磁驱动技术在抽油机防偏磨装置中的应用

汪洋

摘要：抽油杆在经过一段时间的工作后，不仅油管会产生一定程度的磨损，而且还会发生变形，在严重时还可能会出现磨透、磨断等现象。因此为了能够更好的保证抽油杆的使用性能，还需要采用防偏磨技术来对其进行保护，其中防偏磨装置磁驱动技术的应用能够更好的解决这一问题，并且在实际应用中也表现出了非常好的效果。因此也被人们广泛接受和认可。本文主要对抽油机防偏磨装置磁驱动技术的工作原理以及具体应用进行了详细的分析说明。

关键词：抽油杆；防偏磨；磁驱动；应用原理；技术参数

中图分类号：TE93文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（B）-00

1. 抽油杆防偏磨装置简介

油井在工作的过程中，抽油杆会受到结构、制造以及安装等条件的限制，在使用时常常会出现严重的磨损现象，这样不仅会影响到抽油杆的使用寿命，还会影响到油井的正常工作。因此，在油田的油井上普遍都安装了防偏磨装置驱动技术来防止偏磨现象的发生。以往通常都会采用有撞击式、拉线式以及压差油杆旋转器等方式来进行保护。撞击式抽油杆旋转器主要是通过抽油杆在进行工作时所产生的反复运动，在摆杆处产生的作用力而降低油杆的旋转，组合拉线式旋转器是通过拉线连接在抽油机上，抽油机在工作时的摆杆就会使抽油杆进行转动，而压差式的抽油杆旋转器主要是利用抽油杆的往复运动来将套内的压力转化为机械旋转。这几种旋转器在应用过程中也都可以进行防偏磨的保护，然而也有着很大的缺点，其中撞击式抽油杆旋转器在工作时会产生很大的噪音，并且安装在悬绳器上的钢丝较长，很容易受到人为的破坏，拉线式旋转器的使用寿命相对较低，并且出现故障的几率也相对较大。压差式抽油杆旋转器也有着很大的使用条件限制，这也是影响抽油杆防偏磨保护中存在的普遍问题。

2. 磁驱动技术简介

（1）磁驱动技术中对于磁铁的利用可以产生磁场的物体或者材质，这样就有着永久性的磁场，而磁铁的磁性也是由很小的晶格来构成的，每个小的晶格都有着各自的特点，它们会围绕着一个轴心的环形电流运动，并且每个轴心都是相同的。这样不同的环形电流就会形成不同的小的磁体，这些小的磁体在叠加后还会形成较大的磁铁，从而产生能量较大的磁场。

（2）磁动力驱动技术。磁动力驱动技术需要通过永磁体来加以实现，永磁体是一种具有恒定磁场的天然材料，很多永磁铁不仅是铁氧体，还包括了钴镍合金以及铁稀土等各种具有磁性的材料，并且这些材料也都是较为常见的，在磁性上也相对较强，经过磁化后，本身具有的磁性效果也不会消失。磁动力驱动技术可以利用永磁铁的磁力来实现力的无距离传递，这种技术的应用也是目前最为先进的技术之一，通过现代磁学理论，利用永磁材料所产生的磁力能够更好的实现无接触的力的传递，这样在油田油杆的防偏磨技术上也有着非常明显的优势，但目前这种技术的应用存在着一定的问题和不足，还需要我们进一步加以改进和完善。

3. 抽油机防偏磨装置磁驱动技术的原理和具体应用

3.1 磁驱动技术的工作原理

抽油杆防偏磨装置中出列永磁铁外，还要在悬绳器的外部上连接一块圆形的永磁铁托盘块，同时，托盘需要能够调整，并且托盘内还要固定一块圆形的永磁铁，这样一块永磁铁的N极和另一块永磁铁的S极就会形成连接，在悬梁器经过改造后，内部还要添加一套蜗轮蜗杆机构并使用蜗轮和抽油杆来进行配合，这样才能够使防偏磨装置磁驱动技术能够发挥其作用效果。

