游梁式抽油機連桿異響原因分析

何健

（大慶油田裝備制造集團采油裝備制造分公司，黑龍江 大慶 163000）

在油井采油過程中，有超過90%的油井所應(yīng)用的都是游梁式抽油機。在游梁抽油機中，主要包括電動機、減速器、電控箱、游梁等。抽油機中的重要動力來源為電動機，通過電動機帶動減速器轉(zhuǎn)動，有效實現(xiàn)變速，最后將動力傳送到抽油泵中開展抽油工作，對井下儲存油藏的開采工作進行優(yōu)化。但是，由于抽油機長時間的戶外作業(yè)，受到烈日、嚴(yán)寒和風(fēng)沙等諸多環(huán)境因素的影響，抽油機連桿可能出現(xiàn)異響，在運行過程中出現(xiàn)故障。所以相關(guān)企業(yè)需要加強對游梁式抽油機連桿異響的重視，對于其中存在的問題進行分析，并提出有效解決策略。

1 游梁式抽油機工作原理

游梁式抽油機也可以稱為游梁式曲柄平衡抽油機或者梁式抽油機，其中主要包括連桿、曲柄、驢頭、減速箱、游梁、電機、輔助設(shè)備和配電箱等諸多內(nèi)容。在實際運行過程中，通過曲柄桿機構(gòu)和變速箱能夠?qū)㈦妱訖C的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)轶H頭的上下運動，驢頭經(jīng)過抽油桿和光桿能夠帶動抽油泵的柱塞開展上下活動，從而實現(xiàn)有效抽油。游梁式抽油機的特點包括以下幾方面：（1）游梁式抽油機的整體結(jié)構(gòu)較為合理，而且在運行過程中噪音較小，工作穩(wěn)定，操作和維護都相對簡單。（2）在對游梁式抽油機選擇時，工字鋼結(jié)構(gòu)和箱式結(jié)構(gòu)較為常見，這兩種類型的抽油機剛性較高、強度較高，而且具有較強的承載能力。（3）其中減速器應(yīng)用的是雙圓弧齒形齒輪或者人性漸開線，加工精確度較高，承載能力極強，能夠延長機械的使用壽命。（4）驢頭在應(yīng)用過程中主要采用側(cè)轉(zhuǎn)、上掛和上翻等形式。（5）剎車所應(yīng)用的是外抱式結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)用了保險裝置，而且制動迅速、操作靈活，而且在應(yīng)用過程中具有安全性和可靠性。（6）在對底座進行安裝時主要采用的是壓杠連接和地腳螺栓連接兩種方法。

游梁式抽油機主要可以分為兩組類型，分別為常規(guī)游梁式抽油機和異形游梁式抽油機。其中常規(guī)游梁式抽油機屬于四連桿結(jié)構(gòu)，整體結(jié)構(gòu)與天平相似，兩端分別為平衡配重載荷和抽油載荷。對于支架來說如果平衡載荷與抽油載荷所形成的扭矩變化基本相似，那么，在實際應(yīng)用過程中只需要應(yīng)用較小的動力就能夠使抽油機維持穩(wěn)定工作。異形游梁式抽油機中主要包括彎游梁抽油機和雙驢頭抽油機等。異形抽油機主要是以常規(guī)的抽油機為基礎(chǔ)所制造的新型機械，在這一機械結(jié)構(gòu)中，游梁后臂為變徑圓弧狀結(jié)構(gòu)，橫梁和游梁之間所應(yīng)用的是柔性件連接結(jié)構(gòu)，不僅具有常規(guī)游梁式抽油機耐用、簡單和牢靠等特點，同時在性能方面還具有節(jié)能特點。但是，在實際應(yīng)用過程中仍然存在諸多影響因素，會對游梁式抽油機的整體性能造成影響，抽油機異響統(tǒng)計見表1。

表1 常規(guī)游梁式抽油機

2 曲柄銷異響原因和解決策略

2.1 原因分析

游梁式抽油機中最常見的異響就是曲柄銷處異響，而且大多會發(fā)生在新安裝的抽油機上。在工程中所應(yīng)用的通常為雙驢頭抽油機和彎游梁抽油機。新投產(chǎn)的彎游梁抽油機中，經(jīng)常出現(xiàn)曲柄銷異響情況，大部分新投產(chǎn)的抽油機都是由第三方單位所生產(chǎn)和安裝的，所以在安裝過程中可能存在曲柄銷螺母沒有擰緊的情況，導(dǎo)致抽油機在實際應(yīng)用和運行過程中出現(xiàn)異響。雙驢頭型抽油機產(chǎn)生異響通常都是在抽油機應(yīng)用一段時間以后，發(fā)生異響的主要原因就是后驢頭和雙驢頭型抽油機之間應(yīng)用鋼絲繩進行軟連接，雙驢頭型抽油機在實際應(yīng)用過程中，要比彎游梁抽油機的受力更加均勻，在方向轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)中所受的沖擊力相對較小。

