專利名稱：油田采油用磁流體光桿密封器的制作方法
油田采油用^f茲流體光桿密封器
(-W支術領域本發明涉及采油枳4成設備領域，是一種油田采油用磁 流體光桿密封器。
背景技術：
目前各油田廣泛使用的傳統抽油機光桿密封裝置主要 有單盤根盒密封器、雙盤根盒密封器、單塔形盤根盒密封器、雙塔形 盤根盒密封器、球形盤根盒密封器及其交叉組合的變形產品等，品種多 達十余種。傳統的抽油機光桿膠皮盤根密封裝置，最典型的是"0"形橡 膠圈盤根盒，其結構如圖l所示。這類產品的結構主要由以下幾個部分組 成1、革蘭；2、 "0"型橡膠密封圈；3、 二級密封壓緊裝置；4、球型 調偏裝置；5、外殼；6、底座。其他類型產品，如塔型、球形等盤根 盒，是將基本密封件一一 "0"形橡膠密封圈改為塔形或球形，相應壓緊 裝置部件形狀作了改進，其余結構基^目同。各品種產品技術原理基本 一致，都是通過才M成壓緊方式，使膠塊抱緊光桿，起到密封作用。此類 產品已沿用一個多世紀了，實踐證明它能起到一定的密封作用，尤其是 在使用初期，密封效果較好，但現有技術也存在比較多的問題，主要表 現在以下/^個方面
1、 增加能耗。
在抽油機采油過程中，無論是上沖程還是下沖程，i^干始終都處于 一AI交塊盤根抱緊的剎車狀態，增加了運動阻力，從而也就增加了抽油機 能耗。
2、 浪費資源。
膠塊盤根被摩損后，與光桿之間產生間隙，隨著使用時間延長，此 間隙不斷擴大，油井中的油、氣、水從間隙中不斷冒出，溢散到空氣中 和地面上，浪費了寶貴的油、氣資源。
3、 安全隱患。
3乂A^交塊盤才艮盒中溢出的氣體是天然氣，其主要成分是CH4、 C2H6、 C3H8 和C02等；根據不同地質情況，有的含有H2S;前者易燃易爆，后者能灼傷 呼吸系統，致人窒息死亡。因此說，盤根泄漏是油田嚴重的安全隱患。
4、 破壞環境。
從盤根盒泄漏出的原油和地層水流到地面，污染環境；如果油井是 在農田里，則會造成莊稼成片死亡。
5、 損壞光桿。
由于光桿始終處于枳4戒壓迫和抱緊摩擦狀態，摩擦損一毛使光桿由粗 變細，疲勞應力使光桿內部產生裂紋，雙重作用縮短了光桿使用壽命。
6、 容易造成抽油桿偏摩。
由于光桿始終處于剛性壓迫狀態，當它的運動脫離油井中軸線時， 就會帶動下面的抽油桿(短則七、八百米，長則二、三千米)也偏離油 井中軸線而運動，造成抽油桿偏摩，從而增加抽油機電耗，并且容易磨 斷抽油桿，造成斷桿事故。
7、 工人勞動強度大。
為了使盤根盒不泄漏，采油工人每天必須到井場巡視，發現有泄漏 者馬上擰緊盤根壓蓋。盤根的使用壽命一般為三、四個月，長的也僅六 個月左右，這時必須停產更換新盤根。尤其在冬季北方油田，在零下 一、二十度的惡劣環境下進行野外作業，其艱苦程度可想而知。
8、 停產損失大。
如上所述，在更換盤根、更換光桿、抽油桿偏摩斷桿修井等作業過 程中，都必須停止抽油機工作。單井如此，每個油田也如此。據不完全 統計，全國由于盤根問題每年造成的能耗、物耗、停產損失、作業費用 等不下百億元。
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發明內容
本發明的目的就是要克服現有采用機械壓緊膠塊對往
無泄漏、安全可靠，使用壽命長的油田采油用磁流體光桿密封器。 本發明的具體方案是油田采油用磁流體光桿密封器，包括有一罩殼，罩殼的下端為封閉端，上端裝有革蘭及壓蓋，罩殼套裝在
一光桿的外部，其特征是在罩殼內裝有磁性體密封套，磁性體密封 套內環面相對光桿設有填充區，填充區內灌裝有磁流體；在磁性密封 套的上下兩端分別裝有上密封套和下密封套。
為保證本密封器與井口抽油管對接，解決偏心問題，本發明中在 罩殼的下端連接裝有糾偏裝置，該裝置包括有一個與罩殼連接的上法 蘭盤和一個與接箍連接的下法蘭盤，其中下法蘭盤的中心孔徑大于光 桿，上下法蘭盤之間加裝有墊圈，并采用螺栓連接一體。
為提高密封效果，本發明中所述裝在磁環上下兩端的密封套是采 用具有高強度、高斷裂韌性、高壓性、高抗疲勞性、低摩擦系數且 具有良好自潤滑性能的復合材料制成。
