油田游梁式抽油机常见问题分析及提升对策

缪明才，丁春忠，范新冉，张晓璇

（中国石化胜利油田分公司设备管理处，山东 东营 257000）

1 现状

抽油机是石油开采中应用最多的设备，其中常规游梁抽油机（8－14型等）、无游梁抽油机（机械换向，以皮带机为主）是胜利油田的主力机型，另外还有少量其它异型抽油机，总数达到21000余台。

由于油田游梁式抽油机数量多、分布广、工况恶劣、管理难度大。特别是影响抽油机减速箱及各部位轴承的润滑、安全防护、登高维保作业的问题，一直长期存在，易导致设备外观质量差，污染环境，增加维修费用及职工劳动强度，同时对原油生产及设备安全使用产生较大影响。

2 存在问题

通过对胜利油田抽油机应用现状的调查，发现抽油机管理、应用中存在问题如下。

2．1 润滑管理方面

2．1．1 减速箱部分

游梁式抽油机减速箱是抽油机故障的高发部位，主要体现在渗漏、润滑油变质、润滑油流通道堵塞3个方面，易造成齿轮磨损咬齿、打齿及轴承磨损松旷、输出轴窜动等故障。通过调研，80%以上的减速箱故障是润滑不良导致，润滑油变质后形不成润滑油膜，传动效率降低3%～5%。目前，为防止润滑油被偷盗，60%以上的减速箱观察孔盖、放油口、呼吸器等全部焊死，给减速箱正常呼吸、润滑作业带来较大难度。

2．1．2 轴承部分

抽油机轴承主要包括中轴承、尾轴承及曲柄连杆轴承，一般规定在连续运转5000h后需要对轴承进行维护和添加润滑脂。由于登高润滑存在的职工劳动强度大、安全风险高以及维护保养意识不强等原因，许多抽油机的润滑脂加注工作不到位。

2．2 安全管理方面

2．2．1 存在高空作业跌落风险

游梁抽油机检维修工作主要包括各部位调整、紧固、清洁、轴承润滑油补充加注、抽油机防腐刷漆等。游梁抽油机的游梁、横梁、驴头、减速箱等部位高度一般超过2m，属于登高作业范畴，按要求必须悬挂安全绳，但早期的游梁机普遍没有设置安全绳的挂点。通常抽油机的维保作业需办理高空作业许可证，采取搭梯子、多人配合的方式方能完成，效率低，存在一定的安全风险。

2．2．2 无刹车保险装置

根据《石油天然气工业游梁式抽油机》（GB/T29021-2012）5．2．10条款规定，“当在抽油机上或其周围作业或维修时，应用链条或其它可接受的办法将曲柄及平衡重固定在某个位置”。根据这一要求，所有抽油机在停机状态下，必须安装刹车保险装置。目前，油田在用的游梁式抽油机中，60%以上的减速箱未设计安装刹车保险装置，其它40%减速箱虽然设计刹车挂钩装置，但刹车爪头与刹车轮锁死机械的合与分难度大、安全风险高。

3 提升对策研究

针对抽油机润滑管理、安全管理中存在系列问题，胜利油田设备管理系统开展了系列技术攻关，并在实际管理过程中推广应用，取得了较好效果。

3．1 润滑水平提升措施

3．1．1 研发“三孔合一”装置

经多方论证，在减速箱原呼吸孔盖的部位设计一套综合功能孔，该装置整合呼吸孔、观察孔、放油取样孔等三孔功能。取消减速箱原有观察孔和放油取样孔， “三孔合一”装置结构设计图见图1。

图1 三孔合一装置结构设计图

3．1．2 推广使用免维护轴承

免维护轴承是从安装到失效无需维护就能长期稳定工作的轴承，其独有的结构和润滑技术,使主机设备得到了升级,真正解决了“停机时间增加、维护成本提高、环境污染存在”的问题。

根据游梁抽油机轴承的工况及性能免维护性能要求，在对比目前在用的滚动轴承结构形式的基础上，提出了全密封结构轴承的结构设计方案。

一是整体结构设计。以12型游梁抽油机中轴承NJ234单列滚子轴承为例，在轴承两面加装密封盖，适当增加轴承的内外圈宽度，增加有效密封空间，提高散热性，并相应地增加润滑脂的注入量。轴承外圈设计密封圈止口，内圈不设计槽口，将密封盖内缘采用双唇密封圈结构，既方便装配，又可以取得良好的密封效果。

二是保持架的设计。材质选用合金板，在保证强度的基础上，厚度薄、体积小，可以有效增大密封空间。同时适当增加兜孔与滚子之间的间隙，使润滑脂在兜孔与滚子之间的厚度更大，冷却效果更好。