2.2 解決策略

彎游梁抽油機如果處于新安裝狀態(tài)，那么，在應(yīng)用前需要對機械進行詳細檢查，了解曲柄銷螺母是否擰緊，如果存在沒有擰緊的情況，需要對螺母進行拆卸，然后用力砸緊曲柄銷，通常情況下，螺母需要旋進270°左右，然后安裝螺母，對電動機進行啟動，能夠?qū)澯瘟撼橛蜋C曲柄銷當(dāng)中存在的異響進行有效解決。如果經(jīng)過處理以后彎游梁抽油機曲柄銷仍然存在異響，那么可能是由于曲柄銷存在滾鍵的情況，或者曲柄銷內(nèi)部的軸套出現(xiàn)損壞，在這樣的情況下，就需要對曲柄銷進行更換，才能夠有效解決異響問題。

3 橫梁銷軸和尾軸異響原因和解決策略

3.1 原因分析

橫梁銷軸產(chǎn)生異響的主要原因為抽油機不平衡或者潤滑油不足，在方向轉(zhuǎn)換過程中，連桿小頭所承受的力突然增大，從而產(chǎn)生異響，異響通常多發(fā)于驢頭位置，也通常發(fā)生在下沖程與上沖程之間過渡的位置。如果游梁式抽油機尾軸出現(xiàn)異響，通常會伴隨橫梁銷軸異響共同出現(xiàn)，造成這一情況的原因主要有兩種，第一種情況是，抽油機在運行過程中出現(xiàn)嚴(yán)重不平衡的情況，第二種情況是尾軸座螺栓未擰緊，從而在抽油機轉(zhuǎn)換方向時發(fā)生響聲。如果游梁式抽油機在運行過程中出現(xiàn)異響的情況，必須及時解決，避免對油田的開采和生產(chǎn)造成不良影響。

3.2 解決策略

在對游梁式抽油煙機進行檢查過程中，需要加強對所有連接部位的檢查，檢測螺栓是否擰緊，如果存在沒有擰緊的情況，應(yīng)該用扳手進行及時解決。還需要針對游梁式抽油機中需要潤滑的位置，加入適量的潤滑油，然后開啟抽油機，如果異響消失則表明，沒有其他的原因?qū)е挛草S異響和橫梁消軸異響。如果抽油機開啟以后仍然存在異響，那么可能是由于抽油機在應(yīng)用過程中存在不平衡的情況所導(dǎo)致的，此時可以應(yīng)用電流法，對抽油機的平衡情況進行檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果對抽油機的平衡進行適當(dāng)增減和調(diào)整，通過這些方法可以對游梁式抽油機中，尾軸異響問題和橫梁銷軸異響問題進行有效解決。

4 減速器異響原因和解決策略

4.1 原因分析

（1）齒輪打齒。在抽油機實際運行過程中，三大軸的齒輪部分是減速器中最重要的部位，能夠有效起到減速作用。齒輪在實際運行和轉(zhuǎn)動過程中，應(yīng)用齒間嚙合作用能夠使抽油機實現(xiàn)連續(xù)運動。在齒輪相互作用和接觸過程中，無法避免地發(fā)生接觸和摩擦。游梁式抽油機在現(xiàn)場施工過程中，可能存在齒輪表面磨損、齒輪斷齒、齒輪接觸疲勞等情況，所以，齒輪打齒可能會導(dǎo)致抽油機在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生異響。

（2）減速器串軸。在減速器運行過程中，大部分的傳動件都需要依賴軸類零件進行運動，而且在運動過程中，需要通過軸承進行載荷。游梁式抽油機，在實際運行過程中受力相對較大，可能會導(dǎo)致軸體與固有的位置發(fā)生偏離，從而產(chǎn)生串軸的情況。當(dāng)前所應(yīng)用的抽油機，大部分的齒輪設(shè)計都是以多路分配載荷為主，人字齒結(jié)構(gòu)是齒形形狀中的主要結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的輸出軸需要通過軸承對中心線方向進行明確定位，在輸出軸上，沿中心線不會對軸承的使用情況產(chǎn)生限制。所以，減速器串軸可能導(dǎo)致抽油機運行過程中出現(xiàn)異響。

（3）軸承損壞。在減速器中對軸承進行合理的應(yīng)用，能夠?qū)C械旋轉(zhuǎn)裝置進行承載，能夠有效降低運動過程中，通過接觸所產(chǎn)生的摩擦作用。輸出軸通過長期運行，受力狀況發(fā)生變化，在交替過程中會增加軸承的損壞程度。通過肉眼就能夠發(fā)現(xiàn)軸承存在不同程度的損壞。所以減速器軸承損壞可能會導(dǎo)致抽油機出現(xiàn)異響。

