抽油机设备优化应用与管理维护

王新期，杨军，朱安江，陈其亮，钱勇

中国石油新疆油田公司第二采油厂（新疆克拉玛依834008）

抽油机设备优化应用与管理维护

王新期，杨军，朱安江，陈其亮，钱勇

中国石油新疆油田公司第二采油厂（新疆克拉玛依834008）

抽油机是目前油田使用最多的一种机械采油设备，抽油机在运转过程中，由于多种原因，在应用现场存在无法快速读取减速器机油液位值、呼吸阀易堵死漏机油、高频率出现磨毛辫子故障、调参时电机皮带轮易与衬套粘连、光杆掉入井里跑油等系列问题。通过分析研究，对抽油机的减速箱、呼吸阀、毛辫子、皮带轮、光杆等重要部件进行优化改进，并对抽油机的维护管理提出建议，解决了系列问题，促进了抽油机正常运转，减少了抽油机的故障率，提高了抽油机的运转时率，提高了油田的经济效益。关键词 抽油机；机械采油；设备维护；设备优化

机械采油目前绝大部分仍然采用的是传统的抽油机开采，但是，在开采的过程中，随着油田的后期开采和地层能量的递减，由于受到设备技术以及操作技术的限制，导致大部分的机械能量都消散在机械运动的过程之中，如果做好设备和操作技术的研究，将可以提升设备的利用效率，节省大笔的费用［1］。

通过对现场抽油机设备的某些部件、部位进行优化与改进，运用研究成果，不仅提高了工人的工作效率，还为单位节约了生产成本，有利于保护环境，获得了良好的经济效果。

1 抽油机设备优化与应用

1.1 减速箱多功能机油液位计的研制与应用

减速器作为抽油机的核心装置，其运转状况直接与抽油机工作状态相关。根据设备管理要求，减速器机油液位值保持在1/3～2/3范围内为合理液位，目前液位读取操作为以下6步：停机、刹车、断电、硬质固定、系安全带上抽油机、起减速器顶盖后读取。抽油机存在耗时长、效率低、安全隐患等问题，同时减速器液位值监测不便，无法及时有效确认抽油机减速箱工作状态。调查了油田现场各类抽油机型的减速器液位读取效率，统计如表1所示。

表1 各类抽油机型减速器液位值读取效率统计（改进前）

为改变现状，对减速器机油孔的结构和大小进行全面分析，根据抽油机减速器旁边机油孔以及丝扣的尺寸大小，利用连通器原理做了一个U形的外部连接，放油孔连接的中间部分用透明软管连接，可以实时查看机油液位，U形连接的下端做了一个可以取机油样的装置，这样既可以读取机油液位，又能进行机油取样，达到直观读取和快速取减速器机油的目的。液位计的加工实物图如图1所示。

减速器液位计安装后，通过停机、刹车操作后，近距离直接读取了减速箱机油的液位值，30s后8型抽油机即可恢复正常运行。

此外，考虑到每季度的机油取样化验工作量，该液位计还兼具机油取样功能，通过打开下部阀门即可取样，简化了机油取样操作步骤。对各类抽油机型减速器均安装了此类液位计，并对安装后的效果进行了统计，如表2所示。

表2 各类抽油机型减速器液位值读取效率统计（改进后）

通过对比分析表1和表2数据，3型～14型抽油机减速器机油液位值的读取时间，以前的操作方法平均耗时14.5min，通过新研制的减速器液位计读取，平均耗时仅0.6min即可恢复抽油机正常运行。

1.2 抽油机减速箱呼吸阀装置的改进

抽油机减速箱呼吸阀是抽油机核心装置——减速箱的呼吸通道，其畅通与否直接影响减速箱内部运转及机油漏油情况。根据设备管理要求，减速箱呼吸阀要保持长期畅通，周围不漏机油，目前的减速箱呼吸阀没有达到这个要求，呼吸阀的呼吸孔很小，经过野外风沙的影响，经常造成堵死无法呼吸，周围漏机油的现象比较严重，严重影响减速箱的正常工作。