三是密封盖的设计。密封盖采用钢圈外敷高强度橡胶的结构。其中内衬钢圈采用A3铁板，外敷橡胶采用耐油、耐高温、抗老化的氢化丁腈橡胶（HNBR）。外缘厚度与轴承内圈的止口宽度一致，一般不小于0．5mm。内圈结构为双唇密封圈结构。

四是密封间隙的选取。通过试验来确定密封间隙的合理取值，避免间隙过大或过小。

五是润滑脂的筛选及填脂量的确定。润滑脂的要求主要是具备较高的润滑性、抗磨性、抗氧化性、防锈性，以及使用寿命，可选择粘稠度较高的3#锂基聚四氟乙烯复合润滑脂。原则上密封轴承的填脂量占轴承有效密封空间的40%～50%。

新型免维护轴承于2018年初开展现场试验，经过近一年的使用表明，研制的免维护轴承运转正常，具有良好的润滑、防护性能。

3．1．3 研制应用抽油机润滑工程车

通过配套减速箱润滑油化验、废油抽吸回收、柴油高压清洗、新油加注等技术，成功研制开发润滑油工程车，使其具备润滑油的检测、清洗、换油等功能。

图2 润滑油工程车

抽油机润滑工程车集废油回收、减速箱清洗及新油加注等功能于一体，相对于老设备，该车采用底盘驱动液压系统提供动力，消除了临时接电存在的时间长、风险大、用工多等难题。所有管线均采用高压软管及机械盘管装置，避免了人工逐根连接管线造成的较大劳动强度。回收泵、清洗泵、加注泵排量均有所提高，整个清洗换油工作时间相比以前提高一倍以上。经过试运行，润滑工程车可有效保证抽油机变速箱的清洗效率及效果。

3．2 安全管理水平提升措施

重点围绕抽油机刹车保险、登高作业等方面存在问题进行了研究，并提出了具体的解决方案。

3．2．1 研发应用刹车保险装置

新型抽油机的刹车保险装置（简称死刹车）的设计，要求必须实现设备本质安全，胜利油田设计了啮合式刹车保险装置。

图3 啮合式刹车保险装置示意图

该装置由自复位锁块制动机构、齿盘总成、传动机构、操作机构4部分组成，操作简便，只需转动手轮就可以完成主要操作，避免了原来刹车保险装置繁琐的操作程序。采用制动板锁块齿牙组件微动和完全啮合设计，任何位置都能锁得住、打得开，充分保障操作者的人身安全。全程操作在抽油机尾部安全区域进行。在刹紧和松开过程中没有剧烈冲击，整个操作过程平滑稳定，避免了震动、冲击造成保险装置突然失效的弊病，安全可靠。采用螺杆传动件传动，省时省力。目前，胜利油田推广100余套。

3．2．2 研发应用抽油机维修专用工程车

通过对登高作业车的改进，增加了电控、液压等技术，开发配套了抽油机维修工程车，使其具备高空作业功能、加注轴承润滑脂功能，适用于抽油机的现场维修、润滑、保养、调整及起重等作业，同时也可用于其它高空作业，是典型的一机多用的机动设备。

该设备主要有4大组成部分：底盘、低位工作平台、吊臂、高位工作平台。

图4 抽油机维修专用工程车

低位操作平台：可以实现180°旋转，最大工作高度5m，延伸长度3m，载重0．6t。主要工作内容：调平衡，减速箱换机油，更换踏板、护圈、爬梯等。

吊臂：可以实现360°旋转，工作幅度5m，载重6t。主要工作内容：更换毛辫子、电机、吊平衡块等。

高位操作平台：可以实现360°旋转，高度大于9m，载重0．2t。主要工作对象：换毛辫子，防腐除锈，轴承润滑，轴承更换。避免安全带低挂高用。

4 效果分析

（1）改善减速箱润滑条件，提高抽油机的运行稳定性。抽油机故障停机率大大降低，减少因故障停机对原油生产的影响。

（2）免维护轴承、抽油机刹车保险装置应用，消除了轴承润滑维护等工作带来的高空作业安全风险、降低了操作人员的劳动强度、减少抽油机维护的工作量，改善职工工作环境。

（3）完善了安全装置，提高现场操作安全性能。设备的本质安全性能有了较大提升，大大降低操作事故和机械事故的发生概率。

通过5～10年治理，全油田在用抽油机故障率降低50%，减少抽油机维修工作量30%。并形成新抽油机从采购、管理、维修系列标准化产品。通过以上技术和装置推广应用，实现抽油机清洁、安全生产、降低设备的维护成本，从而达到延长设备使用周期，提高设备综合经济效益的目的。