（4）抽油機嚴(yán)重不平衡。抽油機在運行過程中如果存在不平衡的情況，可能會導(dǎo)致抽油機產(chǎn)生異響，這種情況通常發(fā)生在抽油機轉(zhuǎn)換方向時，能夠聽到抽油機出現(xiàn)“咯噔”響聲。抽井剛開始操作時，可能會出現(xiàn)減速機異響的情況，在工作一段時間以后異響會消失，這一情況出現(xiàn)最主要的原因是井下負(fù)荷較大，抽油機剛進入時，可能導(dǎo)致抽油機出現(xiàn)不平衡的情況。抽油機對井下的液體進行持續(xù)抽取，可能會出現(xiàn)井下供液不足的情況，降低井下荷載，使抽油機逐漸恢復(fù)平衡狀態(tài)，從而使減速器異響問題得到解決。

4.2 解決策略

針對齒輪打齒、軸承破損和串軸等情況進行分析和檢查，需要打開減速器進行檢測和確認(rèn)，根據(jù)結(jié)果進行有針對性的維修工作，對于間抽井需要合理調(diào)整抽啟停機時間，如果磨損情況不嚴(yán)重可以定期加注機械油，在實際加注過程中，要使油面在中間齒以上10cm 左右，同時，回油槽要維持暢通的狀態(tài)。如果存在磨損較為嚴(yán)重的情況，需要及時進行更換齒輪。如果竄軸量過大，則表明齒輪磨損，兩齒輪之間如果存在間隙過大的情況，就需要對減速箱進行更換，避免造成較嚴(yán)重的影響，確保抽油機能夠維持平衡穩(wěn)定狀態(tài)，也避免造成較大的損失。

5 游梁中尾座異響的原因和解決策略

5.1 原因分析

游梁中座可能出現(xiàn)中央軸承損壞的情況。可能由于缺油或者潤滑不足的情況，從而造成軸承損壞，游梁傾斜，如果對這些問題沒有及時發(fā)現(xiàn)，通過長期運行，可能會造成更加嚴(yán)重的損壞和損失，還可能會導(dǎo)致游梁變形。而且如果中央軸承座的前后位置存在頂絲未頂緊的情況，那么，抽油機在實際運行過程中可能會導(dǎo)致游梁發(fā)生偏移，從而出現(xiàn)異響，如果對這一問題不及時進行處理，還有可能會發(fā)生中座固定螺栓斷裂的情況，出現(xiàn)翻機的情況。如果游梁安裝位置不準(zhǔn)確，也可能產(chǎn)生異響。例如，對抽油機工作參數(shù)進行調(diào)整過程中存在操作不當(dāng)?shù)那闆r，可能會導(dǎo)致四連桿機構(gòu)和游梁之間出現(xiàn)形變。

5.2 解決策略

如果發(fā)現(xiàn)軸承中存在異響，可以先將潤滑劑加入其中，然后開啟抽油機。此時，如果異響仍未消失，可以進行進一步的檢查。對中座部位的螺栓和頂絲進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)松動的情況，應(yīng)該及時進行緊固，避免出現(xiàn)翻機的情況。如果在檢測過程中發(fā)現(xiàn)軸承損壞，應(yīng)該及時更換，提高機械設(shè)備的運行效率，提高整體經(jīng)濟效益。

6 抽油機橫梁和連桿整體更換步驟

做好前期拆卸準(zhǔn)備工作，安裝相應(yīng)規(guī)定和流程進行停機處理，并將其停放到相應(yīng)位置，切斷電源，拉緊手剎，掛好減速器制動板。用方卡子對盤根盒進行卡死，然后送來剎車，最后將驢頭負(fù)荷卸下。通過應(yīng)用游梁支撐裝置能夠?qū)χ伍L度進行調(diào)整，有效承載游梁以上部分。應(yīng)用吊車對橫梁總成進行固定，拆卸游梁和尾軸承之間的了解螺栓，對連桿和橫梁進行拆卸，為后續(xù)的更換工作提供便利。然后，做好橫梁和連桿之間連桿銷軸的更換工作，對連接螺栓進行緊固，連接桿軸向運動正常無阻。在對連桿銷進行安裝時，各個連接孔必須要對正。對橫梁和連接桿的總成進行調(diào)試，提高安全性和可靠性。對之前安裝的光桿卡子進行拆卸掉前需要對游梁支撐進行調(diào)整。剎車松開以后要及時安裝鎖塊裝置，對抽油機進行啟動，檢查是否存在松動和異響的情況，如果運行30 分鐘以后仍然維持正常，交接手續(xù)辦理以后可以撤離井場。

7 結(jié)語

總體而言，石油是我國一項重要資源，在對石油進行開采過程中，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該對巡井時間進行合理安排，也需要做好抽油機的檢測工作。對于抽油機中存在的各種異響應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)并解決，需要加強日常的養(yǎng)護，尤其是潤滑工作。除此之外，還需要對螺栓進行定期緊固，盡可能地減少異響的出現(xiàn)。