饒冬冬

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459）

0 引言

最近幾年我國工業(yè)化水平逐漸提升，石油機(jī)械領(lǐng)域也得到相應(yīng)的發(fā)展，這主要是由于工業(yè)運(yùn)行需要石油的支持，因而促進(jìn)石油開采行業(yè)的繁榮。石油開發(fā)程度越高，與石油有關(guān)的產(chǎn)品也越多，石油類型也相應(yīng)的發(fā)生變化[1]。以往的石油機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域中設(shè)備的徑向密封圈需要在長期摩擦的狀態(tài)下工作，由于自身材質(zhì)的問題，不可避免地會(huì)發(fā)生受熱變形滿最終形成理化吸附膜，吸附在設(shè)備上，使得設(shè)備無法正常運(yùn)行。在設(shè)備運(yùn)行的過程中，較快的運(yùn)行速度會(huì)增加磨損程度，降低石油機(jī)械的利用率。為了能夠滿足現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)需求以及先進(jìn)的液壓密封技術(shù)發(fā)展，在相關(guān)領(lǐng)域研究過程中，需要對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，提升石油工業(yè)的發(fā)展水平[2]。

1 液壓及密封技術(shù)的重要性

液壓和氣動(dòng)技術(shù)水平的不斷提升帶動(dòng)著機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械密封根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，至少包含一對(duì)與旋轉(zhuǎn)軸線呈垂直狀態(tài)的端面，且在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力及輔助密封的協(xié)助下，構(gòu)成防止流體泄漏的裝置。石油機(jī)械密封結(jié)構(gòu)有很多，常見的如圖1所示：

圖1 機(jī)械密封裝置示意圖

在國內(nèi)外活塞密封技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，且取得較好的成果。活塞密封技術(shù)分為兩種：其一是需要特定介質(zhì)的協(xié)助，密封件在壓力下被擠壓，這種方式可以產(chǎn)生徑向力，實(shí)現(xiàn)密封效果。但是運(yùn)用這種方式存在一定的缺陷，如密封唇容易發(fā)生磨損，并且一旦出現(xiàn)損壞，則密封效果就無法保障；其二是需要采用橡膠材料支撐的密封圈，通過橡膠圈自身的彈力發(fā)生形變進(jìn)而產(chǎn)生徑向壓力，達(dá)到密封的作用。這種方式的密封原理就是利用活塞在工作時(shí)通過對(duì)其施加預(yù)緊力，使得密封圈發(fā)生彈力變形，從而產(chǎn)生徑向力，橡膠密封圈就能與汽缸壁緊密接觸，實(shí)現(xiàn)密封。采用這種方式的缺陷時(shí)摩擦?xí)l(fā)生大量的熱，這些熱量無法散發(fā)，就會(huì)聚集中密封環(huán)中，使得橡膠環(huán)發(fā)生磨損，加速老化，影響使用壽命[3]。

液壓系統(tǒng)的存在能夠有效調(diào)節(jié)和改善大型機(jī)械設(shè)備的制動(dòng)系統(tǒng)、基本操作以及舉升功能，這主要是取決于密封件在液壓設(shè)備中是否能夠正常發(fā)揮作用。為了保障石油機(jī)械設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，首先要做的就是確保液壓設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性，此外還需要石油機(jī)械設(shè)備的密封性能達(dá)到良好的狀態(tài)。在設(shè)備運(yùn)行的過程中，一旦石油機(jī)械設(shè)備密封性發(fā)生變化，則會(huì)影響整個(gè)設(shè)備的性能，甚至還會(huì)影響使用安全。石油機(jī)械設(shè)備的漏油問題、密封問題都是造成資源浪費(fèi)、環(huán)境污染的重要因素，也是石油設(shè)備內(nèi)部損壞、縮短使用壽命的致因。故為了能夠?qū)⑹蜋C(jī)械液壓設(shè)備的性能充分發(fā)揮出來，可以通過合理采用液壓密封技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的密封性能[4]。

2 液壓技術(shù)在石油產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用于制動(dòng)層面

石油機(jī)械設(shè)備在正常使用運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，液壓技術(shù)和機(jī)械內(nèi)部之間的互相配合程度是決定最終液壓結(jié)果的重要因素，特別是機(jī)械設(shè)備中的變速箱，要求與液壓技術(shù)的配合程度較高。變速箱能夠幫助設(shè)備在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)換擋的操作，而在石油機(jī)械設(shè)備中，變速箱能夠有效降低工作人員的勞動(dòng)量，而在這個(gè)工作中，液壓技術(shù)的作用時(shí)提高變速箱的性能、保障運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力。

2.2 應(yīng)用于行走層面

合理采用液壓技術(shù)能夠在一定程度上降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)機(jī)械的損耗，雖然很多機(jī)械設(shè)備自身都配備液壓裝置，幫助設(shè)備在滿載狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，降低設(shè)備的損耗。但是液壓技術(shù)的使用還能增加行走層面的機(jī)械控制靈活度，提升設(shè)備行走的水平和性能，使得機(jī)械設(shè)備的功能發(fā)揮大最大化。