本發明中所述的磁性密封套包括有至少一層磁塊盒套，在磁塊偶 數永磁塊，永磁塊兩兩導極相對布置；當磁塊密封套由兩層或多層磁 塊盒套組成時，上下層磁塊盒套之間設置有永久磁片，且安裝在上下 層磁塊盒套中的兩磁塊磁極反向布置。
為使光桿與多級密封套之間由剛性接觸變為柔性接觸，使兩者之 間增強調適性，以利于降低摩擦阻力和摩擦損耗，本發明中在殼體中 還裝有上下柔性床，上柔性床是安裝在上密封套的上方，下柔性床是 安裝在下密封套的下方，所述上下柔性床是釆用鱗片板簧。
本發明釆用了最新的磁流體密封技術，其密封機理是在光桿周 圍設置的永磁體強磁場作用下，磁流體中的鐵磁物質被"控制，，在磁 場中成為"磁懸浮體"。這些"磁懸浮體"始終填充在永磁體與光桿 之間的縫隙中，并且不會隨光桿的往復運動而被帶離，從而實現對光 桿的"零"泄漏、無磨損、無功耗的持久動密封。
本發明具有以下特點
1、 密封效果好。
磁流體密封、多重保護，確保在產品壽命期限內"零，，泄漏。
2、 使用壽命長。
5設計使用壽命為兩年，與游梁式抽油機油泵的設計正常檢泵周期 相同，在此期間可無泄漏安全使用。
3、 4是高資源采收率。
有效實現"零"泄漏，防止油井中寶貴的油、氣資源"跑、冒、 滴、漏"，可提高單井資源采收率；全國有約40萬口油井，如果都能 實現"零，，泄漏，則增收的資源和財富將是相當可觀的。
4、 節能降耗。
較之于傳統盤根盒光桿密封器，本磁流體光桿密封器將剛性摩擦 變為柔性摩擦，并且三組密封套都具有極小摩擦系數和自潤滑功能， 所產生的摩擦損耗功大為減少，從而降低抽油機電耗。日積月累，此 項節能降耗措施也能產生相當可觀的經濟效益。
5、 確保安全。
傳統盤根盒光桿密封器磨損后，首先泄漏的是地層氣，少則擴散 到空氣中，多則易燃、易爆，引發安全事故；尤其是如果地層氣中含 有大量HM,則會危及現場職工的人身安全。而本磁流體光桿密封器實 現"零"泄漏，也就確保了安全。
6、 保護環境。
磁流體光桿密封器實現"零，，泄漏，杜絕油井中油、氣、水 "跑、冒、滴、漏"，避免空氣污染和地面污染，保護生態環境和油 田可持續發展，能為建設"綠色生態油田，，作出貢獻。
7、 節省人工。
傳統盤根盒光桿密封器，必須定期或不定期更換盤一艮，少則三、五 個月，多則三、五個星期；更換盤根時每次都必須停產，擰出頂蓋，取 出才^ 根，裝入新盤根，再壓緊頂蓋。在戈壁荒原嚴寒酷暑野外作業 條件下，這樣的工作十分 艮苦。而本磁流體光桿密封器則完全免去了這 些日常的操作和維護，可實現一個正常檢泵周期內(約兩年)免操作、 免維修，從而節省人工，減少工人勞動強度，降低釆油成本。
68、提高工效。
傳統盤根盒密封器采用的是"抱死"光桿密封的機制，這種機制 是造成光桿磨斷、抽油桿憋曲偏磨、抽油桿磨斷、抽油桿脫扣等生產 事故的重要原因之一。 一旦發生這類事故則必須停產檢修，再加上開 抽后的含水恢復期，產油損失至少六、七個工作日，多的可達一、二
十個工作日；同時，日常更換盤根和盤根盒也必須停產，這種經常性 的停產損失更是無法統計。采用磁流體光桿密封器，可大大減少上述 停產時間，提高抽油機有效工時，提高采油效率，增加油、氣產量。
圖l是傳統抽油光桿密封器的結構示意圖2是本發明的結構示意圖3是本發明的磁性密封套的主視圖4是圖3的A-A視圖5是圖3的B-B視圖。
圖中l-壓蓋，2-革蘭，3- "0"型橡膠密封圏組，4-二級密封壓 緊裝置，5-球型調偏裝置，6-外殼，7-底座，8-光桿，9-壓蓋，10-革 蘭，11-上柔性床，12-罩殼，13-上密封套，14-磁性密封套，15-下密 封套，16-下柔性床，17-上法蘭盤，18-螺栓，19-下法蘭盤，20-墊 圈，21-接箍，22-磁流體，23-磁塊盒套，24-永磁塊，25-硅鋼片。
(E)
具體實施例方式
