1.泰州油恒油氣工程服務有限公司 江蘇 泰州 225300

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引言

目前,國內(nèi)油田所使用的游梁式抽油機中,游梁與驢頭連接一般采用插銷式,驢頭銷子直接插在驢頭和游梁的筋板銷孔中。在長期運行中,銷子與銷孔會出現(xiàn)不同程度的磨損,且磨損成不規(guī)則的橢圓形,造成銷子與銷孔出現(xiàn)配合松動現(xiàn)象,在運行時相互摩擦也會產(chǎn)生較大的響聲,驢頭銷子也會出現(xiàn)上竄現(xiàn)象,嚴重時會將驢頭拉歪,甚至將驢頭筋板和本體撕裂,存在很大安全隱患。抽油機曲柄銷與沖程孔的配合,是利用割縫襯套的內(nèi)錐通孔受力膨脹的原理,先將襯套插入沖程孔內(nèi),再將曲柄銷插入襯套,上緊冕型螺帽后,由于襯套內(nèi)部錐度的作用使襯套膨脹,從而將沖程孔、襯套、曲柄銷三者緊密配合,防止了曲柄銷在襯套內(nèi)竄動。根據(jù)曲柄銷與襯套配合的特點,我們利用襯套的受力膨脹原理,對抽油機驢頭銷進行了創(chuàng)新改造。

1 目前存在的故障及處理方法

目前,游梁式抽油機在采油的過程中,驢頭做圓弧上下往復運動,分為上沖程和下沖程。在做沖程的過程中,其驢頭及驢頭銷在上下死點位置時承受著井內(nèi)桿柱和液柱的交變載荷運動,對驢頭的四個插銷承載能力要求很高;如驢頭銷與筋板配合間隙過大,則會出現(xiàn)松動現(xiàn)象并有銹跡,長期運轉會造成銷子磨損、異響、震動、腐蝕、筋板內(nèi)孔磨損成不規(guī)則的橢圓形,驢頭銷子出現(xiàn)上竄,嚴重時會出現(xiàn)驢頭撕裂等情況。目前部分油田解決的辦法是將磨損的驢頭銷拆下,焊接焊點然后打磨繼續(xù)使用;也有的油田在驢頭銷與銷孔之間加墊薄鐵皮,然后敲進筋板。這些解決的方法都是使銷子與銷孔恢復緊密的配合,但只能夠暫時緩解驢頭的響聲和磨損,但是運行一段時間后或者修井作業(yè)拆卸驢頭銷后,還是容易產(chǎn)生松動現(xiàn)象,再次發(fā)出響聲,影響抽油機的安全生產(chǎn)。在驢頭銷與筋板配合間隙過小時,加上長期雨淋日曬銹死,導致無法取出驢頭銷,則需要安排吊車進行拆吊抽油機游梁,不僅延誤上井作業(yè)時間,增加作業(yè)成本,還降低了油井的采油時率,減少油氣產(chǎn)量。

2 錐套式驢頭銷的技術方案及主要結構

針對現(xiàn)有驢頭銷出現(xiàn)的問題:1、驢頭銷與筋板配合間隙過大造成的松動、銹跡、磨損、異響、震動、腐蝕、筋板內(nèi)孔磨損、驢頭撕裂;2、配合間隙過小造成難以取出等問題;這些都會容易發(fā)生設備事故,造成維修成本增加,經(jīng)濟的損失。對現(xiàn)有驢頭銷進行升級改造,其最終目的是防止松動引起的故障、防止過緊引起的難題。具體設計方案:驢頭銷與襯套設計為錐體,襯套側壁設有膨脹槽,壓蓋與筋板相接觸,驢頭銷底部設有外螺紋,通過螺帽收緊壓蓋,由于反作用力的形成,使驢頭銷受力單向移動,由于錐度的作用,使襯套進行膨脹,膨脹后的襯套外壁與筋板內(nèi)壁相接觸,從而達到收緊防松的目的;需要拆卸時,卸松螺帽后,由于錐度的作用,使驢頭銷釋放拉力上移,襯套收縮作用,使襯套外壁與筋板內(nèi)壁釋放力的作用,即可將驢頭銷從襯套中取出。

