抽油機調(diào)偏作業(yè)安全操作的探索實踐

宮艷紅 喬志學 王鵬 胡豐山 裘瑞杰

（中國石油大港油田公司第三采油廠）

1 概述

抽油機作為油田開發(fā)機械舉升的重要設備之一，其應用占機械采油井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]。使地面上的抽油機設備受地面沉降影響發(fā)生明顯的位置偏移，從而引發(fā)抽油機驢頭、光桿與油井井口不對中，形成毛辮子偏磨、盤根盒偏磨、桿管偏磨的生產(chǎn)現(xiàn)象，長期運轉(zhuǎn)導致毛辮子斷裂、盤根盒漏失、桿管斷脫，其故障整改過程中增加員工現(xiàn)場維護工作量，增加安全風險和環(huán)境污染風險[4]。目前針對偏移量較小的抽油機多采用中軸頂絲的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)校正，而對于偏移量大的抽油機來說，調(diào)整工作量和強度巨大，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期偏載運行造成的損壞及設備隱患。楊澤鑫[6]發(fā)明的偏磨預防技術(shù)可有效避免桿管失穩(wěn)狀況，延長桿管工作時間。張國棟等[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，實現(xiàn)自動擰緊壓帽，自動調(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]研制頂舉抽油機專用裝置，用于解決機采井校正井口對中時，井口和光桿誤差偏量大，移動抽油機校正位移大，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]應用臥式液壓千斤頂通過抽油機水泥基礎吊環(huán)作為千斤頂?shù)闹c，對6臺抽油機進行試驗進施工，成功率100%，使操作更加安全可靠，減少占產(chǎn)。近年來，張國強、宮艷紅等人發(fā)明了抽油機調(diào)偏裝置[10]，現(xiàn)場應用由底板、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，通過對抽油機底盤進行調(diào)整，使調(diào)偏時間由136 min降至62.2 min，既滿足了油井時率增產(chǎn)的需要，又解決了抽油機偏磨的問題，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)和環(huán)境保護的雙贏。

2 抽油機調(diào)偏機理

2.1 抽油機調(diào)偏裝置的結(jié)構(gòu)

調(diào)偏裝置的設計結(jié)構(gòu)提供了固定支撐點和受力點，預防了千斤頂?shù)幕摚饕傻装濉⒍ㄎ宦菟ā⒍ㄎ粔K、受力背板、防脫卡子、定位孔組成。

調(diào)偏裝置的底板為長方形鋼板，厚度為20 mm，長度為450 mm，在長度方向上均布3個直徑相同的定位孔；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；受力背板由一個長方形鋼板和兩個角形鋼板焊接而成，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，抽油機調(diào)偏裝置結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 抽油機調(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計依據(jù)

2.2.1 使用條件

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

2.2.2 設計依據(jù)

依據(jù)摩擦力計算方程，其大小與滑動摩擦力和動摩擦系數(shù)呈正比例關(guān)系，為進一步驗證調(diào)偏裝置能夠?qū)崿F(xiàn)抽油機底盤在水泥基礎上的移動，從而對抽油機進行調(diào)偏作業(yè)，進行了模擬計算實驗，結(jié)果如下：

以14型游梁式抽油機，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的最大摩擦力公式：

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

因為，千斤頂最大推力313 600 N大于底盤與水泥基礎間的最大摩擦力229 966.8 N，故32 t千斤頂可實現(xiàn)成功推動抽油機底盤。

3 現(xiàn)場應用

3.1 現(xiàn)場實施步驟

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

具體實施步驟如下：卸掉抽油機負載，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；將定位塊放進預埋件內(nèi)，將調(diào)偏裝置與基礎固定在一起，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，推動抽油機底盤，實現(xiàn)水平推移。

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

3.2 現(xiàn)場試驗效果

調(diào)偏裝置在大港油田第三采油廠的5臺抽油機設備上進行了初始試驗，平均操作時間由原來的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，勞動強度明顯降低，安全系數(shù)明顯提高；同時抽油機校正好，井口偏磨現(xiàn)象明顯減少，設備配件損壞頻次降低，盤根盒平均漏失周期由17 d延長至88 d，大大降低了環(huán)境污染風險，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。現(xiàn)場試驗效果統(tǒng)計見表1。

4 調(diào)偏裝置的創(chuàng)新點

1）創(chuàng)新了抽油機整機水平調(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)同增效機理，發(fā)明了抽油機調(diào)偏裝置。

2）應用了高強度支撐方式。高強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）依托了設備基礎現(xiàn)有條件。與抽油機基礎預埋件配合固定，支撐點更加穩(wěn)定。

5 效益分析

以一臺抽油機調(diào)整為例，減少吊車臺班費800元/井次。實現(xiàn)時率增產(chǎn)，井口偏磨泄漏和抽油設備整改影響單井產(chǎn)量年均1 t，按當前原油銷售價格3 500元/t計算，單井創(chuàng)效4 300元井次，目前應用了42井次，累計創(chuàng)效18.06萬元。

抽油機調(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，進一步提高了現(xiàn)場操作安全系數(shù)，提高了生產(chǎn)時率，對預防抽油機偏移引發(fā)的盤根盒漏失效果突出，在有桿泵采油中實用性非常廣泛，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

表1 現(xiàn)場試驗效果統(tǒng)計Tab.1 Statistics of field test effect

6 結(jié)論

1）抽油機調(diào)偏裝置的支點牢靠，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，在降低操作風險、降低勞動強度、提高設備管理水平上效果明顯。

2）有效降低了抽油機調(diào)偏操作時長，減少了停井占產(chǎn)時長，對提高安全操作系數(shù)，提高油井有效生產(chǎn)時率效果突出。

3）對抽油機進行了精準校正，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，達到了保護環(huán)境，清潔生產(chǎn)的目的。

4）建議選擇抽油機密集開發(fā)區(qū)塊應用抽油機調(diào)偏裝置，可規(guī)模減少調(diào)偏過程中產(chǎn)生的安全風險，規(guī)避環(huán)境污染，達到安全環(huán)保的目的。