滑套作為石油天然氣分層開采技術(shù)的重要工具，其密封性能直接影響著施工的效果。對(duì)用于滑套的不同密封方案進(jìn)行總結(jié)分類，包括O形圈密封、唇形密封、特殊型密封及其不同的組合密封形式；從密封效果、抗剪切性、耐磨性、使用壽命、成本5 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)各類密封進(jìn)行性能評(píng)估。綜合考慮5 項(xiàng)指標(biāo)，滑套密封可選用簡(jiǎn)單星形密封圈、星形密封圈加擋圈、U 型密封圈、特康雙三角密封圈等密封形式；而從經(jīng)濟(jì)實(shí)用方面來考慮，低壓且速度不高時(shí)，可使用簡(jiǎn)單O 形圈、O 形密封圈加平擋圈；壓力較高且速度變化較大時(shí)，可使用O 形圈和梯形環(huán)的組合、V 形夾織物橡膠組合密封圈、K 型特康斯特密封圈、T 型特康格來圈。

　　油氣開發(fā)的基本目的是盡可能多地開采出地層深處的油、氣資源，提高采收率，降低成本。但是，油井開采時(shí)環(huán)境比較復(fù)雜，由于油層之間的壓力、油層物理性質(zhì)、原油性質(zhì)等差異，層間往往互相干擾，使部分油層不能發(fā)揮應(yīng)有的作用。為減少或消除層間干擾，應(yīng)采用分層開采技術(shù)。分層開采技術(shù)作為石油工業(yè)的一次技術(shù)革命，廣泛用于分層采油、分層注水、分層壓裂及分層酸化等，它對(duì)延長(zhǎng)無水開采期和提高采收率至關(guān)重要。

　　滑套是分層開采技術(shù)中最重要的工具之一，主要用于分層開采、完井后誘噴、循環(huán)壓井、下入堵塞器關(guān)井或油管試壓、多層混注、循環(huán)化學(xué)藥劑防腐等�；�套安全可靠地實(shí)現(xiàn)開關(guān)依靠良好的密封性能，否則影響分層開采效果。雖然密封技術(shù)不是領(lǐng)先性技術(shù)，卻是滑套設(shè)備能否安全、可靠、耐久運(yùn)行的決定性技術(shù)。

　　大批學(xué)者通過研究，提出了往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，對(duì)密封原理、密封特性、密封失效及密封形式改進(jìn)等進(jìn)行了全面分析。由于滑套在結(jié)構(gòu)及使用工況上的特殊性，與傳統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)存在較大差異，目前尚無對(duì)滑套密封性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、對(duì)適用于滑套的密封形式、對(duì)滑套具體工況下可選用的密封形式的研究報(bào)道。本文作者從密封效果、抗剪切性、耐磨性、使用壽命、成本5 個(gè)方面對(duì)滑套密封形式進(jìn)行了評(píng)估，提出滑套密封性能評(píng)估指標(biāo)，總結(jié)不同工況下滑套可選用的密封形式，對(duì)滑套密封形式優(yōu)選具有指導(dǎo)意義。

　　1、滑套密封設(shè)計(jì)

　　1.1、滑套原理

　　滑套主要由外筒、內(nèi)滑套、出液孔、密封組件等組成�；�套的工作原理是滑套通過移動(dòng)內(nèi)滑套用于打開或關(guān)閉外筒和環(huán)空之間的流動(dòng)通道: 當(dāng)內(nèi)滑套的本體對(duì)著外筒的孔道時(shí)，滑套處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)兩者錯(cuò)開時(shí)，則打開。其功用是與其他工具一起配合使用，實(shí)現(xiàn)分層開采，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 滑套結(jié)構(gòu)示意圖

　　1.2、滑套密封

　　滑套密封是密封件與本體預(yù)留溝槽配合實(shí)現(xiàn)內(nèi)滑套與外筒間的密封。密封件良好的密封效果一定程度上取決于密封件尺寸與溝槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封件壓縮量與拉伸量。

　　另外，密封性能的好壞與滑套工作環(huán)境及滑套開關(guān)頻率有關(guān)。礦井潮濕、泥沙大，并伴有腐蝕性介質(zhì)，同時(shí)需要承受地層溫度與壓力的變化，滑套在使用過程中需多次進(jìn)行開關(guān)操作，密封件需多次經(jīng)過出液孔。故要求滑套密封組件不僅要求具有耐高溫、耐高壓、耐磨損、耐腐蝕、抗剪切性能，還要求滑套在反復(fù)開關(guān)后仍具有良好的密封性能。

　　滑套的損壞往往是從密封件的損壞開始的，密封件常見的損壞形式有間隙咬傷、機(jī)械損傷、磨損、材料老化等�；�套密封件的選取原則是密封性好，安全可靠，壽命長(zhǎng)，力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制造維修方便，成本低廉。

　　3、密封性能評(píng)估

　　對(duì)上述不同種類的密封形式從密封效果、抗剪切性、耐磨性、使用壽命、成本5 個(gè)方面進(jìn)行了分析比較。

　　不同的密封形式在滿足各自使用工況下，能夠?qū)崿F(xiàn)密封。運(yùn)行速度小于0.5 m/s 的密封件，在低速時(shí)能夠保持良好的密封性；運(yùn)行速度大于5 m/s 的密封件和運(yùn)行速度小于15 m/s 的密封件，在較高速度時(shí)能保持良好的密封性。簡(jiǎn)單的O 形圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)不斷過剪切槽的過程中容易被剪切，加擋圈的密封圈能夠很好地防止“間隙咬傷”現(xiàn)象，提高使用壽命。O形圈的耐磨性比較差，唇形密封及特殊型密封能夠提供磨損補(bǔ)償，具有較好的耐磨性。密封圈的使用壽命與工況環(huán)境、材料本身有很大的關(guān)系，相對(duì)而言，加擋圈和特殊型密封圈的使用壽命比簡(jiǎn)單的O形圈的使用壽命要長(zhǎng)。成本包括材料成本和加工成本，成本較低的是簡(jiǎn)單O 形圈，較高的是特殊型密封形式。在滿足密封效果的前提下，一般選擇成本較低者。

　　為了對(duì)滑套密封的密封效果、抗剪切性、耐磨性、使用壽命、成本這5 種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一個(gè)綜合評(píng)價(jià)，先將其性能劃分為5 個(gè)等級(jí)1、2、3、4、5，等級(jí)越高性能越好，成本越低。綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)如表1 和圖3 所示。

表1 不同密封形式的性能等級(jí)評(píng)估

圖3 不同密封形式下的綜合指標(biāo)性能評(píng)估

　　4、結(jié)論

　　(1) 滑套密封在選取密封形式時(shí)，需要綜合考慮其密封效果、抗剪切性、耐磨性、使用壽命和成本這5 項(xiàng)指標(biāo)。

　　(2) 結(jié)合滑套密封性能的需求，綜合考慮密封效果、抗剪切性、耐磨性、使用壽命和成本這5 項(xiàng)指標(biāo)，滑套密封可選用簡(jiǎn)單星形密封圈、星形密封圈加擋圈、U 型密封圈、特康雙三角密封圈等密封形式。

　　(3) 從經(jīng)濟(jì)適用方面來考慮，低壓且速度不高時(shí)，建議使用簡(jiǎn)單O 形圈、O 形密封圈加平擋圈；壓力較高且速度變化較大時(shí)，建議使用O 形圈和梯形環(huán)的組合、V 形夾織物橡膠組合密封圈、K 型特康斯特密封、T 型特康格來圈。