新型拔輪器的研制與應用

孫志剛 王志江

【摘要】在措施井、熱采井根據(jù)不同的生產階段頻繁調整沖次過程中，針對現(xiàn)場使用的電機拔輪器存在操作費力等問題，導致調整沖次操作耗時較長易導致砂卡躺井。為達到縮短調整沖次耗時的目的，須從卸皮帶輪這項工序入手，影響卸皮帶輪快慢的關鍵在于卸皮帶輪所用的工具。決定通過設計并研制新型拔輪器來縮短游梁式抽油機井調整沖次耗時，以解決這一問題。

【關鍵詞】機械設計 研制應用 拔輪器

在油井生產管理過程中，隨著參數(shù)優(yōu)化調整力度逐年加大，特別是措施井、熱采井根據(jù)不同的生產階段，需要頻繁調整沖次。目前，現(xiàn)場使用的電機拔輪器存在操作費力等問題，導致了調整沖次操作耗時較長，長時間停井不但制約了上產工作的提速提效，而且，極易導致砂卡躺井。

一、研究背景分析

勝利油田的油層特點決定了油井生產參數(shù)多為長沖程慢沖次，在日常生產管理中，油井由于生產動態(tài)的變化或者修井作業(yè)后，井場需要對油井調整生產參數(shù)，現(xiàn)場多以調整沖次為主，即通過更換不同直徑的電機皮帶輪達到改變油井沖次的目的，使抽油機井在合理的工作制度下生產。

工作中，多次對游梁式抽油機調整沖次耗時進行了現(xiàn)場調查。通過調查，發(fā)現(xiàn)在調整沖次過程中，卸皮帶輪時間占全部調整耗時的67.4%，其它工序時間合計占32.6%，所以卸皮帶輪工序是耗時最長的工序。要達到縮短調整沖次耗時的目的，必須從卸皮帶輪這項工序入手，影響卸皮帶輪快慢的關鍵在于卸皮帶輪所用的工具。

二、確定研究課題

由于現(xiàn)用拔輪器存在上述缺點導致在日常的沖次調整過程中，需要耗費較多的人力及時間，因此我們決定通過研制新型拔輪器來縮短游梁式抽油機井調整沖次耗時。

三、研制設計方案

1.提出解決方案

經(jīng)過討論，決定先對方案相同部分固定設計、驗證，再分別設計不同之處，并分別檢驗。

2.方案細化分解

一是絲杠設計。共性方案設計，決定將拉座、絲桿設計固定下來，拔輪器絲杠可以參考分體式材料、規(guī)格，輕量化考慮，選用M36×4×610，右旋梯形螺紋絲桿，參考機械手冊最小負荷126kN，滿足現(xiàn)場需要。二是省力軸承設計。為增加省力設計，引入滾動軸承，因純軸向載荷作用時，必須采用推力軸承，小組成員決定選取單向推力球軸承。查《機械零部件設計》單向推力球軸承51203、51204的基本載荷22.2KN-37.5KN，可以滿足設計需要，由絲杠M36×4×610設計尺寸決定選取單向推力球軸承51203。三是卡盤和拉臂設計。方案采用了卡盤和拉臂分離設計，采用卡盤好處在于大面積增加了與皮帶輪的接觸面積，受力均勻，不易損壞皮帶輪。四是承力座設計。通過Y型承力座與一字型承力座對比后，決定選用一字型承力座，目的是安裝便捷、簡化操作。五是安全輔件設計。從安全角度考慮，決定在爪、拉臂的中部外邊緣造絲，安裝吊環(huán)，通過掛鉤和鎖鏈與電機頂部相連。為了皮帶輪在操作過程中下滑帶來的危險，決定將皮帶輪與拔輪器之間增加絲杠護套及橫向拉桿，兩端通過螺絲調節(jié)控制松緊度，在后期的現(xiàn)場操作中，增加了橫向拉桿中間圓環(huán)的高度，圓環(huán)內外進行了圓弧處理，避免了操作中撬杠與絲桿的接觸，實現(xiàn)防止雙拉臂受力外脹變形、少止旋撬杠與絲杠的摩擦阻力以及保護絲杠的目的。

四、研制應用與效果

1.工具各部件的加工

（1）絲杠。我們對絲杠頂部銑方，采用棘輪扳手為施力工具。其優(yōu)點在于操作更加省力快捷。

（2）省力軸承。省力軸承設計，將老式拔輪器的面摩擦改變?yōu)闈L動摩擦。其優(yōu)點是使調整沖刺操作更加省力，進一步減少拔輪過程中的耗時

（3）卡盤和拉臂。此設計是拔輪器與電機輪子鉤掛方式由點接合到面接合的突破。其優(yōu)點是增大了受力面積，將應力分散，避免毀壞輪子，克服了電機與輪子間隙過小時，無法使用的問題。

（4）承力座。通過與丫型承力座對比，采用了一字型承力座為新型拔輪器的承力機構，安裝便捷、操作簡單。

（5）安全輔件。一是安全吊鏈。通過安全吊鏈將新型拔輪器與電機連接在一起后，會形成一個組合的整體，皮帶輪即使掉落，也會被吊鏈掛在懸空處。避免了掉皮帶輪傷人的安全隱患，提高了調整沖刺工作的安全系數(shù)。

二是拉桿護套。拉桿將拉臂緊緊地拉在一起，護套做延長及倒槽處理后，安裝在絲杠中段，兩部件結合一起，成為止旋撬杠的依托，進一步減少摩擦力并可以起到保護絲杠的作用。

2.現(xiàn)場試驗及效果

在12口游梁式抽油機調整沖刺工作時，對研制的新式拔輪器進行了現(xiàn)場拔輪試驗驗證，共計驗證試驗12口井次，全部成功。同時，我們對8口井調整沖次進行驗證，平均總耗時18.3分鐘，其中，卸皮帶輪平均耗時3.3分鐘，且做到皮帶輪無損傷。

五、結束語

在措施井、熱采井根據(jù)不同的生產階段頻繁調整沖次過程中，針對現(xiàn)場使用的電機拔輪器存在操作費力等問題，導致調整沖次操作耗時較長易導致砂卡躺井。為達到縮短調整沖次耗時的目的，須從卸皮帶輪這項工序入手，影響卸皮帶輪快慢的關鍵在于卸皮帶輪所用的工具。本文在研制設計方案中，明確了絲杠設計，選用M36×4×610，右旋梯形螺紋絲桿。為增加省力設計，引入滾動軸承，由絲杠M36×4×610設計尺寸決定選取單向推力球軸承51203。采用了卡盤和拉臂分離設計，增加了與皮帶輪的接觸面積，受力均勻，不易損壞皮帶輪。決定選用一字型承力座，目的是安裝便捷、簡化操作。從安全角度考慮，決定在爪、拉臂的中部外邊緣造絲，安裝吊環(huán)，通過掛鉤和鎖鏈與電機頂部相連。對工具各部件進行加工，進行了現(xiàn)場試驗，取得了較好的效果。

參考文獻：

[1]張偉，留念.高效組合式拔輪器的研究與應用[J].企業(yè)文化（下半月） ，2010（12）.

[2]濮良責，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2016.

[3]徐自立.工程材料[M].武漢：華中科技大學出版社，2013.

[4]王先逵.機械制造工藝學[M].第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[5]趙波，王洪元.液壓與氣動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[6]王輝力.平衡式增力液壓拔輪器[J].煤炭技術，2008（08）.

[7]胡國紅.通用型液壓拔輪器的研制與分析皿[J].中原工學院學報，2012（01）.