热采井口中钢圈液压动力修复设备的研制

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【摘要】针对辽河曙光油区稠油储量多，常年需要以热解稠，每年有大量热采井口需维修情况进行研究，据2009年-2011年这三年间热采井口使用套数调查，曙光油区每年大约使用2000套热采井口，每年大约有10000个中钢拳进行修复工作。而由于没有专用的修复设备，只能用小型千斤顶简单组装的设备进行维修，修复一个中钢拳大约需要8—15分钟，造成了修复时间长、劳动强度大，且不容易达到标准等问题。我们研制的热采井口中钢圈液压动力修复设备，是由液压系统代替手工操作，将修复一个中钢拳的时间降低到3分钟以内，缩短了修复时间，有效的降低了劳动强度、提高了工作效率。

【关键词】热采井口；中钢圈；液压缸

1　前言

近些年，面对热化学、注汽等技术的发展，稠油区块正在大范围使用热采井口，而随着稠油粘度、储量等诸多因素干扰，目前辽河油区稠油井的注汽周期也逐渐变短，由原来的6-12个月一个注汽周期增加到3-6个月一个注汽周期。对热采井口的使用数量已增加到了每年约2000套，而中钢圈作为热采井口中的密封元件，其密封效果好坏对决定着油井注汽的成功与否，因此油区十分关注中钢拳修复质量。而传统的修复工艺是将底部带有倒角的金属圆柱体连接千斤顶上，用千斤顶将中钢圈一点点胀开，通过人工用卡尺来测量中钢圈尺寸，虽然也能完成维修任务，但用千斤顶存在着以下几个问题

1.1　修复时间长，每修复一个中钢拳大约需要8-15分钟；

1.2　劳动强度大，由于千斤顶需要手工一下下按，特别是金属圆柱体在胀开中钢圈的过程中，需要劳动强度更大，工人没修复3-5个中钢圈后就要休息一下；

1.3　容易出现质量问题，由于中钢圈修复过程中尺寸的控制是由工人用游标卡尺测量的，由于工人使用卡尺方面问题，容易造成中钢圈尺寸不标准，返工修复等问题。

为了解决上述问题，我们进行了调研、论证和设计工作，制作的热采井口中钢圈液压动力修复设备以液压缸、电机、模具形成了液压动力控制系统，形成了机械化操作，降低了工人劳动强度，缩短了维修时间，并保证了修复质量。

2　主要结构

热采井口中钢圈液压动力修复设备主要由以下几部分组成（见图2-1）：

2.1　中钢圈：待修复部件；

2.2　模具槽：中钢圈放置在模具槽上，其内部凹槽为液压缸活塞杆头部锥面圆柱体提供下压空间；

2.3　支撑架：整个设备的支撑部件，支撑着模具槽、液压缸、电机和油箱等部件；

2.4　液压缸：通过动力系统使其实现上下往复运动，在向下

2.5　运动时，其底部锥面圆柱体将中钢圈延径向方向胀开，尺寸增大，达到修复目的；

2.6　配电箱：其上带有电磁开关，实现液压缸上下往复运动；

2.7　油箱：装液压油的容器。

配电箱、油箱及液压管线共同组成液压站，为液压缸的控制系统。

3　工作原理

中钢圈的修复过程是通过锥面的圆柱体插入中钢圈的内圈，使磨损的钢圈锥面靠压力达到一定尺寸，之后再进行加工，满足使用要求。其具体修复过程分为以下几个步骤：

3.1　将带修复的中钢圈放到模具槽上面；

3.2　利用液压站的控制使液压缸活塞杆下行运动，使活塞杆底部的锥面的圆柱体从中钢圈中间通过，将中钢圈尺寸径向增大；

3.3　液压缸上行，将修复完成的中钢圈取出，完成修复过程。

4　现场应用

2011年11月在辽河曙光油区井口维修车间现场对热采井口中钢圈液压动力修复设备进行了现场试验，由两名工人用传统修复工艺和新研制的热采井口中钢圈液压动力修复设备两种工艺同时修复，没命工人修复3个中钢圈，其中用手工千斤顶修复3个中钢圈用时28分钟，并且3个中钢圈尺寸也差异很大；而用热采井口中钢圈液压动力修复设备修复3个中钢圈只用时8分钟，并且由于液压缸活塞杆下部为专用模具，修复好的2个中钢圈尺寸均符合标准，修复质量有了很大提高。

5　结论与建议

5.1　热采井口中钢圈液压动力修复设备用液压控制系统代替手动操作，在维修时间上减少到原来的1／3左右；

5.2　降低了工人的劳动强度。由于采用液压控制，工人只需要按电机上的按钮即可实现液压缸上下运行，完成修复工作，不在需要工人手工操作千斤顶操作；

5.3　提高了修复质量。由于新研制的设备修复中钢圈尺寸用液压缸活塞杆底部的锥面圆柱体来控制，形成了模块化操纵，不用游标卡尺来测量，更利于工人操作，能够很好地控制修复质量。