油田采油注水生產中高壓柱塞泵的柱塞與中間桿連接方式采用普通柱塞卡子, 卡子經常松動脫落, 造成卡子、柱塞、中間桿損壞;輸送液體中含有腐蝕介質, 造成卡子腐蝕損壞, 無法緊固, 柱塞、中間桿連接端頭腐蝕, 損壞注水泵;更換卡子時, 上下都要打背用扳手, 要拆裝兩套螺桿和螺帽, 上下卡子是分開的, 空間狹窄, 操作時間長, 勞動強度大。影響系統的正常生產, 增加了維修費用, 提升了安全事故的發生率。
1 高壓柱塞泵普通卡子存在問題的分析
1.1高壓柱塞泵是集輸注水、污水回注和采油注水生產中的專用設備
該設備主要由動力端和液力端組成, 動力端產生的動力通過中間桿和柱塞傳到液力端, 液力端將其動能轉化為液體的壓能, 從而將高壓液體排出。柱塞卡子的完好是保證柱塞泵正常運行, 注水、污水回注、采油水井注水量順利完成的必要前提。
普通卡子使用中存在的問題有:
(1) 柱塞泵負荷大, 壓力高, 泵振動力等原因, 普通卡子經常松動脫落, 造成卡子、柱塞、中間桿損壞, 嚴重的注水泵報廢。 (2) 注水水質中含有腐蝕介質, 造成卡子腐蝕損壞, 無法緊固;柱塞、中間桿連接端頭腐蝕, 損壞注水泵。
1.2 常規使用方式有雙螺帽固定卡子和無背帽固定卡子
1.2.1 雙螺帽固定卡子連接方法是:利用在原有柱塞卡子螺桿上再加一個螺帽, 達到防脫效果。其的優缺點是:
優點: (1) 操作簡單, 有一定的防脫效果; (2) 、成本低, 費用少。
缺點: (1) 拆卸時要打備有用扳手; (2) 、拆卸時間長; (3) 、拆卸更加復雜, 勞動強度大。
1.2.2 無背帽固定卡子連接方法是:利用將原有卡子兩組螺桿下端相連, 從而減少了打備用扳手。
優點: (1) 拆裝時不用打備用扳手; (2) 成本低、費用少;
缺點: (1) 卡子容易脫扣; (2) 拆裝復雜, 時間長。
2 防脫防腐卡子工作原理和結構
為了我們自身的安全, 降低安全事故的發生, 節約維換費用, 保證注水率正常完成。針對以上情況, 為進一步解決卡子連接存在的問題, 研究制作了拆卸方便牢固的防脫防腐卡子, 并成功地應用于實際生產中。
2.1 原理
卡子松動的原因主要是固定螺帽松動造成的, 采用防止固定螺帽松動的方法, 可有效防止卡子松動;卡子、中間桿、柱塞腐蝕主要是與輸送液體接觸造成的, 隔絕與腐蝕液體接觸, 可防止腐卡蝕子、中間桿和柱塞端頭的腐蝕。
將柱塞上卡子和柱塞下卡子卡在泵的柱塞和中間桿連接端頭上, 連接螺栓撥入“U”型缺口中, 放簧墊片, 上緊防松動螺帽至一入平墊片和彈側面平行于柱塞軸線, 柱塞上卡子和柱塞下卡子就可以卡緊在高壓柱塞泵的柱塞和中間桿連接端頭上, 梯形槽與柱塞和中間桿端面配合。防松動鎖片的防松孔套在防松動螺帽上, 防松動鎖片的固定孔與固定螺孔對齊, 用固定螺絲把防松動鎖片固定在柱塞上卡子上。當防松動螺帽出現逆時針旋轉力矩時, 固定在柱塞上卡子上的防松動鎖片就會限制其旋轉卸扣, 從而防止了防松動螺帽的松動脫落。
2.2 結構
防脫防腐卡子包括防脫卡子和保護盒兩部分, 防脫卡子由防松動鎖片、防松動螺帽、固定螺絲、彈簧墊片、平墊片、連接螺栓、固定軸、柱塞下卡子、連接軸、柱塞上卡子構成, 其中連接軸與柱塞上卡子和柱塞下卡子相聯接, 連接螺栓與柱塞下卡子相連;防松動螺帽、防松動鎖片、彈簧墊片、平墊片、固定螺絲位于柱塞上卡子的上部, 固定軸位于柱塞下卡子上;柱塞上卡子和柱塞下卡子通過連接軸鏈接, 柱塞上卡子和柱塞下卡子內側有梯形槽, 連接螺栓一端有絲扣, 另一端有個通孔, 固定軸穿過通孔把連接螺栓鏈接在柱塞下卡子上;柱塞上卡子一端開有一個“U”型缺口, 中部有固定螺孔;防松動鎖片一端有固定孔, 另一端有六角形的防松孔。
3 防脫防腐卡子使用方法及使用效果
3.1 防脫防腐卡子使用方法
(1) 將上下卡牙內槽卡在柱塞和中間桿連接端頭上。 (2) 將連接螺桿撥入卡牙卡槽。 (3) 在連接螺桿套上平墊片和彈簧墊片。 (4) 防脫扣螺帽固定在連接螺桿上。 (5) 用扳手上緊防脫扣螺帽。 (6) 在防脫扣螺帽上套好防脫鎖片。 (7) 用固定螺絲將防脫扣鎖片固定在上卡子上, 完成安裝卡子。 (8) 將保護盒扣在卡子上。 (9) 在保護盒兩側裝上密封圈。 (10) 拆卸時, 按以上相反的順序只需拆卸一個螺絲即可完成。
3.2 防脫防腐卡子使用效果
該裝置應用后, 每年減少由卡子脫落、腐蝕問題造成更換:卡子50 (個) ×151 元=7550 (元) , 中間桿20 (個) ×284 元=5680 (元) , 柱塞30 (個) ×850元=25500 (元) , 盤根總承5 (個) ×5000=25000元?？傆?年節約維修費0.755+0.568+2.55+2.5=6.4萬元。降低了操作人員的勞動強度, 防止卡子松動、柱塞與中間桿端頭的腐蝕, 提高了工作效率, 同時能有效地防止事故發生, 保證泵正常運行, 實現了地層的平穩注水。
4 結語
(1) 實際應用表明防脫防腐卡子選材設計和結構設計達到了設計要求。 (2) 該裝置不用打備用扳手, 只需旋轉一個螺帽便可實現對柱塞卡子的拆裝, 安裝后的柱塞卡子再也不會松動脫, 連接可靠, 原需要2人操作現只用一個人完成。 (3) 該裝置操作方便快捷, 降低了更換時間、勞動強度, 防止安全事故的發生, 保證了生產順利進行。目前該項技術取得國家專利 (專利號201420306765.3) 并已成功轉化成產品, 正逐步在華北油田二連公司推廣應用, 進一步擴大應用范圍, 將會取得更為可觀的經濟效益。
摘要：針對注水泵卡子生產運行過程中存在的問題, 開發研制了防脫防腐卡子并成功應用, 不但解決了生產時卡子連接易松動、腐蝕、安全性低的問題, 而且操作快捷、連接牢固, 有效的防止了事故的發生。
關鍵詞：防脫,防腐,卡子