。切削刃杆为方钢，前部开口，开口腔内安装有圆形切削刃，随着外杆的前行，两侧切削刃将胶套剥离。切削刃和胶套的接触松紧通过背帽调整，调整好后旋紧。调整背帽也可变化切削刃的高度。两个切削刃位于上下荆轮对接口的中间。

⑻导板。导板为一长方形钢板，中间开纵向滑槽，滑槽正对上下荆轮和切削刃的中间。导板为需要剥离胶套的外杆提供限位空间，防止外杆在横向和纵向上偏离输送轨道。导板插接到操作台上的插槽中。

⑼电控。在支撑的侧面设计一块挂板，挂板用于放置控制电机的电控开关。

在具体的操作中，将需要剥离胶套的外杆通过导板放入到上下荆轮对接形成的凹槽空间中，调整夹持切削架使切削刃切入胶套中，启动电机，荆轮在旋转中带动外杆前行，然后进入正对其中的导管中，此时，胶套已经得到了自动剥离。整体设计如图1所示。

图1 杆体密封胶套剥落装置

创新设计的密封胶套剥落机装置实现了以下功能性应用特点：

（1）解决了长期人工操作占用劳动力资源的问题，有利于生产运行中的降本增效经营;

（2）机械剥离精度高，消除了重复劳动发生，提升了工作时效;

（3）机械剥离控制间隙难度小，不易造成杆件摩擦受损，延长了材料使用寿命;

（4）机械剥离速度快，有利于提升工作效率;

（5）机械剥离不受人工干预，刮削作业更安全;

⑹机械化操作有利于现场作业标准化的建立;

⑺机械操作利于企业创新创效，为彻底摆脱“低、老、坏”的作业模式提供了硬件条件。

3.结束语

创新设计的杆体胶套自动剥落装置在石油勘探及生产施工设备中可广泛应用，降低了人员劳动强度，提升了工作效率，具有设备设施创新改进的先进性。