皮带式抽油机电动机移动辅助装置的研制与应用

杨俊行，孙爱军，义晓斌，高双成，陈红毅

（中国石油化工股份有限公司河南油田分公司采油一厂，河南南阳 474780）

1 问题背景

在油田开发过程中，如果油井不能依靠油层的天然能量采油，则必须借助机械补充能量[1]的方式进行采油。机械补充能量方式多样，皮带式抽油机就是其中的一种，该型抽油机具有冲程长、节电、系统效率高等诸多优点，在河南油田双河采油管理区得到了广泛应用。但在日常维护时发现，该型抽油机的某些环节存在设计不足，例如电动机滑轨内无支点，用撬杠移电机变得非常困难，不仅工序繁琐而且用时长。根据双河采油管区理生产信息指挥中心统计：“目前管理区有皮带式抽油机井63口，更换皮带平均耗时32.9min/次，其中移动电动机这个操作工序就用时13.3min，约占总用时的40.42%”。因此，提高电动机移动速度成为提升工作效率的必然选择。

目前，工作中移动电机的方法主要有两种：①用扳手交替扭动顶丝移动电机。移动时，为解决电动机两端受力不同步而产生卡阻，需将两个顶丝分别固定在同侧两条纵向滑轨上做支点，由于顶丝螺距小且操作空间受限，每次扭动顶丝只能转动45°~60°的角度，移动电机平均耗时14.3min。②用撬杠移动电机。移动时，为防止电动机两端受力不同步而产生卡阻，需将两个顶丝分别固定在同侧两条纵向滑轨上做支点，由于滑轨与顶丝高度差只有3.5cm，每次用撬杠撬动电机只能前移2~3cm，然后再调整顶丝位置继续撬动，移动电机平均耗时12.3min，移动速度也不理想。从以上两种操作方法看，都具有移动电机工序繁琐、耗时长、劳动强度大等特点；用撬杠撬动时，撬杠头部与顶丝前端面接触面积小，用力撬动时存在打滑伤人等安全隐患。为解决生产难题，消除安全隐患，双河采油管理区技术人员经过反复试验，研制出了皮带式抽油机电动机移动辅助装置。

2 技术分析

2.1 结构

为解决生产难题，节约生产成本，切实提高员工工作效率，降低劳动强度，消除安全隐患等目标实现，在不对电动机滑轨改造的前提下，突破传统思维定式，放弃目前移动电机方式，研制出了皮带式抽油机电动机移动辅助装置，其结构如图1所示。该移动装置主要由支撑部分、连接部分两大结构组成。支撑部分由具有正、反梯形螺纹的螺杆（3）、圆管（8、9）及两个互相垂直的环形孔（1、2）焊接而成；连接部分由具有正、反梯形螺纹的螺帽（10、11）、U型钩（4、5、6、7）组成。为方便U型钩与滑轨、工字钢连接，焊接时标签号为“4”与“5”两个U型钩开口方向相对放置，标签号为“6”与“7”的U型钩开口方向相背放置。

图1 皮带型抽油机电动机移动辅助装置

2.2 工作原理

操作时，利用工具对横向滑轨、工字钢进行有效连接，采 用阻力最小的水平推拉方式前后移动电动机。当电动机需要向前移动使皮带松弛下来时，应采用向前推的方式，将标签号为“7”的U型钩与电动机横向滑轨外侧边的中间部位垂直相接，标签号为“6”的U型钩与抽油机底座工字钢的内侧边垂直相接，用手顺时针转动标签号为“9”的圆管，使两U型钩吃紧受力，将小撬杠插入标签号为“1”或“2”的环形孔内，顺时针转动丝杠即可快速将电动机向前移动；当电动机需要向后移动张紧皮带时，应采用向后拉的方式，将标签号为“5”的U型钩与电动机横向滑轨内侧边中间部位垂直相连，标签号为“4”的U型钩与抽油机底座工字钢的外侧边垂直相接，用手逆时针转动标签号为“9”的圆管，使两U型钩吃紧受力，将小撬杠插入标签号为“1”或“2”的环形孔内，逆时针转动丝杠即可快速将电动机向后移动并张紧皮带。

2.3 技术性能

采用45号优质碳素钢制作的电动机移动辅助工具，具有强度高、韧性好的性能；经过调质+高频表面淬火工艺处理[2]，表面硬度可达50~58HRC，具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，综合机械性能良好。

与传统移动电动机工具相比，新型电动机移动辅助装置具有以下结构与技术优势：①采用45号优质碳素钢，强度高韧性好。工具制作完成后，表面经过调质+高频表面淬火工艺处理，表面硬度提高，丝杆的韧性与耐磨性能得到提高，适应性好。②工具结构简单，使用方便。由支撑部分与连接部分两大结构组成，U型钩分布在螺帽两侧，不同的开口方向便于与横向滑轨、底座工字钢相连接，增加标签号“9”的圆管避开了电动机内侧的狭小操作空间，前移、后退电动机时可以实现皮带抽外侧同一位置操作，操作安全方便。③新型工具有别于传统移动电动机工具，支撑杆与螺帽均采用大螺距的梯形螺纹，移动速度快，传递动力强，再加上支撑杆的两端分别采用不同旋向的梯形螺纹，这样丝杆旋转一圈，电动机移动两个螺距长度，从而大幅度提高了电动机移动速度，提高了工作效率。④工具的实用性能好，张紧皮带时，通过逆时针转动标签号为“9”的圆管，可以直接将皮带张紧合适，省略了用顶丝张紧皮带的操作工序，提高了工作效率。

3 现场应用情况

皮带式抽油机电动机移动装置研制成功后，在河南油田分公司采油一厂双河采油管理区进行了试用。为验证工具的实际使用效果，随机选取了9口皮带式抽油机，分别利用传统移动工具和新型移动辅助工具进行对比试验，结果如表1所示。

表1 传统移动工具与新型移动辅助工具用时对比表

通过两种不同移动方式用时数据对比：新型移动辅助工具比传统移动工具平均每口井每次节约时间742.6s，折合12.4min，更换油井传动皮带平均用时由32.9min/次下降到20.5min/次，效率得到明显提升；每口油井每天平均产量按2.0t计算，每次加皮带平均减少占产0.01t，增效明显。

总结初步试用效果，皮带式抽油机电动机移动辅助装置具有以下优点：①工具工艺性能优，结构简单，机械性能好，使用方便。②大幅度提高电动机移到速度，提高工作效率。③节省操作工序，降低工人劳动强度。④新型工具不再使用撬杠撬动电动机，并解决了操作空间受限问题，消除了安全隐患。

4 结论

皮带式抽油机电动机移动辅助装置有别于传统移动电动机工具，采用大螺距，正、反扣梯形螺杆作为支撑杆，用U型钩作为连接部件，采用摩擦阻力最小的水平推拉方式前后移动电动机。通过现场9口皮带式抽油机试用对比结果表明：大幅提高了电动机移动速度，提升了工作效率；节省操作工序，降低工人劳动强度；解决操作空间受限问题，消除安全隐患。适用于皮带式抽油机井更换电动机传动皮带的场合，具有较高的推广价值和应用前景。