陈磊熊学兵何茂林韩红光
（中石化胜利油田分公司，山东东营25723）
摘要：针对油田水泥车施工中40 MPa活动弯头液体刺漏，无法保证施工压力和排量、污染井场、活动弯头寿命短等问题，分析认为刺漏原因在于其密封原理存在缺陷。密封依靠橡胶膨胀实现，而橡胶膨胀依靠液体压力实现，因此在橡胶没有膨胀到位以前，其膨胀量不足，造成低压密封不严而刺漏。对密封圈增加弹性预紧件，增加预紧力，可彻底消除活动弯头刺漏液体的现象。
40 MPa活动弯头是油田油水井施工过程中高压管汇连接的必须件。通过活动弯头，可以实现油水井刚性直管总成与水泥车刚性直管总成任意方向的连接。长期以来，活动弯头使用过程中存在低压时接口处密封不良、液体刺漏、污染施工井场等问题，同时因压力液体泄漏，使水泥车施工过程中压力和排量达不到规定要求。因此，彻底解决高压弯头的低压刺漏非常必要。
1．40 MPa活动弯头的刺漏情况
40 MPa活动弯头主要连接井口与水泥车的刚性直管总成。使用过程中，存在弯头接口处刺漏液体现象，在低压时尤为严重。刺漏液体后，注入井内的液体压力和排量不能满足施工工艺要求，井场污染也不能满足清洁生产要求。
活动弯头刺漏
活动弯头报废
2．40 MPa活动弯头的结构分析
研究表明，40 MPa活动弯头主要由弯头主体、与之相配合的弯头接头及锤击由壬组成。弯头接头放置在弯头主体的孔内，涨圈型橡胶密封圈放置在弯头主体与弯头接头的结合处，弯头接头与弯头主体之间具有球型滚珠轨道，通过放入滚珠到球型滚珠轨道内，实现弯头主体与弯头接头的轴向定位。
弯头主体、膨胀密封圈、钢球、弯头接头
3．40 MPa活动弯头低压刺漏原因分析
根据该40 MPa活动弯头的结构进行分析，在弯头组装完毕后，橡胶密封圈处于弯头接头端面与弯头主体内孔端面之间。由于活动弯头必须能够转动，因此密封圈不能被压紧，使得密封圈与两平面之间处于间隙配合状态。
根据设计，活动弯头的密封为涨圈型密封，即依靠高压液体的压力涨开密封圈来实现密封。涨圈密封圈是中空橡胶件，在液体压力作用下膨胀，使密封圈实现端面密封。然而密封圈的膨胀变形随液体压力逐步升高而增大，只有在密封圈变形到与相配合端面发生挤压状态下，才能保证密封良好。如果长期处于低压状态工作，密封圈将无法保证密封，出现液体刺漏。
高压弯头刺漏液体过程
4．40 MPa活动弯头密封的技术改进措施
根据分析，40 MPa活动弯头出现低压时密封不良的关键原因在于结构上存在缺陷，无法保证低压状态下的密封。为改进低压时的密封效果，在活动弯头内增加一个波纹弹性挡圈，依靠波纹弹性挡圈的弹性力实现密封圈在低压状态下的预紧，解决低压状态下密封圈因预紧力不足造成的液体刺漏；同时，弹性挡圈的弹性可以有效缓冲施工过程的液力冲击造成的球形滚珠轨道及钢球磨损。
5．实施效果
2009年以来，在采油厂特车大队成功实施了40 MPa活动弯头密封的技术改进，累计修复废弃的活动弯头52只。经过现场试验，彻底解决了活动弯头在低压状态下的液体刺漏问题，实现了施工现场安全环保，并保证了施工过程压力和排量的真实有效，年度实现经济效益6万元，取得了较好效果。
结论
40 MPa活动弯头密封的技术改进，利用弹性预紧原理，解决了原来活动弯头低压密封存在的缺陷，实现了低压和高压下良好的密封。现场应用表明，该技术改进简单易行，成本低、效果好，具有良好的推广价值。
