抽油機(jī)設(shè)備優(yōu)化應(yīng)用與管理維護(hù)

王新期，楊軍，朱安江，陳其亮，錢勇

中國石油新疆油田公司第二采油廠（新疆克拉瑪依834008）

抽油機(jī)設(shè)備優(yōu)化應(yīng)用與管理維護(hù)

王新期，楊軍，朱安江，陳其亮，錢勇

中國石油新疆油田公司第二采油廠（新疆克拉瑪依834008）

抽油機(jī)是目前油田使用最多的一種機(jī)械采油設(shè)備，抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于多種原因，在應(yīng)用現(xiàn)場存在無法快速讀取減速器機(jī)油液位值、呼吸閥易堵死漏機(jī)油、高頻率出現(xiàn)磨毛辮子故障、調(diào)參時電機(jī)皮帶輪易與襯套粘連、光桿掉入井里跑油等系列問題。通過分析研究，對抽油機(jī)的減速箱、呼吸閥、毛辮子、皮帶輪、光桿等重要部件進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并對抽油機(jī)的維護(hù)管理提出建議，解決了系列問題，促進(jìn)了抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了抽油機(jī)的故障率，提高了抽油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時率，提高了油田的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞 抽油機(jī)；機(jī)械采油；設(shè)備維護(hù)；設(shè)備優(yōu)化

機(jī)械采油目前絕大部分仍然采用的是傳統(tǒng)的抽油機(jī)開采，但是，在開采的過程中，隨著油田的后期開采和地層能量的遞減，由于受到設(shè)備技術(shù)以及操作技術(shù)的限制，導(dǎo)致大部分的機(jī)械能量都消散在機(jī)械運(yùn)動的過程之中，如果做好設(shè)備和操作技術(shù)的研究，將可以提升設(shè)備的利用效率，節(jié)省大筆的費用［1］。

通過對現(xiàn)場抽油機(jī)設(shè)備的某些部件、部位進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，運(yùn)用研究成果，不僅提高了工人的工作效率，還為單位節(jié)約了生產(chǎn)成本，有利于保護(hù)環(huán)境，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

1 抽油機(jī)設(shè)備優(yōu)化與應(yīng)用

1.1 減速箱多功能機(jī)油液位計的研制與應(yīng)用

減速器作為抽油機(jī)的核心裝置，其運(yùn)轉(zhuǎn)狀況直接與抽油機(jī)工作狀態(tài)相關(guān)。根據(jù)設(shè)備管理要求，減速器機(jī)油液位值保持在1/3～2/3范圍內(nèi)為合理液位，目前液位讀取操作為以下6步：停機(jī)、剎車、斷電、硬質(zhì)固定、系安全帶上抽油機(jī)、起減速器頂蓋后讀取。抽油機(jī)存在耗時長、效率低、安全隱患等問題，同時減速器液位值監(jiān)測不便，無法及時有效確認(rèn)抽油機(jī)減速箱工作狀態(tài)。調(diào)查了油田現(xiàn)場各類抽油機(jī)型的減速器液位讀取效率，統(tǒng)計如表1所示。

表1 各類抽油機(jī)型減速器液位值讀取效率統(tǒng)計（改進(jìn)前）

為改變現(xiàn)狀，對減速器機(jī)油孔的結(jié)構(gòu)和大小進(jìn)行全面分析，根據(jù)抽油機(jī)減速器旁邊機(jī)油孔以及絲扣的尺寸大小，利用連通器原理做了一個U形的外部連接，放油孔連接的中間部分用透明軟管連接，可以實時查看機(jī)油液位，U形連接的下端做了一個可以取機(jī)油樣的裝置，這樣既可以讀取機(jī)油液位，又能進(jìn)行機(jī)油取樣，達(dá)到直觀讀取和快速取減速器機(jī)油的目的。液位計的加工實物圖如圖1所示。

減速器液位計安裝后，通過停機(jī)、剎車操作后，近距離直接讀取了減速箱機(jī)油的液位值，30s后8型抽油機(jī)即可恢復(fù)正常運(yùn)行。

此外，考慮到每季度的機(jī)油取樣化驗工作量，該液位計還兼具機(jī)油取樣功能，通過打開下部閥門即可取樣，簡化了機(jī)油取樣操作步驟。對各類抽油機(jī)型減速器均安裝了此類液位計，并對安裝后的效果進(jìn)行了統(tǒng)計，如表2所示。

