抽油機(jī)錐套式驢頭銷的應(yīng)用

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引言

目前,國內(nèi)油田所使用的游梁式抽油機(jī)中,游梁與驢頭連接一般采用插銷式,驢頭銷子直接插在驢頭和游梁的筋板銷孔中。在長(zhǎng)期運(yùn)行中,銷子與銷孔會(huì)出現(xiàn)不同程度的磨損,且磨損成不規(guī)則的橢圓形,造成銷子與銷孔出現(xiàn)配合松動(dòng)現(xiàn)象,在運(yùn)行時(shí)相互摩擦也會(huì)產(chǎn)生較大的響聲,驢頭銷子也會(huì)出現(xiàn)上竄現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)將驢頭拉歪,甚至將驢頭筋板和本體撕裂,存在很大安全隱患。抽油機(jī)曲柄銷與沖程孔的配合,是利用割縫襯套的內(nèi)錐通孔受力膨脹的原理,先將襯套插入沖程孔內(nèi),再將曲柄銷插入襯套,上緊冕型螺帽后,由于襯套內(nèi)部錐度的作用使襯套膨脹,從而將沖程孔、襯套、曲柄銷三者緊密配合,防止了曲柄銷在襯套內(nèi)竄動(dòng)。根據(jù)曲柄銷與襯套配合的特點(diǎn),我們利用襯套的受力膨脹原理,對(duì)抽油機(jī)驢頭銷進(jìn)行了創(chuàng)新改造。

1 目前存在的故障及處理方法

目前,游梁式抽油機(jī)在采油的過程中,驢頭做圓弧上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),分為上沖程和下沖程。在做沖程的過程中,其驢頭及驢頭銷在上下死點(diǎn)位置時(shí)承受著井內(nèi)桿柱和液柱的交變載荷運(yùn)動(dòng),對(duì)驢頭的四個(gè)插銷承載能力要求很高;如驢頭銷與筋板配合間隙過大,則會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象并有銹跡,長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成銷子磨損、異響、震動(dòng)、腐蝕、筋板內(nèi)孔磨損成不規(guī)則的橢圓形,驢頭銷子出現(xiàn)上竄,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)驢頭撕裂等情況。目前部分油田解決的辦法是將磨損的驢頭銷拆下,焊接焊點(diǎn)然后打磨繼續(xù)使用;也有的油田在驢頭銷與銷孔之間加墊薄鐵皮,然后敲進(jìn)筋板。這些解決的方法都是使銷子與銷孔恢復(fù)緊密的配合,但只能夠暫時(shí)緩解驢頭的響聲和磨損,但是運(yùn)行一段時(shí)間后或者修井作業(yè)拆卸驢頭銷后,還是容易產(chǎn)生松動(dòng)現(xiàn)象,再次發(fā)出響聲,影響抽油機(jī)的安全生產(chǎn)。在驢頭銷與筋板配合間隙過小時(shí),加上長(zhǎng)期雨淋日曬銹死,導(dǎo)致無法取出驢頭銷,則需要安排吊車進(jìn)行拆吊抽油機(jī)游梁,不僅延誤上井作業(yè)時(shí)間,增加作業(yè)成本,還降低了油井的采油時(shí)率,減少油氣產(chǎn)量。

2 錐套式驢頭銷的技術(shù)方案及主要結(jié)構(gòu)

針對(duì)現(xiàn)有驢頭銷出現(xiàn)的問題:1、驢頭銷與筋板配合間隙過大造成的松動(dòng)、銹跡、磨損、異響、震動(dòng)、腐蝕、筋板內(nèi)孔磨損、驢頭撕裂;2、配合間隙過小造成難以取出等問題;這些都會(huì)容易發(fā)生設(shè)備事故,造成維修成本增加,經(jīng)濟(jì)的損失。對(duì)現(xiàn)有驢頭銷進(jìn)行升級(jí)改造,其最終目的是防止松動(dòng)引起的故障、防止過緊引起的難題。具體設(shè)計(jì)方案:驢頭銷與襯套設(shè)計(jì)為錐體,襯套側(cè)壁設(shè)有膨脹槽,壓蓋與筋板相接觸,驢頭銷底部設(shè)有外螺紋,通過螺帽收緊壓蓋,由于反作用力的形成,使驢頭銷受力單向移動(dòng),由于錐度的作用,使襯套進(jìn)行膨脹,膨脹后的襯套外壁與筋板內(nèi)壁相接觸,從而達(dá)到收緊防松的目的;需要拆卸時(shí),卸松螺帽后,由于錐度的作用,使驢頭銷釋放拉力上移,襯套收縮作用,使襯套外壁與筋板內(nèi)壁釋放力的作用,即可將驢頭銷從襯套中取出。

