抽油機連桿拆裝工具研制與應(yīng)用

楊培倫 馬志強 郭麗莉

摘要：在油田生產(chǎn)開發(fā)過程中使用的常規(guī)設(shè)備是游梁式抽油機。連桿可以將曲柄動能傳遞給抽油機橫船，使抽油機做上下往復(fù)運動。當(dāng)斷塊能量和生產(chǎn)要求發(fā)生變化時，需要調(diào)整抽油機沖程來滿足原油生產(chǎn)的需要。當(dāng)原曲柄銷子損壞時也必須更換曲柄銷子才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。而每次調(diào)整沖程或更換曲柄銷子前都需要先將連桿與曲柄銷子分開。傳統(tǒng)的方法是用繩索捆綁連桿，用人力或者吊車拖拽使連桿與曲柄銷子分離。該方法員工勞動強度高，操作時間長等問題，存在一系列安全隱患。為了徹底解決存在的問題，研制了一種便攜式連桿分開器，能快速、安全的完成連桿分開的操作，既保護了員工的人身安全又避免了因停井時間長導(dǎo)致的井卡生產(chǎn)事故。

關(guān)鍵詞：游梁式抽油機;連桿;組合工具

一、問題的提出

游梁式抽油機是陸地油藏開采中使用最廣泛的設(shè)備。連桿是將曲柄動能傳遞給抽油機橫船，使抽油機做上下往復(fù)運動的重要部件。當(dāng)曲柄銷子磨損嚴(yán)重不能將曲柄動能很好地向下傳遞時，需要更換曲柄銷子才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。當(dāng)斷塊能量或者生產(chǎn)工藝要求發(fā)生變化時，需要調(diào)整抽油機沖程來滿足原油生產(chǎn)的需要。而每次調(diào)整沖程或更換曲柄銷子前都需要先將連桿與曲柄銷子分開。傳統(tǒng)的方法是用繩索捆綁連桿，用人力或者吊車拖拽使連桿與曲柄銷子分離。該方法員工勞動強度高，操作時間長等問題，在實際操作中存在一系列安全隱患。

二、故障現(xiàn)象

連桿與曲柄銷子分離前，員工需將繩鎖穩(wěn)固地套在連桿上。由于操作位置較高，員工易發(fā)生墜落事故。所以每次操作必須按要求佩戴安全帶。用繩子拉連桿時收到很大的阻力，單靠人力卸不下來，經(jīng)常用到斜鐵和大錘。這種操作下，斜鐵容易飛出對人體造成傷害，該操作并不可取。當(dāng)人力不能將連桿與曲柄銷子分開時，需要借用吊車。據(jù)統(tǒng)計，使用吊車時，約有三分之一的幾率導(dǎo)致連桿或者曲柄銷子不同程度的損壞。損壞嚴(yán)重的還需要更換連桿或者曲柄銷子。

三、故障原因

裝配時連桿與曲柄銷子必須緊密配合，造成連桿與曲柄銷子分開困難最根本的原因就是抽油機長期在野外環(huán)境工作，雨水容易積留至連接軸面及軸孔，逐漸形成銹蝕，給拆卸工作制造了很大的阻力。當(dāng)利用斜鐵和大錘時，人站在兩連桿中間的平臺上，由于操作空間小，斜鐵固定不夠穩(wěn)固，用力小起不到拆分作用，用力大加之敲擊位置不精確，斜鐵容易飛出對人身造成傷害。而吊車作用力過大并且作用力方向與連桿分離方向不一致，極易將連桿或者曲柄銷子損壞。傳統(tǒng)的方法借助的是具有破壞作用的沖擊力進行分離，達到了分離的效果，但是其破壞性若控制不好就會造成人身傷害和設(shè)備損壞。第四采油廠油原油普遍為稠油，操作時間長時特別是冬天低溫情況下極易井卡給油井生產(chǎn)造成了較大影響。

四、故障處理

我們首先需要對抽油機設(shè)備進行定期保養(yǎng)外。此外我們還可以從操作方法上尋求解決辦法。制作一套工具達到操作簡便，成本低，通用性強，適用于多種型號抽油機，安全系數(shù)高，操作時間短等效果。

4.1解決思路

考慮到抽油機兩對連桿與曲柄銷子的分開時，連桿的受力方向相反，可以利用螺旋副工作原理，研制一種將連桿與曲柄銷子硬性分開和復(fù)位的工具。

4.2組成及結(jié)構(gòu)特征

連桿分開器由連桿固定卡箍、卡箍與圓管連接固定螺絲、可調(diào)節(jié)距離圓管、伸縮套管、調(diào)節(jié)距離固定螺絲、伸縮套管固定螺母、調(diào)節(jié)螺桿等部件組成。