參見圖2，本發明采用鋼管制成罩殼12,罩殼12上端裝有革蘭10和 壓蓋9，罩殼12的底部焊裝有上法蘭盤17，罩殼12套裝在光桿8的外 部；且在罩殼內疊裝有兩層磁性密封套14，其結構參見圖3、 4、 5,它 具有上下兩層由氟塑料制成的磁塊盒套23,兩磁塊盒套23之間加裝有 硅鋼片25,且在兩磁塊盒套23中各安裝有六塊永磁塊24,同一層中的 永磁塊24兩兩異極相對布置，上下兩永磁塊24同樣磁極反向布置。 (永磁塊24可選用Nd2Fel4B稀土永磁材料或選用Sm-Fe-N系稀土永」磁材 料或其它永磁材料，其主要技術指標為飽和磁化強度Mo-l. 6T;矯頑力Hc- 12000 kA/m;磁能級BH = 350kJ/m。)在兩層磁性密封套14的 內環面各開有一 圈半圓弧形槽形成填充區，填充區內灌裝有磁流體22
(磁流體"可有多種配制方例，如方案一，磁性固體顆粒材料選用鐵 氧體，載液選用聚苯醚基，表面活性劑選用磷苯氧基曱酸；方案二， 磁性固體材料選用ct-Fe3N,載液選用二酯，表面活性劑選用磷酸二 酯)。在永磁環14的上下端分別裝有上密封套13和上柔性床11及下密 封套15和下柔性床16。本實施例中的上下密封套13和15是采用具有高 強度、高斷裂韌性、高壓性、高抗疲勞性、低摩擦系數且具有良好 自潤滑性能的復合材料制成。[如方案一PTFE基材+定量填充改性增 強劑(碳纖維、金屬粉等)，方案二 PEEK基材+定量填充改性增強劑
(碳纖維、金屬粉等)]。當然也可以是其它高性能橡膠等材料制成。 本實施例中的上下柔性床ll和16是采用4CrB不銹鋼板材(2mm厚) 制成的鱗片板簧。
為方便本發明與井口抽油管對接(糾偏)，本發明中與上法蘭盤 17配有下法蘭盤19，上下法蘭盤17和19之間采用墊圏20和螺栓18密封 連接，其中下法蘭盤19的中心孔徑大于光桿8，以解決偏心，下法蘭盤 19的下端焊接有接箍21,該接箍21在使用中與井口抽油管對接。
權利要求
1.油田采油用磁流體光桿密封器，包括有一罩殼，罩殼的下端為封閉端，上端裝有革蘭及壓蓋，罩殼套裝在一光桿的外部，其特征是在罩殼內裝有磁性體密封套，磁性密封套內環面相對光桿設有填充區，填充區內灌裝有磁流體；在磁性密封套的上下兩端分別裝有上密封套和下密封套。
2. 根據權利要求l所述的油田采油用磁流體光桿密封器，其特征是在罩殼的下端連接裝有糾偏裝置，該裝置包括有一個與罩殼連接 的上法蘭盤和一個與接箍連接的下法蘭盤，其中下法蘭盤的中心孔徑 大于光桿，上下法蘭盤之間加裝有墊圏，并采用螺栓連接一體。
3. 根據權利要求1或2所述的油田釆油用磁流體光桿密封器，其特 征是所述裝在磁環上下兩端的密封套是采用具有高強度、高斷裂韌 性、高壓延性、高抗疲勞性、4氐摩擦系數且具有良好自潤滑性能的復 合材料制成。
4. 根據權利要求1或2所述的油田采油用磁流體光桿密封器，其特 征是所述磁性密封套包括有至少一層磁塊盒套，在》茲塊偶數永磁 塊，永磁塊兩兩導極相對布置；當磁塊密封套由兩層或多層磁塊盒套 組成時，上下層磁塊盒套之間設置有永久磁片，且安裝在上下層磁塊 盒套中的兩磁塊磁極反向布置。
5. 根據權利要求1或2所述的油田釆油用磁流體光桿密封器，其特 征是在殼體中還裝有上下柔性床，上柔性床是安裝在上密封套的上 方，下柔性床是安裝在下密封套的下方。
6. 根據權利要求5所述的油田采油用磁流體光桿密封器，其特征 是所述上下柔性床是采用鱗片板簧。
全文摘要
一種油田采油用磁流體光桿密封器，包括有一罩殼，罩殼的下端為封閉端，上端裝有革蘭及壓蓋，罩殼套裝在一光桿的外部，特別是在罩殼內裝有磁性密封套，磁性密封套內環面相對光桿設有填充區，填充區內灌裝有磁流體；在磁性密封套的上下兩端分別裝有上密封套和下密封套；本發明徹底解決了現有采油密封器能耗大、易損壞，經常發生油氣水“跑、冒、滴、漏”以及由此產生的安全、環保等一系列老大難問題，可廣泛應用于油田有桿泵抽油井。
文檔編號E21B33/03GK101493001SQ20081004673
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月21日 優先權日2008年1月21日
發明者鄧海波 申請人:鄧海波