2.3 應(yīng)用于工作裝置層面

對(duì)我國現(xiàn)階段的石油機(jī)械設(shè)備分析可以看出，大部分機(jī)械設(shè)備都具備完整的設(shè)備裝置，包括液壓傳動(dòng)檢測系統(tǒng)。液壓技術(shù)的傳動(dòng)功能能夠?qū)⑵渫葡蚴袌鲋?，并且還能促進(jìn)其發(fā)生。在石油機(jī)械設(shè)備中采用液壓技術(shù)，能夠在完成工程項(xiàng)目的同時(shí)，還能盡量減少對(duì)設(shè)備的損耗，節(jié)約成本，具有一定的經(jīng)濟(jì)性。

3 密封技術(shù)在石油機(jī)械中的應(yīng)用

3.1 密封技術(shù)在螺旋防噴器中的應(yīng)用

最近幾年石油行業(yè)中的欠平衡鉆井技術(shù)逐漸應(yīng)用于人們的生活中，該項(xiàng)技術(shù)中最為關(guān)鍵的設(shè)備就是螺旋防噴器。欠平衡鉆井中螺旋防噴器主要就是運(yùn)用環(huán)形膠芯實(shí)現(xiàn)自封，被廣泛運(yùn)用于石油行業(yè)中。在采用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，最終結(jié)果的影響因素主要就是轉(zhuǎn)承包和鉆桿密封結(jié)構(gòu)的使用壽命，故相關(guān)工作人員必須將這兩個(gè)結(jié)構(gòu)的使用作為重點(diǎn)控制對(duì)象。但是就目前運(yùn)用過程而言，相關(guān)研究人員在二者中，對(duì)鉆桿密封結(jié)構(gòu)的重視程度相對(duì)較高，而忽略轉(zhuǎn)承包的重要性，這樣就會(huì)使得該技術(shù)功能的發(fā)揮效果受到影響。這種問題的有效解決方式就是采用流體動(dòng)壓徑向密封技術(shù)，能夠在很大程度上提升使用效果。

3.2 密封技術(shù)在螺桿泵采油系統(tǒng)中的應(yīng)用

在石油領(lǐng)域中比較常見的地面機(jī)械驅(qū)動(dòng)就是螺桿泵采油系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過光桿旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)的抽油桿，使其發(fā)生聯(lián)動(dòng)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)井下作用。但是就目前的應(yīng)用效果分析，螺桿泵采油系統(tǒng)在具體運(yùn)用過程中存在一定的不足，如光桿動(dòng)密封采用的密封方式不佳，對(duì)該設(shè)備的維修工作增加較大的難度，還會(huì)影響周圍的生態(tài)環(huán)境。而解決這些問題的方式就是采用密封軸機(jī)械密封系統(tǒng)，在光桿和驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封系統(tǒng)中增加了中間部件密封軸，將光桿和驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈼U和密封軸之間的靜密封和密封軸與驅(qū)動(dòng)裝置之間的動(dòng)密封，通過合理的參數(shù)設(shè)計(jì)，達(dá)到預(yù)定的密封要求，提高整個(gè)系統(tǒng)的操作靈活性。

3.3 密封技術(shù)在沖管總成中的應(yīng)用

通常而言，沖管的下部分與中心管中的密封介質(zhì)必須是鉆井液，利用密封實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，使得沖管的耐高壓性能與耐破損性能得到充分的發(fā)揮。沖管是水龍頭的一部分，其使用壽命和性能是影響整個(gè)水龍頭系統(tǒng)的重要因素。如果在實(shí)際操作過程中，采用傳統(tǒng)的密封技術(shù)進(jìn)行工作，不僅無法保障沖管的使用壽命，也無法保證密封質(zhì)量。密封技術(shù)是能夠有效解決這些問題的有效方法，故在沖管總成中采用密封技術(shù)會(huì)提升沖管密封性能，延長系統(tǒng)的使用壽命[5]。

4 合理運(yùn)用液壓密封技術(shù)的建議

4.1 規(guī)范機(jī)械操作流程

石油機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)用過程中，需要工作人員按照相應(yīng)的使用操作說明以及實(shí)際情況對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果操作不當(dāng)或者調(diào)節(jié)失誤，則會(huì)影響設(shè)備的正常使用，甚至還會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，威脅人身安全和經(jīng)濟(jì)效益。故為了避免發(fā)生這樣的問題，操作人員在進(jìn)行工作之前，要經(jīng)過針對(duì)性地培訓(xùn)，實(shí)習(xí)掌握設(shè)備的使用操作說明，確保在操作過程中不會(huì)出現(xiàn)失誤或者暴力操作等。通過合理規(guī)范石油機(jī)械設(shè)備的操作流程，能夠保證機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部系統(tǒng)，延長設(shè)備的使用壽命。除此之外，在采用液壓密封技術(shù)時(shí)，還需要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)選擇液壓油用量和內(nèi)部氣量，避免用量不當(dāng)造成設(shè)備損壞。

