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1、防止抽油机断裂对策研究摘要：通过对底盘受力分析，找出底盘断裂的成因，对工艺和日常管理模式进行研究，从而为防止底盘断裂进行措施优选以及对设备工作参数的优化起到指导作用关键词：底盘断裂 抽油井管理 检修1.前言 我厂目前在用的变5型，兰8型，克10型、兰州11型和宝鸡11型等抽油机平均役龄达20年以上，由于使用年限长，结构件老化，零部件存在不同程度的磨损和变形，其中部分抽油机使用中发生底盘断、裂的现象，以前只是通过日常的修补和焊接等进行维护，但是维修后又重复发生断裂，特别严重时需要整体更换底盘，不但增加了维修成本，同时影响了油井产能，给设备的管理带来巨大的麻烦。为了搞清楚抽油机底盘断、裂的原因，需
2、要对抽油机底盘受力原理，断裂现状以及管理方式等成因进行分析，找到底盘断裂防治措施，对设备工作参数的优化及日常设备管理起到指导作用。 2.底盘断裂现状描述 根据前期调查情况，经统计目前共有23台抽油机底盘容易发生频繁断裂，其中兰8型2台，华东10型1台，江汉10型1台，克10型19台。断裂部位为支架后腿与减速箱座连接处。 21 基础施工工艺调查：固定抽油机底盘的基础为现场混凝土一次成型浇筑，施工工艺落后，主要表现在基础上平面凹凸不平，固定抽油机底盘的螺栓为预埋件，存在二次浇筑现象且螺栓直径为27mm，强度较低； 2.2 基础使用情况调查：基础使用中整体断裂为若干块，主要表现在基础局部发生沉陷，造
3、成基础局部断裂； 2.3 抽油机管理情况调查： 抽油机的工作参数过高，表现在使用冲次为6-8次/分，油井供采不匹配，存在“大马拉小车”的现象。 抽油机严重不平衡，表现在抽油机实测平衡率65-80，低于抽油机使用的平衡率的指标。 抽油机机杆不同步：表现在光杆抽吸运动与抽油机实际运转不相符，存在“机杆打架”现象，严重时光杆不下悬点失载，抽油机运转时的震动较大。 3.抽油机底盘受力及断裂原因分析 机械结构是由许多零部件按一定功能要求结合起来的整体，称之为结合体，抽油机底盘为“工字钢”结构，与压板之间的结合属于“压结合”，其结合也属于“柔性结合”，当结合部受外加复杂动载荷作用时，其结合面会产生“多自由
4、度”，有阻尼的微幅震动（如变化很小的相对位移和转动），结合部既有弹性又有阻尼，结合部的这种特性对底盘结构产生较大影响，表现为使底盘结构的整体钢度降低，阻尼增加，从而导致底盘结构固有频率降低，振动形态复杂化。 3.1 抽油机底盘受力分析及计算 根据机械动力学原理，结合面上上能量损失为： E=4FF/K(TANK/F*)， 从公式中可以看出，当结合面为面接触，正压力F增大（减小）时，底盘与基础结合面实际接触区域增加（减少），变形减小（增大），当结合面为表面粗糙的点接触时，正压力F增大（减小）时，点接触的区域大（小），在动态激振力的作用下，结合面的变形大（小）。 抽油机底盘悬空，底盘与基础结合面属于
5、点接触，符合上述动力学公式，即当F增大时，底盘变形大。 3.2 基础对底盘的影响 基础断裂或沉陷后使底盘局部处于悬空状态，易发生变形，断裂部位根据悬空点的起点不同，其断裂部位多发自底盘中部即减速箱箱座与底盘焊接的根部，平均断裂形态为520mm的裂纹； 33基础施工工艺对底盘的影响 由于基础上平面凹凸不平使得底盘悬空点增多，底盘受力不均。固定底盘的螺栓二次浇筑后混凝土凝固时间不同，使螺栓易脱出，而且因螺栓选型小强度低易发生断裂，造成底盘固定失效。 3.4 设备管理方式对底盘的影响 由于抽油机供采不协调，冲次高使底盘振荡频次增加，加速底盘断裂； 不平衡使抽油机减速箱峰值扭矩高，设备振动大，整机运行
