抽汲防喷盒气控快速锁紧装置的研制与应用.doc

抽汲防喷盒气控快速锁紧装置的研制与应用
李海 戴军 任运战 侯春国 邓兴亮 李楠
（江苏石油勘探局井下作业处作业二大队作业一队 江苏扬州 225118）
摘要：结合现有的抽汲打压装置对防喷盒密封性影响因素，设计出抽汲防喷盒气控快速锁紧装置。该装置采用轮式抽油车底盘刹车机构和滚筒操作系统的原理，有效地解决了抽汲过程中井口防喷无法快速达到理想效果的问题，最大限度降低抽汲所酿成的井场污染和劳动强度。该防喷装置具备设计结构合理，使用维护方便，成本低，安全可靠，密封速度快，密封性好，也使得胶筒寿命延长等长处。
关键词 气控 XM70空气加力泵 抽汲 防喷 QF501A-00两通气阀
一、引 言
油气水井在生产过程中，无论是射孔井还是裸眼井，试油前井内一般都充满着泥浆或其它压井液体，因油层与井底之间没有油气流动，只有通过诱喷排液，降低井内液柱对油层的回压，在油层与井底之间形成压差，使油气从油层流入井内，才能进行求产、测压、取样等测试工作。在油水井试油施工过程中，常常采用抽汲法进行诱喷排液。还有措施井的排液排酸施工。抽汲就是利用专门的抽子，通过钢丝绳下入井中上下往复活动，上提时把抽子以上液体排出井口，同时在抽子下部产生低压，使油层液体不断补充井内来。为了保证井口清洁和计量准确，在井口上必须安装抽汲防喷盒和打压装置。
抽汲打压装置对防喷盒密封效果影响因素分析
影响防喷盒密封效果的因素有很多，抽汲打压装置是其主要因素之一。目前使用的手动液压防喷盒，此装置靠手动打压提供动力，当提前一段时间打压可造成胶皮的过早磨损，造成胶筒损坏，使液体大量漏失，特别是含气量大或出液时间判断不准时，出液后手动打压瞬时不能达到有效的密封压力，使密封效果差。其密封性能的好坏直接影响抽汲计量的准确性和施工井场及设备的卫生。因此抽汲打压装置的效果不理想，抽汲过程中造成环境污染，严重影响现场的各项施工要求，严重的还要附带赔偿甚至导致停工影响生产进度。目前，尽管现场使用的抽汲打压装置有多种，但都存在不足之处，结构复杂、费时费力大大的提高了劳动强度，为此，研究能快速打压降低能源损耗的抽汲打压装置，有效地解决抽汲过程中的防喷、防污染是一项急需解决的课题。
二、抽汲防喷盒气控快速锁紧装置的研制

图1 抽汲防喷盒气控快速锁紧装置结构示意图
1、结构及相对位置
1--油水分离器 2-气路管线 3-储气罐 4- QF501A-00两通气阀 5-快速放气阀 6- XM70空气加力泵 7-液路管线 8-液压缸体 9-胶筒 10-钢丝绳 11-排气螺栓
2、工作原理
（a）发动机带动空气压缩机产生高压气体经油水分离器组合阀（1）进入气路管线（2）到达储气罐（3）；接合QF501A-00两通气阀（4）时高压气体由储气罐（3）进入到快速放气阀（5），然后进入XM70空气加力泵（6），经加力缸产生的较大的压力后推动压力缸，其另一端的制动液再经液压油路（7）进入液压缸体（8）内，推动活塞压紧胶筒（9），使胶筒快速压缩抱紧钢丝绳（10）形成密封。分离QF501A-00两通气阀时气阀内的活塞切断了高压气体的通道，同时快速放气阀内的活塞回位并迅速排气，使得空气加力泵（6）内的气体与大气相通。加力泵（6）在弹簧的作用下也迅速回位，使得油路中制动液压力下降，防喷盒内的液缸活塞回缩从而使得胶筒松开。
(b) 本装置使用的液压管线都为快速接入方式，只需要一次排除空气后，在更换胶筒或其他的维修作业时无需在进行排空作业。
3、抽汲打压系统的排气方式
（1）清除液压管路，储油杯，加油口，放气嘴等处的积垢。
（2）将空气加力泵储油杯加满制动液。
（3）对制动液全部放出的情况下，应首先松开空气加力泵上的放气螺钉进行排气，直到流出制动液不含气泡为止。
（4）起动发动机，待气压表读数为0.6-0.7ＭＰａ后停车。
（5）放气嘴上套入放气用的透明管，管的一端放入盛油盆中。
（6）接合QF501A-00两通气阀数次，逐一松开空气加力泵和防喷盒上放气嘴排气，直到排出无气泡的液体为止。旋紧放气嘴。
（7）排气时，应及时向储油室补充制动液，以免空气再度进入制动系统。
空气加力泵的结构和原理

