抽油機(jī)調(diào)偏作業(yè)安全操作的探索實(shí)踐

宮艷紅 喬志學(xué) 王鵬 胡豐山 裘瑞杰

（中國(guó)石油大港油田公司第三采油廠）

1 概述

抽油機(jī)作為油田開發(fā)機(jī)械舉升的重要設(shè)備之一，其應(yīng)用占機(jī)械采油井80%以上。目前隨著地下水位的下降，地面下沉或地陷形成了漏斗區(qū)[1-3]。使地面上的抽油機(jī)設(shè)備受地面沉降影響發(fā)生明顯的位置偏移，從而引發(fā)抽油機(jī)驢頭、光桿與油井井口不對(duì)中，形成毛辮子偏磨、盤根盒偏磨、桿管偏磨的生產(chǎn)現(xiàn)象，長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致毛辮子斷裂、盤根盒漏失、桿管斷脫，其故障整改過程中增加員工現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量，增加安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[4]。目前針對(duì)偏移量較小的抽油機(jī)多采用中軸頂絲的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)校正，而對(duì)于偏移量大的抽油機(jī)來說，調(diào)整工作量和強(qiáng)度巨大，效果較差。陳旭[5]提出的毛辮子調(diào)整二次選用裝置有效解決毛辮子長(zhǎng)期偏載運(yùn)行造成的損壞及設(shè)備隱患。楊澤鑫[6]發(fā)明的偏磨預(yù)防技術(shù)可有效避免桿管失穩(wěn)狀況，延長(zhǎng)桿管工作時(shí)間。張國(guó)棟等[7]人研制的防偏磨、防漏油可調(diào)節(jié)盤根盒通過在調(diào)節(jié)座內(nèi)腔裝彈簧、座體與調(diào)節(jié)座之間硅膠墊鏈接等方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)擰緊壓帽，自動(dòng)調(diào)節(jié)光桿和密封圈間隙，取得了明顯的安全操作和環(huán)保效果。鄒洪超[8]研制頂舉抽油機(jī)專用裝置，用于解決機(jī)采井校正井口對(duì)中時(shí)，井口和光桿誤差偏量大，移動(dòng)抽油機(jī)校正位移大，操作困難的問題，該裝置增加千斤頂大活塞端頭和抽油機(jī)底座角鋼的接觸面積，增加穩(wěn)定性，消除接觸間隙，提高千斤頂操作的安全性。李林[9]應(yīng)用臥式液壓千斤頂通過抽油機(jī)水泥基礎(chǔ)吊環(huán)作為千斤頂?shù)闹c(diǎn)，對(duì)6臺(tái)抽油機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)施工，成功率100%，使操作更加安全可靠，減少占產(chǎn)。近年來，張國(guó)強(qiáng)、宮艷紅等人發(fā)明了抽油機(jī)調(diào)偏裝置[10]，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用由底板、定位螺栓、定位塊、受力背板、防脫卡子、定位孔組成的調(diào)偏裝置后，通過對(duì)抽油機(jī)底盤進(jìn)行調(diào)整，使調(diào)偏時(shí)間由136 min降至62.2 min，既滿足了油井時(shí)率增產(chǎn)的需要，又解決了抽油機(jī)偏磨的問題，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)的雙贏。

2 抽油機(jī)調(diào)偏機(jī)理

2.1 抽油機(jī)調(diào)偏裝置的結(jié)構(gòu)

調(diào)偏裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)提供了固定支撐點(diǎn)和受力點(diǎn)，預(yù)防了千斤頂?shù)幕摚饕傻装?、定位螺栓、定位塊、受力背板、防脫卡子、定位孔組成。

調(diào)偏裝置的底板為長(zhǎng)方形鋼板，厚度為20 mm，長(zhǎng)度為450 mm，在長(zhǎng)度方向上均布3個(gè)直徑相同的定位孔；定位螺絲為卡擋式螺栓，螺栓底部為正方體結(jié)構(gòu)的定位塊，長(zhǎng)寬高均為9 mm，其上有螺紋螺桿，頂端有配套螺母，定位螺栓通過定位孔貫穿底板；受力背板由一個(gè)長(zhǎng)方形鋼板和兩個(gè)角形鋼板焊接而成，厚度均為20 mm，高度150 mm，垂直焊接在底板長(zhǎng)度方向的一端；防脫卡子由3 mm鋼板加熱制弧而成，而底板通過螺栓固定，抽油機(jī)調(diào)偏裝置結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 抽油機(jī)調(diào)偏裝置結(jié)構(gòu)Fig.1 Deviations device of pumping unit

2.2 調(diào)偏裝置的使用條件及設(shè)計(jì)依據(jù)

2.2.1 使用條件

調(diào)偏裝置用在抽油機(jī)整機(jī)校正中，達(dá)到驢頭與井口對(duì)中的目的，通過將調(diào)偏裝置安裝固定在抽油機(jī)水泥基礎(chǔ)預(yù)埋件內(nèi)，使千斤頂與抽油機(jī)底盤建立有效連接，同時(shí)為千斤頂提供穩(wěn)固的支撐點(diǎn)和受力點(diǎn)，確保在穩(wěn)定的狀態(tài)下進(jìn)行頂舉作業(yè)，將調(diào)偏裝置安裝在水泥基礎(chǔ)縱向、橫向不同的位置，配合螺旋千斤頂柱塞伸長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)底座在水泥基礎(chǔ)上向前、后、左、右四個(gè)水平方向移動(dòng)，調(diào)偏裝置使用條件為抽油機(jī)整機(jī)偏移量大于或等于3 cm，10-14型游梁式抽油機(jī)，水泥基礎(chǔ)上有5～7組預(yù)埋件。