錐套式驢頭銷其基本結(jié)構(gòu)主要由:插銷、襯套、蓋板、螺母、并帽組成,與抽油機(jī)驢頭筋板和游梁筋板配合使用。設(shè)計(jì)原理是在現(xiàn)有的驢頭銷基礎(chǔ)上,將驢頭銷圓柱體改變?yōu)閳A錐體插銷,錐度比例為1:10,插銷設(shè)有上部凸臺(tái),凸臺(tái)設(shè)為非對(duì)稱式,一半為圓形一半為方形,當(dāng)插銷插入襯套時(shí),半圓形朝外放置,方形朝驢頭側(cè)放置,卡在驢頭筋板中,目的是在旋扭鎖緊螺母時(shí)防止插銷在襯套內(nèi)跟轉(zhuǎn),起到定位的作用;底部設(shè)有一凸臺(tái)便于敲擊作用;插銷底部設(shè)有M30外螺紋,可與螺帽配合使用;設(shè)計(jì)加工一個(gè)通孔錐套式襯套,襯套為內(nèi)錐式,錐度比例為1:10,襯套本體的頂部設(shè)有一凸臺(tái),襯套本體的側(cè)壁上設(shè)有一開口張合縫,便于膨脹作用,減小銷孔與插銷之間的間隙;該插銷可分離的與襯套相連接,襯套可貫穿于驢頭筋板和游梁筋板孔中;插銷螺紋上設(shè)有一個(gè)可拆卸固定蓋板,蓋板內(nèi)側(cè)設(shè)有二級(jí)臺(tái)階;以及鎖緊螺母和并帽各一個(gè)與M30外螺紋配合使用。該插銷上凸臺(tái)與該襯套上凸臺(tái)的間距為10毫米,此間距為調(diào)整鎖緊空間。該插銷本體的長(zhǎng)度大于該襯套本體的長(zhǎng)度。該固定蓋板上設(shè)有一二段梯形通孔,配合在驢頭筋板與鎖緊螺母之間使用。

3 錐套式驢頭銷的基本原理

錐套式驢頭銷,無需根據(jù)抽油機(jī)筋板的銷孔磨損程度來單獨(dú)設(shè)計(jì)襯套的尺寸,本內(nèi)錐式襯套為統(tǒng)一尺寸。其基本原理為:當(dāng)驢頭插銷插入襯套緊密配合后,插銷頂部凸臺(tái)的底面與襯套凸臺(tái)的上面留有10mm間距,此間距為調(diào)整鎖緊空間。由于插銷、襯套、筋板之間被牢牢收緊,無間隙,且襯套受力張開后起到鎖緊筋板減小襯套與筋板之間的間隙,起到防松的作用,因此該錐套式驢頭鎖緊裝置有效解決了常規(guī)驢頭銷子的松動(dòng)、異響、偏磨、上竄、驢頭拉歪撕裂等問題,從而消除了抽油機(jī)生產(chǎn)過程中驢頭銷的安全隱患。

4 應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析

改進(jìn)后的錐套式驢頭銷能夠有效解決常規(guī)驢頭銷子的松動(dòng)、銹跡、腐蝕、異響、偏磨、上竄、驢頭拉歪撕裂等問題,消除了抽油機(jī)生產(chǎn)過程中驢頭銷的安全隱患,降低了維修成本和油井的采油時(shí)率,減少油氣產(chǎn)量損失。目前已在我采油廠近10臺(tái)抽油機(jī)中進(jìn)行安裝使用,有效的解決了上述等問題,尤其對(duì)于孔徑變大的銷孔也能夠有效的解決,降低了故障率和維修率,增加的安全運(yùn)行系數(shù),效果顯著,目前沒有出現(xiàn)異常情況。

結(jié)論

抽油機(jī)錐套式驢頭銷的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,此裝置達(dá)到了初期設(shè)計(jì)的目的,能夠利用襯套受力膨脹的原理解決現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中驢頭銷的松動(dòng)、銹蝕、異響、偏磨、震動(dòng)、上竄等問題,防止問題嚴(yán)重化,增加設(shè)備安全系數(shù),提高油井生產(chǎn)時(shí)率,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于操作。但是該裝置還存在一些細(xì)節(jié)的問題,待繼續(xù)改進(jìn)解決。