根据减速箱呼吸阀盖板的尺寸大小，利用工业常用的烟囱原理做一个大小合适的圆形筒状开口和倒扣式的筒状伞帽，两者之间有4个焊接点，既能保证连接牢固，又能保证呼吸孔道大而畅通。呼吸阀加工原理图和实物图如图2、图3所示。

图1 减速箱多功能机油液位计实物图

图2 呼吸阀加工原理图

通过现场试验，共计10口井安装了该呼吸阀装置，经过几个月的跟踪观察，未发现呼吸阀呼吸孔道堵死和减速箱漏机油现象，减速箱运转也很正常，效果非常好，值得推广。

1.3 消除抽油机驴头磨毛辫子的故障

3型抽油机在设计出厂的时候，就存在驴头的挂轮不太合理，如果底座基础稍微有点歪斜，就容易造成抽油机的驴头边缘磨毛鞭子。通过调查统计305台3型抽油机，现在这种抽油机磨毛辫子的井有6口，2015年有4口。随着时间的推移，可以看出故障率呈上升趋势。针对这种情况进行了调查、统计和分析，发现造成抽油机驴头边缘磨毛辫子的末端因素有很多，其中主要的几大因素是挂轮直径不合适、底座基础不水平、没有安装好、毛辫子材质差等因素。为此，对挂轮的直径进行改良，如设计原理图4和实物图5所示。

对出现故障的井全部整改完成后，通过跟踪调查现场情况，检查抽油机挂轮安装的质量及运行情况，发现抽油机运转正常。

图3 呼吸阀实物图

图4 挂轮设计原理图

图5 挂轮实物图

1.4 开槽皮带轮的研制与应用

随着每年调参的井不断增多，电机皮带轮与衬套出现粘连的概率加大，严重影响调参工作，而且在拔电机皮带轮的过程中，皮带轮拔坏的现象时有发生，给单位造成了很大的经济损失。同时在拆卸皮带轮的时候，由于粘连比较严重，拆卸费时费力，容易造成机械伤害。针对上述问题，研制了开槽皮带轮，以降低皮带轮拔不下来的概率。

开槽皮带轮是在原有老式皮带轮的基础上进行的改进，通过对皮带轮的内孔对称开4个8mm× 8mm的槽（图6），使得在皮带轮内侧的生锈面形成一个断面，减少生锈面积，从而粘连面积也大大降低。在拆卸的过程中，如果一个断面拆卸松动，就会带动另外三个断面开始松动，从而降低了皮带轮与电机衬套之间的粘连发生率，使得拆卸电机皮带轮变得轻松。

图6 开槽皮带轮机械制作图

开槽皮带轮没有改变原有皮带轮的大小和强度，通过内孔开小槽的方式，减少皮带轮与电机轴之间的锈蚀面的增大，形成了4条锈蚀面的阻断线，降低了粘连性。开槽皮带轮安装后，在抽油机调参过程中，可以轻松拆卸和安装，给调参工作带来了很多便利，同时也降低了停机生产时间，提高了生产效率。

在现场检验过程中，对需要调参的12口井进行了更换皮带轮实际操作检验，在拆卸过程中，明显感觉到拆卸轻松，费时少，没有出现拆卸不下来的情况。

1.5 防止光杆掉入井里的方法

抽油机光杆在长期往复抽汲运动过程中，受弯曲应力与光杆卡子处的应力集中交互作用，在光杆高应力点往往产生细微裂纹。在脉动载荷作用下，裂纹反复开、合，沿应力轴线垂直平面方向生长，直至剩余材料不足以支持载荷而发生断裂，断裂后的光杆会落入井中，造成井场跑油，增加修井作业难度，影响产量，严重污染环境。为了防止光杆断脱这种现象的发生，在离悬绳器下端面10cm处，打一个备用光杆卡子，这样可以防止因光杆断脱而掉入井里的事故发生。这种防止光杆调入井中的方法简单、有效、可行，材料购买容易，安装方便。它运用于各油田抽油机井后，实践效果非常显著，可以达到企业安全管理的要求，还可以减少产量损失和修井费用，减少环境污染。