錐套式驢頭銷其基本結構主要由:插銷、襯套、蓋板、螺母、并帽組成,與抽油機驢頭筋板和游梁筋板配合使用。設計原理是在現(xiàn)有的驢頭銷基礎上,將驢頭銷圓柱體改變?yōu)閳A錐體插銷,錐度比例為1:10,插銷設有上部凸臺,凸臺設為非對稱式,一半為圓形一半為方形,當插銷插入襯套時,半圓形朝外放置,方形朝驢頭側放置,卡在驢頭筋板中,目的是在旋扭鎖緊螺母時防止插銷在襯套內(nèi)跟轉,起到定位的作用;底部設有一凸臺便于敲擊作用;插銷底部設有M30外螺紋,可與螺帽配合使用;設計加工一個通孔錐套式襯套,襯套為內(nèi)錐式,錐度比例為1:10,襯套本體的頂部設有一凸臺,襯套本體的側壁上設有一開口張合縫,便于膨脹作用,減小銷孔與插銷之間的間隙;該插銷可分離的與襯套相連接,襯套可貫穿于驢頭筋板和游梁筋板孔中;插銷螺紋上設有一個可拆卸固定蓋板,蓋板內(nèi)側設有二級臺階;以及鎖緊螺母和并帽各一個與M30外螺紋配合使用。該插銷上凸臺與該襯套上凸臺的間距為10毫米,此間距為調整鎖緊空間。該插銷本體的長度大于該襯套本體的長度。該固定蓋板上設有一二段梯形通孔,配合在驢頭筋板與鎖緊螺母之間使用。

3 錐套式驢頭銷的基本原理

錐套式驢頭銷,無需根據(jù)抽油機筋板的銷孔磨損程度來單獨設計襯套的尺寸,本內(nèi)錐式襯套為統(tǒng)一尺寸。其基本原理為:當驢頭插銷插入襯套緊密配合后,插銷頂部凸臺的底面與襯套凸臺的上面留有10mm間距,此間距為調整鎖緊空間。由于插銷、襯套、筋板之間被牢牢收緊,無間隙,且襯套受力張開后起到鎖緊筋板減小襯套與筋板之間的間隙,起到防松的作用,因此該錐套式驢頭鎖緊裝置有效解決了常規(guī)驢頭銷子的松動、異響、偏磨、上竄、驢頭拉歪撕裂等問題,從而消除了抽油機生產(chǎn)過程中驢頭銷的安全隱患。

4 應用效果及經(jīng)濟評價分析

改進后的錐套式驢頭銷能夠有效解決常規(guī)驢頭銷子的松動、銹跡、腐蝕、異響、偏磨、上竄、驢頭拉歪撕裂等問題,消除了抽油機生產(chǎn)過程中驢頭銷的安全隱患,降低了維修成本和油井的采油時率,減少油氣產(chǎn)量損失。目前已在我采油廠近10臺抽油機中進行安裝使用,有效的解決了上述等問題,尤其對于孔徑變大的銷孔也能夠有效的解決,降低了故障率和維修率,增加的安全運行系數(shù),效果顯著,目前沒有出現(xiàn)異常情況。

結論

抽油機錐套式驢頭銷的現(xiàn)場應用表明,此裝置達到了初期設計的目的,能夠利用襯套受力膨脹的原理解決現(xiàn)場運行中驢頭銷的松動、銹蝕、異響、偏磨、震動、上竄等問題,防止問題嚴重化,增加設備安全系數(shù),提高油井生產(chǎn)時率,結構簡單便于操作。但是該裝置還存在一些細節(jié)的問題,待繼續(xù)改進解決。