4.2 定時(shí)定期地對(duì)石油機(jī)械裝置進(jìn)行清潔

定期對(duì)石油機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清潔，能夠有效防止設(shè)備在運(yùn)行過程中固體雜質(zhì)進(jìn)入到設(shè)備內(nèi)部影響設(shè)備的使用安全，還能避免液壓系統(tǒng)出現(xiàn)管道堵塞。一般來說，液壓系統(tǒng)不清潔的主要原因就是液壓系統(tǒng)中含有雜質(zhì)，并且石油企業(yè)沒有重視對(duì)機(jī)械設(shè)備的定期清潔工作。故在石油機(jī)械設(shè)備日常管理過程中，需要制定相應(yīng)的機(jī)械檢修和維護(hù)制度，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行清潔，液壓油類型、油溫、流量等方面都要制定相應(yīng)的管理制度，同時(shí)還要保證定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行徹底清理。在對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清理時(shí)，不僅要對(duì)設(shè)備外部進(jìn)行維護(hù)，內(nèi)部也要重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)，避免雜志進(jìn)入系統(tǒng)，影響設(shè)備運(yùn)行。

4.3 科學(xué)選擇液壓介質(zhì)

石油機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)中的主要介質(zhì)就是液壓油，其作用就是提升設(shè)備運(yùn)行的軟化度和密封程度，同時(shí)也能真能搶傳動(dòng)的功效。液壓油類型的不同，會(huì)與液壓系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生不同的效果，如果液壓油選擇不當(dāng)，則會(huì)影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的安全運(yùn)行，而長期使用不合適的液壓油，則整個(gè)設(shè)備很有可能會(huì)損壞，影響使用安全。因此在石油機(jī)械設(shè)備運(yùn)用過程中，相關(guān)的工作人員要根據(jù)設(shè)備的使用說明，合理科學(xué)選擇液壓機(jī)制，這樣才能有效保障設(shè)備的功能充分發(fā)揮出來，設(shè)備也能安全穩(wěn)定地運(yùn)行。在這個(gè)過程中還需要注意選擇液壓油時(shí)，避免選擇混合型液壓油，因其包含很多化學(xué)元素，性質(zhì)不穩(wěn)定，在使用過程中會(huì)在某一個(gè)狀態(tài)下，內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，影響石油機(jī)械設(shè)備的液壓功能。

4.4 使用多元化密封技術(shù)

石油機(jī)械設(shè)備有很多不同的類型，針對(duì)不同類型的機(jī)械設(shè)備也是需要不同的液壓密封技術(shù)。目前我國石油領(lǐng)域中比較常見的石油機(jī)械設(shè)備為旋轉(zhuǎn)防噴器，其中膨脹膠囊可編程控制式與環(huán)形膠芯自封式是該設(shè)備運(yùn)用的旋轉(zhuǎn)防噴器。這種設(shè)備在進(jìn)行工作時(shí)，鉆桿密封結(jié)構(gòu)與承載包的使用壽命會(huì)直接影響該設(shè)備的使用效果，因此研究人員通常都是將研究重點(diǎn)放在該方面，而忽略了轉(zhuǎn)承包，而整個(gè)設(shè)備的密封性就會(huì)無法保障，故要想解決這一問題，就需要采取流體動(dòng)壓密封圈技術(shù)，提高設(shè)備的密封性能和液壓性能[6]。除此之外還會(huì)有一些地面機(jī)械設(shè)備，螺桿泵采油系統(tǒng)，該系統(tǒng)運(yùn)用范圍較為廣泛，具有較好的通用性，主要工作原理就是利用光桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)抽油桿的運(yùn)動(dòng)，通過抽油桿的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的工作。光桿動(dòng)密封是該系統(tǒng)的主要密封方式，但是在實(shí)際運(yùn)用的過程中，非常容易對(duì)環(huán)境造成污染，且出現(xiàn)故障維修較困難。為了有效解決這樣的問題，可以對(duì)液壓密封技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，如光桿密封組合，在光桿密封的位置安裝襯套，采用兩個(gè)動(dòng)壓密封圈，起到潤滑的作用。這樣不僅能夠降低對(duì)環(huán)境的影響，加強(qiáng)石油機(jī)械的密封效果和性能，還能在一定程度上提升石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

為了提升石油的供給質(zhì)量，我國對(duì)石油開采技術(shù)進(jìn)行不斷地研究，已經(jīng)取得很多較好的成果。在石油工業(yè)發(fā)生過程中，傳統(tǒng)的石油機(jī)械設(shè)備需要長期保持工作狀態(tài)，設(shè)備在這樣的工作強(qiáng)度下，很有可能會(huì)造成磨損而發(fā)生故障，影響開采效率。液壓機(jī)密封技術(shù)就是解決這樣問題的有效方式，工作人員要根據(jù)實(shí)際情況選擇正確合理的液壓密封技術(shù)，提高設(shè)備運(yùn)行效率和安全性，進(jìn)一步促進(jìn)我國石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。