淺談40MPA高壓活動(dòng)彎頭密封技術(shù)的改進(jìn)

      針對(duì)油田水泥車(chē)施工中40Mpa高壓活動(dòng)彎頭液體刺漏，無(wú)法保證施工壓力和排量，污染井場(chǎng)，活動(dòng)彎頭壽命短問(wèn)題。分析刺漏的原因在于其密封原理存在缺陷。密封依靠橡膠的膨脹實(shí)現(xiàn)，橡膠膨脹依靠液體的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，在橡膠沒(méi)有膨脹到位以前，其膨脹量不足，造成低壓密封不嚴(yán)而刺漏。對(duì)密封圈增加彈性預(yù)緊件，增加預(yù)緊力，徹底消除了高壓活動(dòng)彎頭刺漏液體的現(xiàn)象。確保水泥車(chē)施工壓力和排量，保證了清潔生產(chǎn)。該改進(jìn)技術(shù)成功應(yīng)用于某采油廠17臺(tái)水泥車(chē)上，徹底杜絕了高壓活動(dòng)彎頭的低壓刺漏，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

    40Mpa高壓活動(dòng)彎頭是油田油水井施工過(guò)程中高壓管匯連接的必須件。通過(guò)高壓活動(dòng)彎頭，實(shí)現(xiàn)油水井高壓管線與水泥車(chē)高壓管線任意方向的連接。長(zhǎng)期以來(lái)，高壓活動(dòng)彎頭使用過(guò)程中，存在著在低壓時(shí)接口處密封不良，液體刺漏，污染施工井場(chǎng)；同時(shí)，因壓力液體泄漏，使得水泥車(chē)施工過(guò)程中壓力和排量達(dá)不到規(guī)定要求。因此，徹底解決高壓活動(dòng)彎頭的低壓刺漏非常必要。為此，采油廠特車(chē)大隊(duì)開(kāi)展了40Mpa高壓活動(dòng)彎頭防低壓刺漏的研究與應(yīng)用，并取得了較好效果。
1.40Mpa高壓活動(dòng)彎頭的刺漏情況
    40Mpa高壓活動(dòng)彎頭主要連接井口與水泥車(chē)的高壓管線。使用過(guò)程中，存在彎頭接口處刺漏液體現(xiàn)象。在低壓時(shí)刺漏尤為嚴(yán)重。刺漏液體后，注入井內(nèi)的液體壓力和排量不能滿足施工工藝要求，井場(chǎng)污染不能滿足清潔生產(chǎn)要求。因此，高壓彎頭的刺漏成為影響水泥車(chē)井場(chǎng)施工的重要因素。下圖為高壓活動(dòng)彎頭現(xiàn)場(chǎng)刺漏情況和報(bào)廢情況。
    
                 活動(dòng)彎頭刺漏                                            活動(dòng)彎頭報(bào)廢
2.40Mpa高壓活動(dòng)彎頭的結(jié)構(gòu)分析
    研究表明，40Mpa高壓活動(dòng)彎頭主要由彎頭主體和與之相配合的彎頭接頭及錘擊由壬組成。彎頭接頭放置在彎頭主體的孔內(nèi)，漲圈型橡膠密封圈放置在彎頭主體與彎頭接頭的結(jié)合處，彎頭接頭與彎頭主體之間具有球型滾珠軌道，通過(guò)放入滾珠到球型滾珠軌道內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高壓活動(dòng)彎頭的彎頭主體與彎頭接頭的軸向定位。

       彎頭主體        膨脹密封圈      鋼球    彎頭接頭
3 40Mpa高壓活動(dòng)彎頭低壓刺漏原因分析
    根據(jù)該40Mpa高壓活動(dòng)彎頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，在彎頭組裝完畢后，橡膠密封圈處于彎頭接頭的端而與彎頭主體的內(nèi)孔斷部平而之間。由于高壓活動(dòng)彎頭必須能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，因此密封圈不能被壓緊，使得密封圈與兩平面之間處于間隙配合狀態(tài)。根據(jù)設(shè)計(jì)，高壓活動(dòng)彎頭的密封為漲圈型密封。即依靠高壓液體的壓力漲開(kāi)密封圈來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。漲圈密封圈是中空橡膠件，在液體壓力的作用下，橡膠圈通膨脹，使得密封圈實(shí)現(xiàn)端面密封。然而，密封圈的膨脹變形是隨液體壓力的逐步升高而增大的。只有在密封圈變形到與相配合的端面發(fā)生擠壓狀態(tài)下，才能保證密封良好。如果是長(zhǎng)期處于低壓狀態(tài)工作，密封圈將無(wú)法保證密封，出現(xiàn)液體刺漏。

               高壓彎頭刺漏液體過(guò)程
4.40Mpa高壓活動(dòng)彎頭密封的技術(shù)改進(jìn)措施
    根據(jù)分析，40Mpa高壓活動(dòng)彎頭出現(xiàn)低壓時(shí)密封不良的關(guān)鍵原因在于其結(jié)構(gòu)上存在缺陷。因此，無(wú)法保證其低壓狀態(tài)下的密封。為改進(jìn)低壓時(shí)的密封效果，我們?cè)诟邏夯顒?dòng)彎頭內(nèi)增加了一個(gè)波紋彈性擋圈。依靠波紋彈性擋圈的彈性力實(shí)現(xiàn)密封圈在低壓狀態(tài)下的預(yù)緊，解決了低壓狀態(tài)下密封圈因預(yù)緊力不足造成的液體刺漏：同時(shí)，彈性擋圈的彈性可以有效緩沖施工過(guò)程的液力沖擊造成球形滾珠軌道及鋼球的磨損。彈性擋圈通過(guò)變形來(lái)調(diào)整軸向間隙及預(yù)緊力。
5.實(shí)施效果
    2009年以來(lái)，在采油廠特車(chē)大隊(duì)成功實(shí)施了40Mpa高壓活動(dòng)彎頭密封的技術(shù)改進(jìn)，累計(jì)修復(fù)廢棄的高壓活動(dòng)彎頭52只，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，徹底解決了高壓活動(dòng)彎頭在低壓狀態(tài)下的液體刺漏問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全環(huán)保和保證了施工過(guò)程壓力和排量的真實(shí)有效，年度實(shí)現(xiàn)創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益6萬(wàn)元，見(jiàn)到了很好的效果。
結(jié)論
    40Mpa高壓活動(dòng)彎頭密封的技術(shù)改進(jìn)，利用彈性預(yù)緊原理，解決了原來(lái)高壓活動(dòng)彎頭低壓密封存在的缺陷，實(shí)現(xiàn)了低壓和高壓下良好的密封。
    現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該技術(shù)改進(jìn)簡(jiǎn)單易行，成本低、效果好，具有良好的推廣價(jià)值。