2.2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

依據(jù)摩擦力計(jì)算方程，其大小與滑動(dòng)摩擦力和動(dòng)摩擦系數(shù)呈正比例關(guān)系，為進(jìn)一步驗(yàn)證調(diào)偏裝置能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機(jī)底盤在水泥基礎(chǔ)上的移動(dòng)，從而對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行調(diào)偏作業(yè)，進(jìn)行了模擬計(jì)算實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：

以14型游梁式抽油機(jī)，采用32 t螺旋千斤頂為例：已知32 t千斤頂提供最大推力：f為313 600 N。

鋼鐵底盤與水泥基礎(chǔ)的最大摩擦力公式：

式中：f為千斤頂最大推力，N；μ為動(dòng)摩擦系數(shù)；FN為滑動(dòng)摩擦力，N。經(jīng)計(jì)算最大摩擦力為22 966.8 N。

因?yàn)?，千斤頂最大推?13 600 N大于底盤與水泥基礎(chǔ)間的最大摩擦力229 966.8 N，故32 t千斤頂可實(shí)現(xiàn)成功推動(dòng)抽油機(jī)底盤。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施步驟

抽油機(jī)調(diào)偏裝置可調(diào)整10-14型游梁式抽油機(jī)，配套千斤頂為32 t螺旋千斤頂。安裝時(shí)，調(diào)偏裝置的定位塊與基礎(chǔ)預(yù)埋件尺寸吻合。抽油機(jī)調(diào)偏現(xiàn)場(chǎng)見圖2。

具體實(shí)施步驟如下：卸掉抽油機(jī)負(fù)載，卸松全部壓杠螺栓；卸掉調(diào)偏部位的壓杠螺栓，并取出壓杠；將定位塊放進(jìn)預(yù)埋件內(nèi)，將調(diào)偏裝置與基礎(chǔ)固定在一起，安裝好調(diào)偏裝置；固定千斤頂，緊固好防脫卡子；按壓千斤頂螺桿，使柱塞伸長(zhǎng)，推動(dòng)抽油機(jī)底盤，實(shí)現(xiàn)水平推移。

圖2 抽油機(jī)調(diào)偏現(xiàn)場(chǎng)Fig.2 Deviation of pumping unit

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果

調(diào)偏裝置在大港油田第三采油廠的5臺(tái)抽油機(jī)設(shè)備上進(jìn)行了初始試驗(yàn)，平均操作時(shí)間由原來的136 min降至62.2 min，成功率100%，操作人員由原來的5人減少至3人，勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低，安全系數(shù)明顯提高；同時(shí)抽油機(jī)校正好，井口偏磨現(xiàn)象明顯減少，設(shè)備配件損壞頻次降低，盤根盒平均漏失周期由17 d延長(zhǎng)至88 d，大大降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)見表1。

4 調(diào)偏裝置的創(chuàng)新點(diǎn)

1）創(chuàng)新了抽油機(jī)整機(jī)水平調(diào)偏的技術(shù)。首次提出底座水平調(diào)整概念，剖析了整機(jī)位移的關(guān)鍵因素，揭示了千斤頂與受力背板調(diào)偏的協(xié)同增效機(jī)理，發(fā)明了抽油機(jī)調(diào)偏裝置。

2）應(yīng)用了高強(qiáng)度支撐方式。高強(qiáng)度受力背板和定位塊，使水平方向推力更為可靠，將高處中軸調(diào)偏改為地面底座調(diào)偏。

3）依托了設(shè)備基礎(chǔ)現(xiàn)有條件。與抽油機(jī)基礎(chǔ)預(yù)埋件配合固定，支撐點(diǎn)更加穩(wěn)定。

5 效益分析

以一臺(tái)抽油機(jī)調(diào)整為例，減少吊車臺(tái)班費(fèi)800元/井次。實(shí)現(xiàn)時(shí)率增產(chǎn)，井口偏磨泄漏和抽油設(shè)備整改影響單井產(chǎn)量年均1 t，按當(dāng)前原油銷售價(jià)格3 500元/t計(jì)算，單井創(chuàng)效4 300元井次，目前應(yīng)用了42井次，累計(jì)創(chuàng)效18.06萬元。

抽油機(jī)調(diào)偏裝置的安全操作方法解決了制約采油一線安全生產(chǎn)的難題，進(jìn)一步提高了現(xiàn)場(chǎng)操作安全系數(shù)，提高了生產(chǎn)時(shí)率，對(duì)預(yù)防抽油機(jī)偏移引發(fā)的盤根盒漏失效果突出，在有桿泵采油中實(shí)用性非常廣泛，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

表1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)Tab.1 Statistics of field test effect

6 結(jié)論

1）抽油機(jī)調(diào)偏裝置的支點(diǎn)牢靠，大幅提高安全性能。千斤頂雙向支撐，改變了千斤頂?shù)闹闻c固定方式，在降低操作風(fēng)險(xiǎn)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高設(shè)備管理水平上效果明顯。

2）有效降低了抽油機(jī)調(diào)偏操作時(shí)長(zhǎng)，減少了停井占產(chǎn)時(shí)長(zhǎng)，對(duì)提高安全操作系數(shù)，提高油井有效生產(chǎn)時(shí)率效果突出。

3）對(duì)抽油機(jī)進(jìn)行了精準(zhǔn)校正，改善偏磨效果良好。特別是盤根盒漏失現(xiàn)象得到明顯改善，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境，清潔生產(chǎn)的目的。

4）建議選擇抽油機(jī)密集開發(fā)區(qū)塊應(yīng)用抽油機(jī)調(diào)偏裝置，可規(guī)模減少調(diào)偏過程中產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)避環(huán)境污染，達(dá)到安全環(huán)保的目的。