表2 各類抽油機(jī)型減速器液位值讀取效率統(tǒng)計（改進(jìn)后）

通過對比分析表1和表2數(shù)據(jù)，3型～14型抽油機(jī)減速器機(jī)油液位值的讀取時間，以前的操作方法平均耗時14.5min，通過新研制的減速器液位計讀取，平均耗時僅0.6min即可恢復(fù)抽油機(jī)正常運(yùn)行。

1.2 抽油機(jī)減速箱呼吸閥裝置的改進(jìn)

抽油機(jī)減速箱呼吸閥是抽油機(jī)核心裝置——減速箱的呼吸通道，其暢通與否直接影響減速箱內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)及機(jī)油漏油情況。根據(jù)設(shè)備管理要求，減速箱呼吸閥要保持長期暢通，周圍不漏機(jī)油，目前的減速箱呼吸閥沒有達(dá)到這個要求，呼吸閥的呼吸孔很小，經(jīng)過野外風(fēng)沙的影響，經(jīng)常造成堵死無法呼吸，周圍漏機(jī)油的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，嚴(yán)重影響減速箱的正常工作。

根據(jù)減速箱呼吸閥蓋板的尺寸大小，利用工業(yè)常用的煙囪原理做一個大小合適的圓形筒狀開口和倒扣式的筒狀傘帽，兩者之間有4個焊接點，既能保證連接牢固，又能保證呼吸孔道大而暢通。呼吸閥加工原理圖和實物圖如圖2、圖3所示。

圖1 減速箱多功能機(jī)油液位計實物圖

圖2 呼吸閥加工原理圖

通過現(xiàn)場試驗，共計10口井安裝了該呼吸閥裝置，經(jīng)過幾個月的跟蹤觀察，未發(fā)現(xiàn)呼吸閥呼吸孔道堵死和減速箱漏機(jī)油現(xiàn)象，減速箱運(yùn)轉(zhuǎn)也很正常，效果非常好，值得推廣。

1.3 消除抽油機(jī)驢頭磨毛辮子的故障

3型抽油機(jī)在設(shè)計出廠的時候，就存在驢頭的掛輪不太合理，如果底座基礎(chǔ)稍微有點歪斜，就容易造成抽油機(jī)的驢頭邊緣磨毛鞭子。通過調(diào)查統(tǒng)計305臺3型抽油機(jī)，現(xiàn)在這種抽油機(jī)磨毛辮子的井有6口，2015年有4口。隨著時間的推移，可以看出故障率呈上升趨勢。針對這種情況進(jìn)行了調(diào)查、統(tǒng)計和分析，發(fā)現(xiàn)造成抽油機(jī)驢頭邊緣磨毛辮子的末端因素有很多，其中主要的幾大因素是掛輪直徑不合適、底座基礎(chǔ)不水平、沒有安裝好、毛辮子材質(zhì)差等因素。為此，對掛輪的直徑進(jìn)行改良，如設(shè)計原理圖4和實物圖5所示。

對出現(xiàn)故障的井全部整改完成后，通過跟蹤調(diào)查現(xiàn)場情況，檢查抽油機(jī)掛輪安裝的質(zhì)量及運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

圖3 呼吸閥實物圖

圖4 掛輪設(shè)計原理圖

圖5 掛輪實物圖

1.4 開槽皮帶輪的研制與應(yīng)用

隨著每年調(diào)參的井不斷增多，電機(jī)皮帶輪與襯套出現(xiàn)粘連的概率加大，嚴(yán)重影響調(diào)參工作，而且在拔電機(jī)皮帶輪的過程中，皮帶輪拔壞的現(xiàn)象時有發(fā)生，給單位造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。同時在拆卸皮帶輪的時候，由于粘連比較嚴(yán)重，拆卸費時費力，容易造成機(jī)械傷害。針對上述問題，研制了開槽皮帶輪，以降低皮帶輪拔不下來的概率。

開槽皮帶輪是在原有老式皮帶輪的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，通過對皮帶輪的內(nèi)孔對稱開4個8mm× 8mm的槽（圖6），使得在皮帶輪內(nèi)側(cè)的生銹面形成一個斷面，減少生銹面積，從而粘連面積也大大降低。在拆卸的過程中，如果一個斷面拆卸松動，就會帶動另外三個斷面開始松動，從而降低了皮帶輪與電機(jī)襯套之間的粘連發(fā)生率，使得拆卸電機(jī)皮帶輪變得輕松。

