抽油机井皮带频繁断裂原因分析及治理对策

谢宇（大庆油田有限责任公司第二采油厂）

1 抽油机井皮带使用现状

1.1 全厂使用概况

2018 年底某区块共有抽油机井7 338 口，开井5 917 口。受抽油机液量高、皮带磨损（图1）、皮带轮损坏以及雨季等因素影响，导致部分井更换皮带频繁[1]，2018 年抽油机皮带更换统计见表1。统计5 917口抽油机井，其中更换皮带4 604口累计更换皮带16 049根，平均单井年更换3.49根。

图1 皮带磨损现场情况

按机型对比：更换皮带频次较高的是10 型机和12型机，年更换频次分别为3.62根和4.33根。

按日产液量对比：产液量越高，皮带更换越频繁[2-3]，其中产液量在50～70 m3的抽油机井年平均更换4.44 根，产液量大于100 m3的抽油机井年平均更换4根。

表1 2018年抽油机皮带更换统计

按抽油机皮带型号对比：5380 和6350 两种型号应用数量最多，年更换频次分别为3.58 根和3.60根，7300、5690 和7100 三种型号皮带更换频次最高，分别达到8.65根、5.38根和4.23根。

1.2 雨季更换情况

通过调查发现，进入雨季后，皮带与皮带轮之间摩擦力减小造成打滑，抽油机皮带更换频繁[4-5]。以杏六中、杏六西为例，目前共有抽油机井283口，2018 年初各类主要使用皮带平均寿命63 天，皮带断井月度统计见表2。

表2 皮带断井月度统计 单位：根

2 频繁断皮带井原因分析

统计年更换皮带达到4 次及以上的抽油机井共计1 710 口，其中：因载荷大更换皮带349 口；因皮带磨损更换皮带1 064 口；因皮带轮小更换皮带126 口；因皮带轮小更换皮带131 口；其它原因131口。

2.1 载荷大井原因分析

载荷大的井平均最大载荷均高于全厂的平均值，说明最大载荷越高，皮带越容易磨断[6]；同时，扭矩利用率在70%以上的井更换频次一般比较多，尤其10 型机和12 型机非常明显，平均更换频次分别达到7.24 根和8.41 根，说明扭矩利用率超过70%的井，皮带断的频次也越高，频繁断皮带井统计见表3。

表3 频繁断皮带井统计

2.2 皮带磨损原因分析

皮带磨损的井，目前在用的皮带产品均符合国家标准，但在使用过程中由于雨季、长期磨损等原因仍存在质量缺陷，不满足实际生产的需求。其中5380 和6350 两种型号应用数量最多，分别达到571 口和183 口，年更换频次分别为5.82 根和6.17根，7300、5690 和5960 三种型号皮带应用井数不多，但年更换频次最高，分别达到8.32 根、7.19 根和6.61根。

2.3 皮带轮磨损原因分析

皮带轮磨损的井，由于加工质量或者长期使用等原因，造成皮带轮磨损严重，导致皮带断裂，减少了开井时间，影响了产油量。采用提前排查、提前更换的方式，减少由于皮带轮损坏造成的开井时间减少的情况发生。

2.4 皮带轮小原因分析

皮带轮小的井，由于皮带轮包角小，皮带与皮带轮接触面小，导致摩擦力小，造成皮带打滑磨断。对于此类井，安装变频器降低冲速同时换大皮带轮[7]，增大皮带包角，合理匹配，延长皮带寿命。

3 频繁断皮带井治理对策

3.1 治理原则

治理工作本着“节约生产成本，降低劳动强度、提高经济效益”的原则，对单井采取针对性措施，确保单井措施及时有效，从根源上解决皮带断的问题，保证皮带治理工作见到实效，将治理井的皮带平均使用寿命由原来的58 天延长到100 天以上。

3.2 治理对策

针对更换皮带频次4 次以上的井进行治理，治理过后，年平均更换频次由2018 年的6.32 根降到4 根以下，频繁断皮带井按更换频次统计见表4。

表4 频繁断皮带井按更换频次统计

1）针对更换频次大于或等于8 次的井；更换频次4～8 次但最大载荷、扭矩利用率非常高的井安装半直驱永磁同步电动机[8-9]。2018年在一矿、四矿应用33 套半直驱永磁同步电动机，应用前后对比，综合节电率为16.05%。其中四矿在聚驱井上应用3 套，应用前，雨季皮带平均使用周期仅为25.7天，目前电动机运行平稳，并消除了皮带维护成本。

2）针对皮带磨损严重的井，应用凹槽型橡胶联组窄V 带，普通窄V 带和凹槽型窄V 带对比见图2。该皮带2018 年在采油四矿聚驱区块使用，添加了氯丁橡胶，传动带的外层包布由浸胶涤棉布（3×3）二层构成，并设计了凹槽。其特点是，当雨水进入传动系统时，通过离心力把雨水从凹槽处快速甩出，防止或减少了凹槽型橡胶联组窄V 带与带轮之间的打滑丢转，防止了传动带的烧焦损毁，传动效率增强。同时凹槽型橡胶联组窄V 带的凹槽在传动过程中，空气流通加大，起到了防滑散热的效果，提高了传动带的使用寿命。

图2 普通窄V带和凹槽型窄V带对比

3）针对皮带轮破损的井提前更换皮带轮，避免破损皮带轮长期与皮带摩擦，加速皮带的断裂。

4） 针对皮带轮小和部分未安装变频器的井[10]，安装变频器同时换大皮带轮，增大皮带轮包角，增大皮带与皮带轮接触面积，使的摩擦力增大，减少皮带打滑磨断。

2018年8月，在杏六西、杏六中选择26口井开展皮带对比试验。在雨季运行期间，仅有4 口井皮带断，这4 口井的皮带在雨季的平均使用周期为15 天；截止目前，有13 口井皮带断，断裂井皮带使用周期达到77 天，效果较为显著。

5）做好各项管理工作，降低皮带损耗。一是强化热洗清防蜡管理，降低抽油机载荷；二是结合地面设备情况，实施参数优化设计；三是持续监测电流数据，及时调整平衡度，监测调整皮带轮四点一线状态，合理控制皮带松紧度，监测盘根松紧度，保持抽油杆和盘根盒较高的对中程度，使沉没度控制在一定范围内，保持供采平衡。

4 结论

1）应用半直驱永磁同步电动机，可以消除抽油机井皮带的维护成本的同时，还能实现降本增效，并降低前线工人劳动强度，进一步降低抽油机井的维护成本。

2）应用变频器同时换大皮带轮，增大皮带轮包角，使的皮带与皮带轮接触面积增大，摩擦力增大，减少了皮带由于打滑造成的磨断。

3）应用凹槽型橡胶联组窄V 带，可以大幅度延长皮带使用寿命，在雨季应用的效果也较为显著。

4）通过强化热洗清防蜡管理、实施参数优化设计、及时调整平衡度、合理控制皮带松紧度等管理措施，可以进一步延长皮带的使用寿命，降低抽油机井皮带的维护成本。