皮帶式抽油機電動機移動輔助裝置的研制與應(yīng)用

楊俊行，孫愛軍，義曉斌，高雙成，陳紅毅

（中國石油化工股份有限公司河南油田分公司采油一廠，河南南陽 474780）

1 問題背景

在油田開發(fā)過程中，如果油井不能依靠油層的天然能量采油，則必須借助機械補充能量[1]的方式進行采油。機械補充能量方式多樣，皮帶式抽油機就是其中的一種，該型抽油機具有沖程長、節(jié)電、系統(tǒng)效率高等諸多優(yōu)點，在河南油田雙河采油管理區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。但在日常維護時發(fā)現(xiàn)，該型抽油機的某些環(huán)節(jié)存在設(shè)計不足，例如電動機滑軌內(nèi)無支點，用撬杠移電機變得非常困難，不僅工序繁瑣而且用時長。根據(jù)雙河采油管區(qū)理生產(chǎn)信息指揮中心統(tǒng)計：“目前管理區(qū)有皮帶式抽油機井63口，更換皮帶平均耗時32.9min/次，其中移動電動機這個操作工序就用時13.3min，約占總用時的40.42%”。因此，提高電動機移動速度成為提升工作效率的必然選擇。

目前，工作中移動電機的方法主要有兩種：①用扳手交替扭動頂絲移動電機。移動時，為解決電動機兩端受力不同步而產(chǎn)生卡阻，需將兩個頂絲分別固定在同側(cè)兩條縱向滑軌上做支點，由于頂絲螺距小且操作空間受限，每次扭動頂絲只能轉(zhuǎn)動45°~60°的角度，移動電機平均耗時14.3min。②用撬杠移動電機。移動時，為防止電動機兩端受力不同步而產(chǎn)生卡阻，需將兩個頂絲分別固定在同側(cè)兩條縱向滑軌上做支點，由于滑軌與頂絲高度差只有3.5cm，每次用撬杠撬動電機只能前移2~3cm，然后再調(diào)整頂絲位置繼續(xù)撬動，移動電機平均耗時12.3min，移動速度也不理想。從以上兩種操作方法看，都具有移動電機工序繁瑣、耗時長、勞動強度大等特點；用撬杠撬動時，撬杠頭部與頂絲前端面接觸面積小，用力撬動時存在打滑傷人等安全隱患。為解決生產(chǎn)難題，消除安全隱患，雙河采油管理區(qū)技術(shù)人員經(jīng)過反復試驗，研制出了皮帶式抽油機電動機移動輔助裝置。

2 技術(shù)分析

2.1 結(jié)構(gòu)

為解決生產(chǎn)難題，節(jié)約生產(chǎn)成本，切實提高員工工作效率，降低勞動強度，消除安全隱患等目標實現(xiàn)，在不對電動機滑軌改造的前提下，突破傳統(tǒng)思維定式，放棄目前移動電機方式，研制出了皮帶式抽油機電動機移動輔助裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。該移動裝置主要由支撐部分、連接部分兩大結(jié)構(gòu)組成。支撐部分由具有正、反梯形螺紋的螺桿（3）、圓管（8、9）及兩個互相垂直的環(huán)形孔（1、2）焊接而成；連接部分由具有正、反梯形螺紋的螺帽（10、11）、U型鉤（4、5、6、7）組成。為方便U型鉤與滑軌、工字鋼連接，焊接時標簽號為“4”與“5”兩個U型鉤開口方向相對放置，標簽號為“6”與“7”的U型鉤開口方向相背放置。

圖1 皮帶型抽油機電動機移動輔助裝置

2.2 工作原理

操作時，利用工具對橫向滑軌、工字鋼進行有效連接，采 用阻力最小的水平推拉方式前后移動電動機。當電動機需要向前移動使皮帶松弛下來時，應(yīng)采用向前推的方式，將標簽號為“7”的U型鉤與電動機橫向滑軌外側(cè)邊的中間部位垂直相接，標簽號為“6”的U型鉤與抽油機底座工字鋼的內(nèi)側(cè)邊垂直相接，用手順時針轉(zhuǎn)動標簽號為“9”的圓管，使兩U型鉤吃緊受力，將小撬杠插入標簽號為“1”或“2”的環(huán)形孔內(nèi)，順時針轉(zhuǎn)動絲杠即可快速將電動機向前移動；當電動機需要向后移動張緊皮帶時，應(yīng)采用向后拉的方式，將標簽號為“5”的U型鉤與電動機橫向滑軌內(nèi)側(cè)邊中間部位垂直相連，標簽號為“4”的U型鉤與抽油機底座工字鋼的外側(cè)邊垂直相接，用手逆時針轉(zhuǎn)動標簽號為“9”的圓管，使兩U型鉤吃緊受力，將小撬杠插入標簽號為“1”或“2”的環(huán)形孔內(nèi)，逆時針轉(zhuǎn)動絲杠即可快速將電動機向后移動并張緊皮帶。