图2 空气加力泵实物和结构图
1、结构及相对位置
1--制动液出口 2--主缸体 3--放气塞 4--进油阀 5--制动液入口 6--活塞 7--推杆 8--回位弹簧 9--活塞
此打压装置采用发动机压缩机产生的压缩空气对合成制动液进行增压，从而达到压紧胶筒形成密封的效果，而空气加力泵则是增压的主要装置，空气加力泵分气缸和液缸总泵两部分，每个缸分别有活塞和缸体组成，气体室由皮碗（9）作为活塞，回位弹簧（8）在制动结束后，负责将皮碗回位。
2、工作原理
当QF501A-00两通气阀接合时： 高压气体由QF501A-00两通气阀来控制—进入气室—高压气体对皮碗（9）产生压力—当空气压力＞弹簧力时—皮碗（9）向左运动—推杆向左运动—推杆推动进油阀（4）靠近活塞（6）的小孔—小孔被封闭—液压缸制动液被压缩—气压能转变为液压能。
当QF501A-00两通气阀分离时：高压气体从快速放气阀处泄出—弹簧力＞空气压力—弹簧（8）推动皮碗（9）向左运动推杆（7）回位—进油阀（4）打开—制动液回到油杯—制动器在回位弹簧的作用下回位。
3、注意事项
（1）总泵储油室加注合成制动液，液面高度距加油口20-25ｍｍ，要经常检查，液体不足时要及时添加。
（2）制动液切勿混入矿物油，负责会迅速损坏橡胶组件。
（3）液压系统的气体影响制动性能，在拆除管线或者修理零件时，清洗系统后要进行排气。
（4）工作完毕，趁储气筒还有压力，放开储气筒下面的螺栓，放出冷凝液体，否则清理不净，储气筒易生锈。
三、抽汲防喷盒气控快速锁紧装置试验成效与经济效益
试验效果：
抽汲防喷盒气控快速锁紧装置通过在黄112井进行验证试验，效果呈现良好，符合现代井下作业现场抽汲施工需求。防喷效果也非常理想。很好的解决了井下作业各类抽吸排液施工过程中造成原油、酸、水等井内液体撒落、污染井场和设备的难题，也为安全施工奠定了良好的保障。
经济效益：
（1）此装置采用了气控打压的方式，以前抽汲作业需要两个人同时进行，现使用改进后的装置，操作手一个人就可以完成提下钢丝绳和抽汲打压防喷作业。操作简单，自动化程度高，减少人工打压和繁琐的体力劳动。有效地节约了能源消耗和浪费。
（2）此装置是固定安装在抽汲设备上，只有一根液压油路管线与井口防喷盒连接，油路管线在施工结束后也可盘绕在设备上，减少来回拆卸安装和搬运等繁琐的体力劳动，除去了在运输过程中无意造成的损坏或丢失。避免了上万元的成本浪费。
（3）此装置打压和放压速度快，使胶筒能在瞬间被挤压和回位，减少了胶筒的磨损，延长了胶筒的使用寿命。一只胶筒的价格为60元，原先一口井需要使用20只胶筒将花去1200元的成本。如一年按抽汲作业10口井来计算，将造成1万多元成本浪费，使用改进后的装置一年可节省了8000元的成本支出。（这里说明一下，这里不包括正常磨损使用损坏的）。
（4）此装置密封压力大，密封效果好。在气压表读数为0.7-0.8 MPa时，作用在胶筒上的最高密封液压可达到10-12MPa，胶筒最大密封压力45KN，有效压缩胶筒实现密封。有效地解决抽汲过程中造成环境污染，避免了污染造成赔偿所产生的大量经济损失，也避免了污染导致停工影响生产进度。
四、抽汲防喷盒气动快速锁紧装置的应用前景
抽汲防喷盒气控快速锁紧装置采用了原来手动打压装置使用的快速连接液压管线，气路管线是设备上使用的，各管线的承压条件都符合此装置的使用条件。XM70空气加力泵也使用的是轮式抽油车上原有的配件，只需加工几个连接接头进行转换，另外就是在原有的防喷盒液压缸上部增设一个放气螺栓是在管线排空气时使用，经过装配后就可以进行安全使用了。根据以上的条件，是可以应用在各类型号履带通井机，轮式抽油车上，无需进行搬运工作，安装简单快捷方便，成本低。此装备开发前景广阔，是井下抽汲作业中值得推广的抽汲作业工具。
五、结论
抽汲防喷盒气动快速锁紧装置创新点是采用了CYC-8b轮式抽油车滚筒离合器操作系统和底盘刹车系统的工作原理，经过部分相对改进而开发研制的。利用气压源远程控制来实现执行机构动作使液压源增压后对防喷盒内液压缸进行动作完成压缩胶筒的，使胶筒很好的密封抽汲钢丝绳，达到防喷成效的一种新型装置。实现了井下作业抽汲工艺的革新。
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