該連桿分開器的主要工作部位是伸縮套管和調(diào)節(jié)螺桿。調(diào)節(jié)螺桿兩側(cè)分別是梯形右旋螺紋和梯形左旋螺紋。兩側(cè)伸縮套管分別是與之配合的梯形左旋螺紋和梯形右旋螺紋。卡箍將該組合工具固定在兩連桿上，當(dāng)對調(diào)節(jié)螺桿施加外力時，通過螺旋副將扭矩轉(zhuǎn)換為軸向的推力（或拉力），將連桿硬性從曲柄銷子軸套里分開或者拉回。由于伸縮套管與調(diào)節(jié)圓管組合使用可以調(diào)節(jié)成任意長度，故連桿分開器適用于不同型號抽油機的連桿拆卸。考慮到連桿在分開的過程中角度的變化可以導(dǎo)致調(diào)節(jié)螺桿變形損壞，故在卡箍和伸縮套管上置了萬向結(jié)構(gòu)，在操作過程中可自動調(diào)整連桿與調(diào)節(jié)螺桿之間的角度，確保作用力始終沿著調(diào)節(jié)螺桿的軸向方向。

4.3 材質(zhì)

該組合工具中絲杠是主要的受力部件，由于其直徑小，長度長，承受較大的推拉力，為保證工具性能穩(wěn)定，避免彎曲或斷裂，選擇優(yōu)質(zhì)45#中碳鋼進行加工，并且在調(diào)制處理后進行表面淬火，提高螺紋硬度和其他機械性能[1]。

4.4 工作原理

根據(jù)螺紋副原理，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的同時傳遞力。使用該組合工具時，先將兩個固定卡箍分別緊固在抽油機曲柄外側(cè)兩連桿的下側(cè)，測量兩個萬向螺孔之間的距離，根據(jù)調(diào)節(jié)圓管定位螺孔位置計算出伸縮套管兩端之間的距離，將調(diào)節(jié)螺桿的兩端分別旋入伸縮套管中，伸縮套管兩端距離調(diào)整至計算值。再將調(diào)節(jié)圓管與卡箍通過萬向結(jié)構(gòu)固定。順時針施力，工具伸長反之縮短。伸長時將連桿硬性從曲柄銷子軸套里分開，反之將連桿復(fù)位。由于連桿分開器兩端固定在兩側(cè)連桿上，推力（或者拉力）作用同時作用在兩根連桿上，所以該工具可以實現(xiàn)兩側(cè)連桿與曲柄銷子的同時分開與復(fù)位，大大節(jié)約了操作時間。

五、應(yīng)用效果

該連桿分開器研制成功后，在第四采油廠永清采油作業(yè)區(qū)多臺不同型號的抽油機上試驗，取得了良好的收效。用傳統(tǒng)的方法一般需要5～6名員工，平均需要2～3個小時，并且必要時需要吊車配合。采用本組合工具后，每次只需要2名員工，10分鐘就能完成，安裝拆卸快捷，既減輕了員工勞動強度，又提高了工作效率，消除了安全隱患。解決了生產(chǎn)中存在的實際問題，取得了良好的經(jīng)濟效益，具有推廣價值。

1.經(jīng)濟效益

加工費：工具成本2000元/套，一共做了4套，總費用0.8萬元。

增產(chǎn)效益：

全廠每年約有230臺抽油機需要調(diào)沖程、更換曲柄銷子：

每年可節(jié)省230臺 × 2小時=460小時，

平均每口油井日產(chǎn)原油2噸，每噸原油成本0.35萬元：

460小時/24小時/日× 0.35萬元/噸× 2噸=13.4萬元

節(jié)省吊車費用：750元/井次×230井次/年=17.25萬元

年創(chuàng)效：13.4+17.25-0.8=29.85萬元

2.社會效益

該方法大幅降低了抽油機的停井時間，杜絕了井卡現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)效率。降低了員工的勞動強度，降低了員工摔傷、扭傷、砸傷等事件的概率，保護員工的基本權(quán)益。為企業(yè)節(jié)約了一筆可觀的吊車租用費和配件購置費，該部分。

六、技術(shù)創(chuàng)新點

連桿分開器的主要創(chuàng)新點是：一是，利用螺紋副將扭矩轉(zhuǎn)換為對連桿的推力或者拉力。二是，將螺紋副產(chǎn)生的推力或者拉力轉(zhuǎn)移到兩連桿上，使得原本不相干的兩根連桿間產(chǎn)生了作用力和反作用力，兩根連桿同時受力脫出，與每次只分開一組連桿和曲柄銷子相比節(jié)約了一倍的操作時間。

參考文獻：

[1] 成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：

楊培倫，華北油田第四采油廠，采油工，高級技師馬志強，華北油田第四采油廠，采油工，高級技師;郭麗莉，華北油田第四采油廠，技術(shù)員，中級工程師;