2.3 技術(shù)性能

采用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼制作的電動機移動輔助工具，具有強度高、韌性好的性能；經(jīng)過調(diào)質(zhì)+高頻表面淬火工藝處理[2]，表面硬度可達50~58HRC，具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，綜合機械性能良好。

與傳統(tǒng)移動電動機工具相比，新型電動機移動輔助裝置具有以下結(jié)構(gòu)與技術(shù)優(yōu)勢：①采用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，強度高韌性好。工具制作完成后，表面經(jīng)過調(diào)質(zhì)+高頻表面淬火工藝處理，表面硬度提高，絲桿的韌性與耐磨性能得到提高，適應(yīng)性好。②工具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。由支撐部分與連接部分兩大結(jié)構(gòu)組成，U型鉤分布在螺帽兩側(cè)，不同的開口方向便于與橫向滑軌、底座工字鋼相連接，增加標簽號“9”的圓管避開了電動機內(nèi)側(cè)的狹小操作空間，前移、后退電動機時可以實現(xiàn)皮帶抽外側(cè)同一位置操作，操作安全方便。③新型工具有別于傳統(tǒng)移動電動機工具，支撐桿與螺帽均采用大螺距的梯形螺紋，移動速度快，傳遞動力強，再加上支撐桿的兩端分別采用不同旋向的梯形螺紋，這樣絲桿旋轉(zhuǎn)一圈，電動機移動兩個螺距長度，從而大幅度提高了電動機移動速度，提高了工作效率。④工具的實用性能好，張緊皮帶時，通過逆時針轉(zhuǎn)動標簽號為“9”的圓管，可以直接將皮帶張緊合適，省略了用頂絲張緊皮帶的操作工序，提高了工作效率。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

皮帶式抽油機電動機移動裝置研制成功后，在河南油田分公司采油一廠雙河采油管理區(qū)進行了試用。為驗證工具的實際使用效果，隨機選取了9口皮帶式抽油機，分別利用傳統(tǒng)移動工具和新型移動輔助工具進行對比試驗，結(jié)果如表1所示。

表1 傳統(tǒng)移動工具與新型移動輔助工具用時對比表

通過兩種不同移動方式用時數(shù)據(jù)對比：新型移動輔助工具比傳統(tǒng)移動工具平均每口井每次節(jié)約時間742.6s，折合12.4min，更換油井傳動皮帶平均用時由32.9min/次下降到20.5min/次，效率得到明顯提升；每口油井每天平均產(chǎn)量按2.0t計算，每次加皮帶平均減少占產(chǎn)0.01t，增效明顯。

總結(jié)初步試用效果，皮帶式抽油機電動機移動輔助裝置具有以下優(yōu)點：①工具工藝性能優(yōu)，結(jié)構(gòu)簡單，機械性能好，使用方便。②大幅度提高電動機移到速度，提高工作效率。③節(jié)省操作工序，降低工人勞動強度。④新型工具不再使用撬杠撬動電動機，并解決了操作空間受限問題，消除了安全隱患。

4 結(jié)論

皮帶式抽油機電動機移動輔助裝置有別于傳統(tǒng)移動電動機工具，采用大螺距，正、反扣梯形螺桿作為支撐桿，用U型鉤作為連接部件，采用摩擦阻力最小的水平推拉方式前后移動電動機。通過現(xiàn)場9口皮帶式抽油機試用對比結(jié)果表明：大幅提高了電動機移動速度，提升了工作效率；節(jié)省操作工序，降低工人勞動強度；解決操作空間受限問題，消除安全隱患。適用于皮帶式抽油機井更換電動機傳動皮帶的場合，具有較高的推廣價值和應(yīng)用前景。