游梁式抽油機(jī)連桿異響原因分析與解決措施

李旭東，李乃師，李清峰，王 亮，李慶春

（長慶油田分公司第六采油廠，陜西榆林 718606）

0 引言

長慶油田地處鄂爾多斯盆地，主要橫跨陜西、甘肅、寧夏和內(nèi)蒙古等地區(qū)，油藏主要為低滲透型。長慶油田分公司第六采油廠地處陜西榆林地區(qū)，是典型的黃土高原地勢，其工作區(qū)域油井主要采用游梁式抽油機(jī)采油。抽油機(jī)長期處于戶外作業(yè)，受到風(fēng)沙、烈日、嚴(yán)寒等環(huán)境因素影響，隨著時(shí)間推移，抽油機(jī)會(huì)出現(xiàn)一些故障，其中，抽油機(jī)連桿異響是最主要的故障。造成游梁式抽油機(jī)連桿異響的原因較多，例如，連接螺栓松動(dòng)、連桿銷軸缺少潤滑油、減速器串軸，以及更為嚴(yán)重的斷軸。如果問題得不到及時(shí)處理，將會(huì)影響采油機(jī)正常工作，甚至損壞機(jī)器。因此，必須重視游梁式抽油機(jī)連桿異響問題。本文結(jié)合第六采油廠實(shí)際問題，提出解決措施。

1 游梁式抽油機(jī)工作原理

游梁式抽油機(jī)主要由驢頭、游梁、連桿、曲柄、減速箱、電機(jī)、配電箱和輔助設(shè)備組成。電機(jī)供給動(dòng)力，經(jīng)減速器將電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)變?yōu)槌橛蜋C(jī)曲柄的低速轉(zhuǎn)動(dòng)，由曲柄—連桿—游梁機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)槌橛蜋C(jī)驢頭的上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)懸繩器總成帶動(dòng)深井泵工作。游梁式抽油機(jī)的主要部件有：提供動(dòng)力的電機(jī)，傳遞動(dòng)力并降低速度的減速器，傳遞動(dòng)力并將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成往復(fù)運(yùn)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)（曲柄、連桿、游梁、機(jī)架），傳遞動(dòng)力并保證光桿做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的驢頭及懸繩器總成，使抽油機(jī)能停留在任意位置的剎車裝置，以及為使動(dòng)力機(jī)能在一個(gè)較小的負(fù)載變化范圍內(nèi)工作的平衡裝置等。通過以上機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)作業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)井下采油。

通過分析統(tǒng)計(jì)，游梁式抽油機(jī)連桿銷軸磨損是產(chǎn)生連桿異響的主要原因。學(xué)莊作業(yè)區(qū)33.3%的抽油機(jī)異響由連桿銷軸磨損造成（表1）。

2 連桿異響原因分析

連桿銷、連桿上接頭（連桿銷孔）、橫梁體耳座孔連接套相互獨(dú)立，部分組成如圖1所示。由于原設(shè)計(jì)連桿銷軸無潤滑油加注系統(tǒng)，或加注潤滑效率低，連桿銷軸孔（連桿與橫梁孔）在長期承受交變載荷作用下，與連桿銷硬接觸摩擦，容易出現(xiàn)磨損，如圖2所示。使連桿銷直徑變小，孔徑變大，導(dǎo)致連桿連接結(jié)構(gòu)在上下?lián)Q向負(fù)載載荷發(fā)生變化時(shí)出現(xiàn)擺動(dòng)和撞擊異響。

表1 學(xué)莊作業(yè)區(qū)抽油機(jī)異響統(tǒng)計(jì)

圖1 原連桿銷軸結(jié)構(gòu)

3 解決措施

改進(jìn)連桿銷軸結(jié)構(gòu)，如圖3所示。在連桿銷軸上加工潤滑油儲(chǔ)油槽，新增潤滑系統(tǒng)，安裝時(shí)加注潤滑油。使得連桿在上下運(yùn)動(dòng)過程中，連桿銷軸與連桿上接頭和橫梁銷孔之間得到良好潤滑，有效解決兩者之間互相磨損的問題，避免連桿與橫梁之間連接部位異響，延長連桿、連桿銷和橫梁體的使用壽命。

圖2 原連桿銷軸磨損

4 抽油機(jī)橫梁、連桿整體更換步驟

（1）做好拆卸橫梁總成前期準(zhǔn)備工作。

（2）按操作規(guī)程進(jìn)行停機(jī)，將抽油機(jī)停到便于操作位置，拉緊剎車切斷電源，掛好減速器制動(dòng)板。

（3）在盤根盒處用方卡子將光桿卡死，然后松剎車，盤皮帶輪，最后卸去驢頭負(fù)荷。

（4）通過游梁支撐裝置調(diào)整好支撐長度，承載游梁以上部分。

（5）利用吊車安全固定橫梁總成，拆卸尾軸承與游梁連接螺栓，吊下橫梁及連桿總成，以便更換。

（6）更換橫梁與連桿連接的連桿銷軸，緊固連接螺栓，連桿軸向擺動(dòng)正常無卡阻。安裝連桿銷時(shí)，各連接孔自然對正。

（7）安裝調(diào)試橫梁與連桿總成，達(dá)到安全可靠。

（8）拆卸掉之前安裝的光桿卡子，調(diào)整游梁支撐。

（9）松開剎車及鎖塊裝置，啟動(dòng)抽油機(jī)，檢查是否有異響、松動(dòng)等現(xiàn)象。

（10）運(yùn)轉(zhuǎn)30 min一切正常后，辦理交接手續(xù)后方可撤離井場。

圖3 改進(jìn)后連桿銷軸

5 應(yīng)用效果

2019年，改進(jìn)應(yīng)用于學(xué)莊作業(yè)區(qū)胡77-52、胡77-53、胡77-55、胡31-28和胡30-28等5臺(tái)抽油機(jī)，有效消除異響，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。抽油機(jī)橫梁連桿改進(jìn)費(fèi)用0.362萬元/臺(tái)，抽油機(jī)橫梁連桿總成購置費(fèi)用1.85萬元/臺(tái)，節(jié)省費(fèi)用1.488萬元/臺(tái)。同時(shí)降低了因抽油機(jī)異響帶來的維護(hù)工作，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，大大節(jié)省了人工成本。

6 結(jié)論

游梁式抽油機(jī)在上下?lián)Q向過程中，連桿連接處存在周期性推、拉交變載荷工況。原連桿銷軸與連桿頭銷孔無潤滑作用，造成連桿在運(yùn)動(dòng)過程中，產(chǎn)生交變應(yīng)力的情況下處于長期干磨狀態(tài)，導(dǎo)致連桿銷孔磨損孔徑變大甚至損壞，最終引發(fā)抽油機(jī)整機(jī)振動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)異常。改進(jìn)后的連桿銷軸結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)，解決磨損問題，減小橫梁與連桿的沖擊振動(dòng)和異常響聲，應(yīng)用效果顯著，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用，值得推廣應(yīng)用。