圖6 開槽皮帶輪機(jī)械制作圖

開槽皮帶輪沒有改變原有皮帶輪的大小和強(qiáng)度，通過內(nèi)孔開小槽的方式，減少皮帶輪與電機(jī)軸之間的銹蝕面的增大，形成了4條銹蝕面的阻斷線，降低了粘連性。開槽皮帶輪安裝后，在抽油機(jī)調(diào)參過程中，可以輕松拆卸和安裝，給調(diào)參工作帶來了很多便利，同時也降低了停機(jī)生產(chǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。

在現(xiàn)場檢驗過程中，對需要調(diào)參的12口井進(jìn)行了更換皮帶輪實際操作檢驗，在拆卸過程中，明顯感覺到拆卸輕松，費時少，沒有出現(xiàn)拆卸不下來的情況。

1.5 防止光桿掉入井里的方法

抽油機(jī)光桿在長期往復(fù)抽汲運(yùn)動過程中，受彎曲應(yīng)力與光桿卡子處的應(yīng)力集中交互作用，在光桿高應(yīng)力點往往產(chǎn)生細(xì)微裂紋。在脈動載荷作用下，裂紋反復(fù)開、合，沿應(yīng)力軸線垂直平面方向生長，直至剩余材料不足以支持載荷而發(fā)生斷裂，斷裂后的光桿會落入井中，造成井場跑油，增加修井作業(yè)難度，影響產(chǎn)量，嚴(yán)重污染環(huán)境。為了防止光桿斷脫這種現(xiàn)象的發(fā)生，在離懸繩器下端面10cm處，打一個備用光桿卡子，這樣可以防止因光桿斷脫而掉入井里的事故發(fā)生。這種防止光桿調(diào)入井中的方法簡單、有效、可行，材料購買容易，安裝方便。它運(yùn)用于各油田抽油機(jī)井后，實踐效果非常顯著，可以達(dá)到企業(yè)安全管理的要求，還可以減少產(chǎn)量損失和修井費用，減少環(huán)境污染。

2 抽油機(jī)設(shè)備的管理維護(hù)及發(fā)展趨勢

2.1 抽油機(jī)設(shè)備的管理

在進(jìn)行抽油機(jī)設(shè)備管理中，要維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要認(rèn)真做好以下幾點。

1）確保抽油機(jī)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。通過每天巡檢、每月一級保養(yǎng)、每半年二級保養(yǎng)的開展，使抽油機(jī)設(shè)備處在一個良好的狀態(tài)，保證抽油機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)［2］。

2）精細(xì)設(shè)備管理，要把以維護(hù)為主，修理為輔的精細(xì)設(shè)備管理觀念帶入到工作當(dāng)中，防止輕管理、輕保養(yǎng)，重使用的錯誤觀念，要建立設(shè)備檔案和設(shè)備管理規(guī)定，有效避免工作的盲目性。

3）異常設(shè)備管理。異常設(shè)備管理就是要跟蹤管理好重點抽油機(jī)設(shè)備，設(shè)備管理人員要掌握宏觀控制方法，也就是在管理中掌握和控制抽油機(jī)井的運(yùn)行動態(tài)。對重點異常井要建立跟蹤管理制度，如超負(fù)荷井、機(jī)型偏小井、有異常響聲的設(shè)備要重點跟蹤［2］。

4）抽油機(jī)再利用，是由于新井投產(chǎn)，下泵深度的變化，原來運(yùn)行的抽油機(jī)需要換機(jī)型，換下來的舊抽油機(jī)還可以再利用。

2.2 抽油機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)

通過了解設(shè)備的運(yùn)行情況，對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)記錄、工作記錄進(jìn)行分析，再根據(jù)設(shè)備的情況進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。在新疆油田上運(yùn)轉(zhuǎn)的抽油機(jī)，由于野外溫差很大，使設(shè)備的零部件容易損壞，難以保證抽油機(jī)正常的運(yùn)行。因此，除了設(shè)備的日常維護(hù)工作之外，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的巡檢次數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決。

在巡檢抽油機(jī)井時，要聽抽油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中有無異常響聲，停機(jī)后，再用扳手或管鉗對設(shè)備的零件進(jìn)行檢查，查看螺栓的連接是否緊密，如果螺栓出現(xiàn)松動，就需要及時地進(jìn)行緊固；對減速箱、軸承等關(guān)鍵部位進(jìn)行檢查，查看是否有零部件曠動；查看減速箱是否出現(xiàn)漏油，有無異常振動的情況；查看曲柄銷的冕形螺帽有無松動的跡象，游梁式抽油機(jī)曲柄的平衡塊是否發(fā)生位移等［3］。

