[发明专利]万向随机纠偏外注磁流体光杆密封器

说明书

一、技术领域

(一)、本发明所属技术领域： 

专利著录技术领域：机械装置及运输技术领域——机械组件——G05G——只按机械特征区分的控制装置或系统。 

科技部高新技术领域目录：八、高新技术改造传统产业——(四)新型机械——2、通用机械和新型机械。 

(二)、应用范围： 

本发明为石油工业节能减排、安全环保新技术，是旧有光杆密封器的升级换代产品，适用于全国20多个大中型油田约50万口有杆泵抽油井之光杆密封。 

(三)、功能作用： 

本发明采用最先进的磁流体密封技术，实现对抽油机光杆往复运动全过程的“零”泄漏密封；同时采用万向随机纠偏机构，解决了长期以来采油过程中光杆飘移擦碰损坏问题；本发明替代使用了一个多世纪的胶皮盘根或编织盘根密封方式，解决了盘根密封造成的经常停产操作，并且摩擦阻力大，抽油机电耗大，损坏频繁，井口带压油气水“跑、冒、滴、漏”，以及由此产生的严重环境污染和安全隐患等一系列世界难题。 

二、背景技术

被替代的产品种类： 

(一)、传统盘根盒类光杆密封器 

1、种类：目前各油田广泛使用的传统抽油机光杆密封装置主要有，单盘根盒密封器、双盘根盒密封器、单塔形盘根盒密封器、双塔形盘根盒密封器、球形盘根盒密封器及其交叉组合的变形产品等，品种多达十余种。 

2、基本结构 

传统抽油机光杆胶皮盘根密封装置，最典型的是“0”形橡胶圈单盘根盒光杆密封器，其结构如图2所示。 

这类产品的结构主要由以下几个部分组成：14、上压盖旋柄；15、革兰；16、上压盖；17、“0”型橡胶密封圈(或编织盘根密封圈)；18、光杆；19、盘根盒；20、盘根盒与采油树接箍。 

其他类型产品，如双盘根盒、塔型盒、球形盒等盘根密封器，是将基本密封器型改为叠加型、塔形或球形，相应压紧装置部件形状作了部分改进，其余结构基本相同。 

3、技术原理 

如图1所示，通过旋紧上压盖16，推动革兰15，压紧“0”形橡胶密封圈(或编织盘根密封圈)17，使之抱紧光杆，从而起到密封作用，防止油井中的带压油、气、水随光杆的往复运动而冒出井口。 

其他各品种产品技术原理也基本一致，也都是通过机械压紧方式，使胶块抱紧光杆，起到密封作用。 

4、产品功能、效果 

传统抽油机光杆密封装置的功能是，通过压紧耐磨盘根对光杆实施“抱死”密封，防止油井中的带压油、气、水随光杆的往复运动而冒出井口。 

此类产品已沿用一个多世纪了，实践证明它在使用初期能起到一定密封作用，但存在问题很多，不能适应油田现代化建设需要，急需更新换代。 

5、存在问题： 

如图2所示，采用机械压紧胶块对往复运动中的光杆实施“抱死”密封，存在问题主要表现在以下八方面： 

(1)、造成严重环境污染。 

“抱死”密封必然导致胶皮盘根(或编织盘根密封圈)磨损，首先从磨损缝隙泄漏出的是石油伴生气，据联合国环境规划署(UNEP)官网公布，全世界在产油、气井每年向大气层排放的天然气、石油伴生气约13600000000m³。天然气、石油伴生气主要成分是CH₄(也有一定量SH₂)，它吸收和释放热能力远高于CO₂，属于超高碳排放，是臭氧层破坏、温室效应扩张和造成酸雨的重要根源。在油田，这样看不见、摸不着的有毒、有害气体每天都在大量释放着。当盘根磨损到一定程度后，原油和高矿化度地层水就会外泄到地面，造成地表环境的严重污染；如果油井是在农田里，就会造成庄稼成片死亡。 

(2)、工人劳动强度大。 

为了使盘根盒不泄漏，采油工人每天必须巡视井场，拧紧盘根压盖；盘根的使用寿命一般都不长，每1～2周必须停产更换新盘根；1个采油班对几十上百口油井进行这两项日常作业，是工人们的最大负担。尤其在冬季北方油田，在零下一、二十度的恶劣环境下进行野外作业，其艰苦程度可想而知。 

(3)、安全隐患。 

从盘根盒中溢出的气体是天然气，其主要成分是CH4、C2H6、C3H8等；根据不同地质情况也含有或多或少H2S，前者易燃易爆，后者能灼伤呼吸系统，致人窒息死亡。因此说，盘根泄漏是油田严重的安全隐患。 

(4)、增加能耗。