2 抽油机设备的管理维护及发展趋势

2.1 抽油机设备的管理

在进行抽油机设备管理中，要维护设备的正常运转，需要认真做好以下几点。

1）确保抽油机设备正常运转。通过每天巡检、每月一级保养、每半年二级保养的开展，使抽油机设备处在一个良好的状态，保证抽油机设备的正常运转［2］。

2）精细设备管理，要把以维护为主，修理为辅的精细设备管理观念带入到工作当中，防止轻管理、轻保养，重使用的错误观念，要建立设备档案和设备管理规定，有效避免工作的盲目性。

3）异常设备管理。异常设备管理就是要跟踪管理好重点抽油机设备，设备管理人员要掌握宏观控制方法，也就是在管理中掌握和控制抽油机井的运行动态。对重点异常井要建立跟踪管理制度，如超负荷井、机型偏小井、有异常响声的设备要重点跟踪［2］。

4）抽油机再利用，是由于新井投产，下泵深度的变化，原来运行的抽油机需要换机型，换下来的旧抽油机还可以再利用。

2.2 抽油机的维护保养

通过了解设备的运行情况，对设备运转记录、工作记录进行分析，再根据设备的情况进行维护保养。在新疆油田上运转的抽油机，由于野外温差很大，使设备的零部件容易损坏，难以保证抽油机正常的运行。因此，除了设备的日常维护工作之外，应加强设备的巡检次数，及时发现问题，及时解决。

在巡检抽油机井时，要听抽油机在运转过程中有无异常响声，停机后，再用扳手或管钳对设备的零件进行检查，查看螺栓的连接是否紧密，如果螺栓出现松动，就需要及时地进行紧固；对减速箱、轴承等关键部位进行检查，查看是否有零部件旷动；查看减速箱是否出现漏油，有无异常振动的情况；查看曲柄销的冕形螺帽有无松动的迹象，游梁式抽油机曲柄的平衡块是否发生位移等［3］。

2.3 抽油机设备的发展趋势

20世纪80、90年代的抽油机系统效率低、能耗高，现场使用耗电量大，所以发展研制节能抽油机、数字化、智能化抽油机对油田生产具有重要意义。数字化、智能化抽油机可以自动采集信息和自动控制，它能够实现对抽油机运转状态、工作参数的远程监测，节约成本。

针对油田开发现状，为满足数字化油田发展建设的需要，抽油机要向高效率、低能耗、智能化方向发展。因此需要研制出具有长冲程、自动精准调参、远程控制、智能优化控制的抽油机设备，对低渗透等供液严重不足的油井，应着重于抽油机智能间抽功能的研究，对于供液能力较强的油井，应着重发展长冲程低冲次抽油机的研究［4-5］。

摄影/杨姝

3 结论

1）通过在减速器侧部加装液位计，简化操作步骤，减少读取耗时，实现减速器机油液位值有效监测，杜绝因液位过高过低导致的设备非正常工作。

2）安装的呼吸阀装置，能够降低呼吸阀周围漏机油的现象，确保抽油机减速箱能长期在野外风沙、雨水等恶劣条件下正常工作。

3）通过改进抽油机驴头挂轮，使抽油机驴头磨毛辫子的情况得到了明显改善，促进了抽油机的正常运转。

4）开槽皮带轮使用，使在调参过程中更换皮带轮方便，节约了时间。

5）通过使用防止光杆掉入井里的方法，有效避免了光杆因断裂落入井中，避免了井口跑油现象的发生，减少环境污染和产量损失，降低了后期修井作业难度。

6）为满足数字化油田发展建设的需要，抽油机设备将朝着智能化、自动化、数字化的方向发展。

［1］贾波.规范化管理抽油机提高设备运行效益［J］.中国石油和化工标准与质量，2010，30（9）：210.

［2］刘强.抽油机设备规范化管理［J］.油田地面工程，2005，24（11）：59.

［3］张发.浅谈抽油机设备的维护与保养［J］.化学工程与装备，2014（2）：117-118，126.

［4］金钟辉，彭勇，费凡，等.数字化抽油机技术现状和发展趋势［J］.石油机械，2014，42（2）：65-68.

［5］濮新宏，雷钧.新型数字化抽油机的特点及应用［J］.石油工业技术监督，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，主要从事机械采油设备维护工作。