高翔，赵明敏，黄新，李凡

（克拉玛依职业技术学院，新疆 克拉玛依 834000）

随着我国油田的不断发展,我国大部分油田已进入机械采油期,而在机械采油中所用的主要设备为有杆抽油设备。而井口光杆密封装置——盘根盒是有杆抽油设备的重要组成环节之一，也是最容易出问题的环节之一。井口密封装置频繁失效、寿命短，所带来的经济损失巨大，因此，改善盘根盒工作性能，提高盘根盒使用寿命越来越受到工程技术人员的关注。目前，各油田广泛使用的传统抽油机光杆密封装置主要有：单盘根盒光杆密封器，双盘根盒光杆密封器，单塔形盘根盒光杆密封器，双塔形盘根盒光杆密封器，球形盘根盒光杆密封器等。现有的盘根密封装置主要存在偏磨、光杆表面粗糙度太差、盘根材料的材质及几何形状不能满足现场复杂的恶劣工况、密封盘根盒结构不合理等。

1 双向压缩压力自适应盘根盒的技术分析

1.1 结构与工作原理

针对现有光杆密封器存在的问题，本文设计了双向压缩压力自适应盘根盒，结构如图1示，主要由井口调偏部分、光杆密封部分和防喷部分组成。

井口调偏部分位于密封器最下部，采用球头结构，由球形连接套10、活塞套9、下压帽11组成；光杆密封部分由下部的自动密封级和上部的锥形密封盘根构成；防喷部分由球阀12组成。

图1 新型光杆密封器结构示意图

井口调偏部分能够实现光杆的自动调偏，当抽油光杆相对于井口发生偏摆进而要发生偏磨时,抽油光杆能带动球形连接套10做相应的摆动,使密封器中心与抽油光杆中心始终保持同轴。

自动密封级主要由活塞8、环形密封件7和一个预压弹簧14组成。井口在压力较低时，预压弹簧施加给活塞8一个向上的推力，使环形密封件7受到压环6、格兰13沿轴向的双向挤压，从而保证光杆受到适当的挤压力，实现密封。随着井口压力的上升，作用在活塞底部的油液压力逐渐增大，环形密封件7受到压环6、格兰13沿轴向的双向挤压力随之增大，从而使密封件7作用在光杆上的挤压作用力也跟着增大,保证了光杆的密封效果。自动密封级一方面实现了井口压升高时，环形密封件7对光杆密封压力的自动升高，另一方面，实现了环形密封件7沿轴向的双向压缩，使得密封件7对光杆的压力均匀，从而保证了光杆良好的密封效果。从活塞8顶部到压盖6端面间的距离就是密封件的允许磨损调节距离。随着密封件7的不断磨损，活塞8上部逐渐靠近压盖6端面。然而，只要压盖6端面不与活塞8接触，就能保证光杆的密封。锥形密封件3对光杆进行二级密封，可通过调整压盖1控制压环2对锥形密封件的压缩量，进而控制作用在光杆上的挤压力，保证密封件3对光杆较好的密封效果。

一旦抽油井口光杆断脱，可转动球阀12的手柄，实现井口的密封，防止井筒内和地面管线内原油天然气喷出，造成原油溢流。

1.2 关键技术

（1）自动密封级实现了井口压力升高时，环形密封件7对光杆密封压力的自动升高，实现了井口压力与密封压力的匹配。

（2）自动密封级实现了环形密封件7沿轴向的双向压缩，使得密封件7对光杆的周向接触力分布均匀，从而保证了光杆良好的密封效果。

（3）锥形密封盘根对光杆进行二级密封，实现了光杆密封的双保险。

（4）井口调偏部分实现光杆的自动调偏，保证密封器中心与抽油光杆中心始终保持同轴，防止光杆对密封圈的偏磨。

（5）防喷部分实现井口密封，防止井筒内和地面管线内原油天然气的喷出，造成原油溢流。

2 结语

本文设计的双向压缩压力自适应盘根盒一定程度上克服了传统盘根盒偏磨、寿命短等缺陷。不但能够实现光杆的自动调偏，井口防喷功能，而且实现了盘根对光杆密封压力的自动调节，井口压力升高，盘根对光杆的密封压力随之升高，使盘根对光杆的密封始终处在最佳的工作状态，与此同时，盘根处在双向受压状态，纵向变形均匀，很好地保证了盘根对光杆的密封效果，增加了盘根盒的使用寿命。本文设计的双向压缩压力自适应盘根盒，对光杆密封器的设计提供了一定的参考。