新型拔轮器的研制与应用

孙志刚 王志江

【摘要】在措施井、热采井根据不同的生产阶段频繁调整冲次过程中，针对现场使用的电机拔轮器存在操作费力等问题，导致调整冲次操作耗时较长易导致砂卡躺井。为达到缩短调整冲次耗时的目的，须从卸皮带轮这项工序入手，影响卸皮带轮快慢的关键在于卸皮带轮所用的工具。决定通过设计并研制新型拔轮器来缩短游梁式抽油机井调整冲次耗时，以解决这一问题。

【关键词】机械设计 研制应用 拔轮器

在油井生产管理过程中，随着参数优化调整力度逐年加大，特别是措施井、热采井根据不同的生产阶段，需要频繁调整冲次。目前，现场使用的电机拔轮器存在操作费力等问题，导致了调整冲次操作耗时较长，长时间停井不但制约了上产工作的提速提效，而且，极易导致砂卡躺井。

一、研究背景分析

胜利油田的油层特点决定了油井生产参数多为长冲程慢冲次，在日常生产管理中，油井由于生产动态的变化或者修井作业后，井场需要对油井調整生产参数，现场多以调整冲次为主，即通过更换不同直径的电机皮带轮达到改变油井冲次的目的，使抽油机井在合理的工作制度下生产。

工作中，多次对游梁式抽油机调整冲次耗时进行了现场调查。通过调查，发现在调整冲次过程中，卸皮带轮时间占全部调整耗时的67.4%，其它工序时间合计占32.6%，所以卸皮带轮工序是耗时最长的工序。要达到缩短调整冲次耗时的目的，必须从卸皮带轮这项工序入手，影响卸皮带轮快慢的关键在于卸皮带轮所用的工具。

二、确定研究课题

由于现用拔轮器存在上述缺点导致在日常的冲次调整过程中，需要耗费较多的人力及时间，因此我们决定通过研制新型拔轮器来缩短游梁式抽油机井调整冲次耗时。

三、研制设计方案

1.提出解决方案

经过讨论，决定先对方案相同部分固定设计、验证，再分别设计不同之处，并分别检验。

2.方案细化分解

一是丝杠设计。共性方案设计，决定将拉座、丝杆设计固定下来，拔轮器丝杠可以参考分体式材料、规格，轻量化考虑，选用M36×4×610，右旋梯形螺纹丝杆，参考机械手册最小负荷126kN，满足现场需要。二是省力轴承设计。为增加省力设计，引入滚动轴承，因纯轴向载荷作用时，必须采用推力轴承，小组成员决定选取单向推力球轴承。查《机械零部件设计》单向推力球轴承51203、51204的基本载荷22.2KN-37.5KN，可以满足设计需要，由丝杠M36×4×610设计尺寸决定选取单向推力球轴承51203。三是卡盘和拉臂设计。方案采用了卡盘和拉臂分离设计，采用卡盘好处在于大面积增加了与皮带轮的接触面积，受力均匀，不易损坏皮带轮。四是承力座设计。通过Y型承力座与一字型承力座对比后，决定选用一字型承力座，目的是安装便捷、简化操作。五是安全辅件设计。从安全角度考虑，决定在爪、拉臂的中部外边缘造丝，安装吊环，通过挂钩和锁链与电机顶部相连。为了皮带轮在操作过程中下滑带来的危险，决定将皮带轮与拔轮器之间增加丝杠护套及横向拉杆，两端通过螺丝调节控制松紧度，在后期的现场操作中，增加了横向拉杆中间圆环的高度，圆环内外进行了圆弧处理，避免了操作中撬杠与丝杆的接触，实现防止双拉臂受力外胀变形、少止旋撬杠与丝杠的摩擦阻力以及保护丝杠的目的。

四、研制应用与效果

1.工具各部件的加工

（1）丝杠。我们对丝杠顶部铣方，采用棘轮扳手为施力工具。其优点在于操作更加省力快捷。

（2）省力轴承。省力轴承设计，将老式拔轮器的面摩擦改变为滚动摩擦。其优点是使调整冲刺操作更加省力，进一步减少拔轮过程中的耗时

（3）卡盘和拉臂。此设计是拔轮器与电机轮子钩挂方式由点接合到面接合的突破。其优点是增大了受力面积，将应力分散，避免毁坏轮子，克服了电机与轮子间隙过小时，无法使用的问题。

（4）承力座。通过与丫型承力座对比，采用了一字型承力座为新型拔轮器的承力机构，安装便捷、操作简单。

（5）安全辅件。一是安全吊链。通过安全吊链将新型拔轮器与电机连接在一起后，会形成一个组合的整体，皮带轮即使掉落，也会被吊链挂在悬空处。避免了掉皮带轮伤人的安全隐患，提高了调整冲刺工作的安全系数。

二是拉杆护套。拉杆将拉臂紧紧地拉在一起，护套做延长及倒槽处理后，安装在丝杠中段，两部件结合一起，成为止旋撬杠的依托，进一步减少摩擦力并可以起到保护丝杠的作用。

2.现场试验及效果

在12口游梁式抽油机调整冲刺工作时，对研制的新式拔轮器进行了现场拔轮试验验证，共计验证试验12口井次，全部成功。同时，我们对8口井调整冲次进行验证，平均总耗时18.3分钟，其中，卸皮带轮平均耗时3.3分钟，且做到皮带轮无损伤。

五、结束语

在措施井、热采井根据不同的生产阶段频繁调整冲次过程中，针对现场使用的电机拔轮器存在操作费力等问题，导致调整冲次操作耗时较长易导致砂卡躺井。为达到缩短调整冲次耗时的目的，须从卸皮带轮这项工序入手，影响卸皮带轮快慢的关键在于卸皮带轮所用的工具。本文在研制设计方案中，明确了丝杠设计，选用M36×4×610，右旋梯形螺纹丝杆。为增加省力设计，引入滚动轴承，由丝杠M36×4×610设计尺寸决定选取单向推力球轴承51203。采用了卡盘和拉臂分离设计，增加了与皮带轮的接触面积，受力均匀，不易损坏皮带轮。决定选用一字型承力座，目的是安装便捷、简化操作。从安全角度考虑，决定在爪、拉臂的中部外边缘造丝，安装吊环，通过挂钩和锁链与电机顶部相连。对工具各部件进行加工，进行了现场试验，取得了较好的效果。

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