6、不平稳。 由于结腊、偏磨和油性的改变，使井筒阻力增加，光杆上下运行阻尼增加，严重时造成机杆不同步甚至光杆不下，使悬点失载，抽油机运转振动加剧。 4.抽油机底盘断裂防治措施 抽油机底盘断裂通常是由于底盘“工”钢结构遭受破坏引起的，底盘与压板之间的结合属于“压结合”，当结合部受外加复杂动载荷作用时，其结合面会产生“多自由度”，结合部既有弹性又有阻尼，结合部的这种特性对底盘结构产生较大影响，表现为使底盘结构的整体钢度降低。 4.1维修工艺流程 根据本文的研究成果与思路，对1台抽油机底盘采取什么防治措施应遵循以下步骤： 前期应对井下杆柱进行调查，是否存在偏磨问题，清蜡周期是否合理。通过优化设计杆组合等
7、方法确定合适的机型。若超载，则从管理制度上严格执行，减少生产后期底盘断裂的可能性；根据井筒结蜡程度合理安排清蜡； 安排合理的保养维护周期，及时调整抽油机平衡率，调整底盘水平度，这样可掌握底盘裂防治的主动权，使底盘裂变得可控可预测； 确定供采匹配的工作参数，对冲次高供液能力差的井进行下调，减少底盘受力的频次； 根据基础使用情况，对因施工工艺落后的基础进行更换； 加强日常维护，及时调整底盘水平度在合理范围内使用，对因基础沉陷无法维修的及时进行调整和更换。 4.2 抽油机底盘断裂后维修技术使用情况 2010年作为科研攻关项目在全单位开展了底盘断裂的治理工作。 工作参数优化 根据生产数据，对冲次高，供
8、液差的井进行参数调整，对原机冲次无法下调的设备在保证产量稳定的基础上，安装节能传动装置11台，冲次由原来的6次将为3次，底盘所受激振力降低，底盘变形减小。 平衡率的调整 对因平衡块欠载，无法满足井下载荷的需要，应用液压节能装置10套，提高了平衡率，降低了能耗。克10型抽油机应用节能技术改造，将曲柄平衡方式改变为游梁平衡方式，平衡方式的改变，使得抽油机减速器峰值扭矩降低，结构件的受力点得到优化，抽油机平衡率由原来的80提高到90，整机运行平稳。 井下杆柱的优化和管理方式的改进 首先对底盘断裂的油井进行杆柱配比查询，运用poffice软件重新优化和设计合理的杆柱配比，减小偏磨的几率；其次校核清腊制
9、度，制定合理的热洗周期，降低机杆不同步的概率。 基础维修 对使用条件达不到要求的14套基础进行更新，螺栓采用新的预埋工艺和标准，更新后的基础水平度未超过2mm，满足使用要求。 4.3 维修效果 通过参数优化、平衡调整、改进施工工艺等方法，对23台底盘频繁断裂井进行维修，经过近一年的跟踪，未再次发生断裂，维修后的底盘使用情况良好。 4.4 效益分析 经济效益 对一口底盘断裂井，若使用传统方法治理，有效期最长为1个月，每年平均需维修12次，每次维修占产1.5小时，则按此计算一年的占产时间为18小时，每次维修费用200元，以一年为期，油量以0.5t/d计算，则一口井累积增加生产时率所增加的效益为：1
10、8/24*0.5*800+200=504元 管理效益 根据底盘断裂治理情况，对底盘进行前期预防，通过优化设备工作参数，制定合理清蜡周期，加强日常动态监测并及时调整平衡率，提高日常维护水平和质量，既可防止底盘裂的问题出现，减少维修工作量，又可提高抽油机运转时率，从两方面降低油井生产管理成本。 5.认识 抽油机底盘断裂治理是为了提高设备使用效率，减少维修成本，底盘断裂有单一原因，也有综合因素的影响，因此只有加强日常管理，优化设备运行状态，才能达到节能和延长设备使用寿命的目的。 本文首先从现状查找直接原因，从而逐步找到问题的根本原因，确定其油井合理的工作参数和清蜡周期，根据抽油机使用状况制定合理工作制度，改进施工工艺等。除此之外加强日常的维护保养显得尤为重要，动态设备的运行需要熟练的操作人员日常良好的维修和保养工作，管理人员全面、精准的状态监测和故障分析，以此对设备故障做出预测，掌握防止底盘断、裂等的各种故障预防的主动权。 参考文献 【1】王德俊主编.现代机械强度理论及应用.北京：科学出版社，2003：4069.