而在抽油机驴头提升到最高时，圆形的永磁铁就会靠的越近，这样两块圆形磁铁之间就会形成斥力，在经过测试后，圆形永磁铁的直径多为80mm并且厚度要达到15mm，在两端的工作距离也要控制在一定的范围内，当产生蜗杆转力时，涡轮蜗杆的模数要在2.5左右，并且齿轮数要控制在48。这样在经过受力效果后，长的蜗杆就会转变为大的力矩，而转动的过程中，涡轮和抽油杆也会相应的转换角度，这样就可以有效保护抽油杆工作时所产生的摩擦。

3.2抽油机防偏磨装置磁驱动装置结构及参数

抽油机防偏磨装置驱动技术利用磁驱动的工作原理解决了抽油机户外作业不便用电驱动的难题，利用磁铁同性之间的斥力使蜗轮蜗杆机构转动，从而蜗轮带着抽油杆旋转。

3.2.1磁驱动技术结构

“抽油机防偏磨装置磁驱动技术” 是在蜗杆轴的轴头装配了一个带有超越离合器的推杆。在推杆的另一端和抽油机扇形摆杆上分别设计了一个在x、y、z方向位置可调的圆形永磁铁托盘。当抽油机扇形摆杆摆动到上点时，推杆与扇形摆杆上的圆形磁铁的圆心恰好在同一条直线上，磁铁同性之间的斥力使蜗杆轴的推杆按顺时针转动，同时蜗杆也随之转动，从而蜗轮带着抽油杆转动。当抽油机扇形摆杆反方向摆动时，蜗杆轴推杆的超越离合器及扭簧使推杆复位。周而复始的上述运动就使抽油杆在直线往复运动的同时，附加了一个缓慢的转动。

3.2.2抽油机防偏磨装置驱动改进技术主要参数

蜗杆轴推杆转动角度： 10°～20°

蜗杆轴推杆转动力矩： 25NM～ 34NM

圆形永磁铁托盘可调行程X ×Y ×Z ：80×80×150 mm

两圆形磁铁相对端面工作距： 10～ 18mm

抽油杆直线往复运动周期：15～20 s

4.抽油机防偏磨装置磁驱动技术试验

4.1抽油机防偏磨装置驱动力矩

现场实测力矩

1号油井：蜗杆轴推杆转动力矩： 25NM

2号油井：蜗杆轴推杆转动力矩： 34NM

3号油井：蜗杆轴推杆转动力矩： 40NM

4.2抽油机防偏磨装置驱动转角

现场实测转动角度

1号油井：蜗杆轴推杆转动角度：10°

2号油井：蜗杆轴推杆转动角度：10°

3号油井：蜗杆轴推杆转动角度：20°

4.3抽油机防偏磨装置磁驱动技术运动计算试验内容及结果：

蜗杆轴推杆转动角度： 10°

蜗杆轴推杆转动力矩： 34NM

抽油杆直线往复运动周期： 15s

抽油杆转动周期： 7.2h/r

抽油杆转动周期7.2h/r=（360°÷10°）×15s×48÷3600

通过以上试验结果，充分展示了抽油机防偏磨装置磁驱动技术的成功研制。抽油机防偏磨装置磁驱动技术已成功推广应用在现实的油田当中。

5 .结语

对抽油机防偏磨装置磁驱动技术的研究目前已经取得了一定的成果，但还需要我们进一步的加以改进和完善，只有这样才能够更好的提高抽油机防偏磨磁驱动技术的应用质量。

参考文献

[1]李凯岭.机械制造工艺学.【M】山东：山东科学技术出版社，2005

[2]钮平章.数控加工生产性实训.【M】北京：冶金工业出版社，2010

[3] 孙军. 抽油机井抽油杆柱旋转工艺技术初探[J]. 钻采工艺. 2002（03）

[4] 张安德，李鹏，肖月杰，谭吉斌，初明航. 抽油机偏磨井杆柱受力及偏磨原因的探讨[J]. 石油钻探技术. 2004（06）