高原抽油機移機技術應用

李宗明，張子剛，高小明，崔良志，李建樹

（勝利油田分公司勝利采油廠采油三礦，山東 東營 257041）

1 油井作業移機現狀

2009年1月11日從三礦調度了解到全廠、三礦高原抽油機應用都在增加數量。2008年高原抽油機位移和復位發生費用176 370元，是一個不可忽視的數字開支。要想達到高原抽油機迅速、安全、低費用進行位移和復位，是一個高標準的要求。要在保障高原抽油機迅速、安全、低費用的前提下，進行位移和復位，成為擺在設備管理者面前的重要課題。

油井作業移機存在的主要問題：

（1）抽油機前后井場狹小，作業隊通井機不能操作位移或復位，拖拉機沒有足夠的拉力，現場拉不動抽油機的問題。

（2）在用的高原抽油機，絕大部分水泥基礎沒有尾部中心管不能使用倒鏈。即使使用倒鏈使抽油機向后滑動，勞動強度和工作量大，在目前條件下很不適應的問題。

（3）作業架子車不能前、后移動高原抽油機的問題。

（4）通井機、推土機移機存在沒有發現安全隱患時，易造成不安全問題。

（5）由于井場地形復雜，通井機、推土機移機時駕駛員左右駕駛掌握不均勻造成井口偏的問題。

2 高原抽油機位移裝置的研制

2.1 方案確定

根據高原抽油機特點、重量，根據力學分析研究開發高原抽油機位移裝置動力大于其抽油機最大靜摩擦力最為適宜。在水泥基礎上設計一個固定裝置，即在水泥基礎縱向中線后面鎖緊螺栓孔處設計一塊固定鋼板，鎖緊基礎與固定裝置。另外再設計一個移動裝置，以固定裝置的固定鋼板為中心，與固定裝置結合，利用兩個專用設計制造的液壓千斤頂向前或向后移動抽油機。其關鍵是通過選用技術工藝，選用選準材料、專用液壓千斤頂設備動力，使高原抽油機位移裝置達到使用要求。

2.2 計算高原抽油機最大靜摩擦力

在靜摩擦中出現的摩擦力稱為靜摩擦力。當切向外力逐漸增大但兩物體仍保持相對靜止時，靜摩擦力隨著切向外力的增大而增大，但靜摩擦力的增大只能到達某一最大值。當切向外力的大小大于這個最大值時，兩物體將由相對靜止進入相對滑動。靜摩擦力的這個最大值稱為“最大靜摩擦力”。這個極限摩擦力，以 f最大表示。最大靜摩擦力的大小與兩物體接觸面之間的正壓力N成正比。

高原抽油機和基礎導軌的材料是 Q235優質碳素結構鋼，接觸摩擦系數選為μ0＝0.3。目前全廠在用高原抽油機型號八種型號，最重26.5 t，最大靜摩擦力7.94 t。因此，必須設計大于7.94 t動力的高原抽油機移位裝置。

2.3 高原抽油機位移裝置的固定部分的研制

2.3.1 設計

裝置的固定部分是固定在水泥基礎上，它的作用是承受移動裝置向前或向后的拉力和壓力，控制移動裝置左右擺動。具體思路是在水泥基礎縱向中線后面鎖緊螺栓孔處設計一塊 0.94 m×0.18 m的鋼板。對準鎖緊螺栓孔設計0.48 m×0.031 m長方形孔，兩端分別設計一個螺母和一個插座。從鋼板向后面設計兩個 7字型由圓形鋼管與鋼板組成的軛架（承受向后移機（移位作業）作用力），前面設計一個由圓形鋼管與鋼板組成的軛架（承受向前移機（復位開作業井）作用力），在鋼板處用螺絲連接緊固。最后設計T型螺栓，鎖緊基礎與鋼板。

2.3.2 對拉（壓）桿、管進行強度計算校核

為了保證受拉（壓）桿、管在工作時不發生失效，強度條件為σmax≤［σ］，式中σmax為構件內的最大工作應力，［σ］為材料的許用應力。對于等截面拉（壓）桿、管，強度條件σ nmax＝FNmaxA≤［σ］，根據強度條件，在已知拉（壓）桿、管的材料、截面尺寸和所受荷載，對拉（壓）桿、管進行強度計算校核。以下是圓形鋼管的強度效核過程：