2.3 抽油機(jī)設(shè)備的發(fā)展趨勢

20世紀(jì)80、90年代的抽油機(jī)系統(tǒng)效率低、能耗高，現(xiàn)場使用耗電量大，所以發(fā)展研制節(jié)能抽油機(jī)、數(shù)字化、智能化抽油機(jī)對油田生產(chǎn)具有重要意義。數(shù)字化、智能化抽油機(jī)可以自動采集信息和自動控制，它能夠?qū)崿F(xiàn)對抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、工作參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測，節(jié)約成本。

針對油田開發(fā)現(xiàn)狀，為滿足數(shù)字化油田發(fā)展建設(shè)的需要，抽油機(jī)要向高效率、低能耗、智能化方向發(fā)展。因此需要研制出具有長沖程、自動精準(zhǔn)調(diào)參、遠(yuǎn)程控制、智能優(yōu)化控制的抽油機(jī)設(shè)備，對低滲透等供液嚴(yán)重不足的油井，應(yīng)著重于抽油機(jī)智能間抽功能的研究，對于供液能力較強(qiáng)的油井，應(yīng)著重發(fā)展長沖程低沖次抽油機(jī)的研究［4-5］。

攝影/楊姝

3 結(jié)論

1）通過在減速器側(cè)部加裝液位計，簡化操作步驟，減少讀取耗時，實現(xiàn)減速器機(jī)油液位值有效監(jiān)測，杜絕因液位過高過低導(dǎo)致的設(shè)備非正常工作。

2）安裝的呼吸閥裝置，能夠降低呼吸閥周圍漏機(jī)油的現(xiàn)象，確保抽油機(jī)減速箱能長期在野外風(fēng)沙、雨水等惡劣條件下正常工作。

3）通過改進(jìn)抽油機(jī)驢頭掛輪，使抽油機(jī)驢頭磨毛辮子的情況得到了明顯改善，促進(jìn)了抽油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4）開槽皮帶輪使用，使在調(diào)參過程中更換皮帶輪方便，節(jié)約了時間。

5）通過使用防止光桿掉入井里的方法，有效避免了光桿因斷裂落入井中，避免了井口跑油現(xiàn)象的發(fā)生，減少環(huán)境污染和產(chǎn)量損失，降低了后期修井作業(yè)難度。

6）為滿足數(shù)字化油田發(fā)展建設(shè)的需要，抽油機(jī)設(shè)備將朝著智能化、自動化、數(shù)字化的方向發(fā)展。

［1］賈波.規(guī)范化管理抽油機(jī)提高設(shè)備運(yùn)行效益［J］.中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2010，30（9）：210.

［2］劉強(qiáng).抽油機(jī)設(shè)備規(guī)范化管理［J］.油田地面工程，2005，24（11）：59.

［3］張發(fā).淺談抽油機(jī)設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)［J］.化學(xué)工程與裝備，2014（2）：117-118，126.

［4］金鐘輝，彭勇，費凡，等.數(shù)字化抽油機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢［J］.石油機(jī)械，2014，42（2）：65-68.

［5］濮新宏，雷鈞.新型數(shù)字化抽油機(jī)的特點及應(yīng)用［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2013，29（7）：61-63.

Oil pumping unit is one of the most widely used mechanical oil production equipment in oil field at present.However，in the operation process of the pumping unit，a series of problems will occur due to a variety of reasons，such as oil level value of reducer can not be quickly read，breathing valve is easy to be blocked to leak oil，lifting rope is worn when use frequency is high，the motor belt pul?ley is easy to be adhered to bushing when the parameters of pumping unit are adjusted due to fault，polish rod falls into the well to cause oil leakage，etc..For this reason，the reducer，breathing valve，lifting rope，belt pulley and polish rod of pumping unit are improved，and some suggestions for the maintenance management of pumping unit are proposed，which promotes the normal operation of pumping unit，reduces the failure rate of pumping unit，improves the time ratio of pumping unit operation and the economic efficiency of oil field.

oil pumping unit；mechanical oil production；equipment maintenance；equipment optimization

王梅

2016-06-29

王新期（1966-），男，主要從事機(jī)械采油設(shè)備維護(hù)工作。