已知選用圓形鋼管材料是Q235A優質碳素鋼。在設計手冊中查到抗拉（壓）強度σb＝439 MPa，安全系數n＝1.5。許用應力為［σ］＝σb/n＝439/1.5＝292.67 MPa＝2 984.4145 kg/cm2，已知選用圓形鋼管所受荷載Fmax＝7.94 t＝7 940 kg，外徑￠50 m內徑￠30 mm等截面積A＝（50 mm/2）2×3.14－（30 mm/2）2×3.14＝（5 cm/2）2×3.14－（3 cm/2）2×3.14＝6.25×3.14－2.25×3.14＝19.625－7.065＝12.56 cm2

實際應力σ實＝Fmax/A＝7 940/12.56＝632.16 kg/cm2，632.16 kg/cm2＜2 984.41 kg/cm2，即：σ實＜［σ］。

2.3.3 機械加工各個組件

根據選擇原材料、設計圖紙和進行了材料的強度的校核后，按照標準委托吉元石油科技有限公司機械加工廠加工了固定裝置的各種配件，并進行了驗收合格。

2.4 高原抽油機位移裝置的移動部分的研制

2.4.1 設計

裝置的移動部分是設計兩個定位銷，插在固定裝置插座上，再設計兩個平移管，在平移管上設計間隔11 cm與定位銷子直徑略大的圓孔，這樣用定位銷子把平移管固定在固定裝置上，另外在平移管下面設計兩個支撐座、支撐架，扶正平移管。在平移管前端設計一個油頂座，根據抽油機最大靜摩擦力，選擇兩個臥式10 t液壓千斤頂，把油頂安在油頂座上，頂在抽油機底座工字鋼上，用兩個液壓千斤頂同時加壓，實現移動抽油機。液壓千斤頂行程走完后，卸壓，油頂回縮，再將平移管向前移一個格，加壓向前頂，依次完成。如果抽油機已經偏離中心線，可用兩個千斤頂在移動時調解，若抽油機偏左時，要加快左邊的液壓千斤頂加壓速度，適當減慢右邊的液壓千斤頂的加壓速度，能夠逐漸調正抽油機，達到井口對中率目的，防止井口偏磨。

2.4.2 組裝及整體試驗

在設計機械加工各個配件后，進行了整體組裝。在整體組裝過程中對著設計圖紙、技術指標對每一個組件、尺寸、性能進行了審核合格。

在審核合格后，多次在采油32隊T142－65、采油6隊32129井試驗、改進基本成功。安裝高原移動裝置需要10 min～15 min，移動抽油機需要20 min～30 min，在45 min左右移動到位。

移動抽油機作業時，第一步先摘掉負荷；第二步卸開鎖緊的螺栓和壓板；第三步安裝滾輪與銷軸；第四步安裝固定裝置；第五步安裝移動裝置，用兩個液壓千斤頂同時加壓，實現移動抽油機。

3 推廣位移技術達到及時安全移機、搶開作業井要求

2009年7月24日－8月29日，開始在三口油井作業現場試驗應用獲得成功，避免了外雇推土機發生勞務費。

油井作業時，現場使用高原抽油機移位裝置移機，達到了操作方便、安全、可靠，24 h隨時使高原抽油機移位和復位，進行油井作業或搶開井，使每口井高原抽油機作業時外雇勞務費為零目的。

4 經濟效益分析與預測、推廣應用前景

在統計調查中得知，目前移動抽油機向前或向后移動一次，發生費用1 990元，一個作業井次發生費用3 998元。2006年共發生費用176 370元。該裝置一臺成本7 000元，我們使用兩臺裝置成本14 000元，根據2008年發生的費用，可節省成本162 370元。

5 現場推廣使用結論及建議

小結：通過現場應用高原抽油機移機技術，解決了由于抽油機前后井場狹小不能移機的問題；解決了作業架子車不能移機的問題，避免了通井機、推土機移機時，易造成不安全問題。解決了由于井場地形復雜通井機、推土機移機運動時駕駛員左右掌握不準，造成井口偏的問題。24 h可隨時移機，為采油隊油井作業前、開井前做好準備工作創造了充分有利的條件。

建議：要增加10 t液壓千斤頂的行程達到0.3 m，減少一半移動時間，整個操作時間控制在25 min以下。采油隊在沒有電工上班或天氣不好的情況下，可以達到及時移動高原抽油機。

在平移管前端改裝電動液壓裝置，提高移動速度，達到6 min～7 min移動到位，整個操作時間在20 min以下。