油田抽油机存在的问题及改进思路

李英存

(中石化中原石油工程设计有限公司，河南濮阳，457001)

1 引言

某采油厂现有558台抽油机：在用523台，停用待报废34台，备用1台。抽油机目前使用情况如表1。

表1 某采油厂在用抽油机使用年限统计表

如表1，某采油厂目前使用30年以上的抽油机仅有5台，这5台抽油机老化比较严重，各个部件更换的频率逐年增加，使用成本也逐年增加，造成设备利用率低、能耗大、后期维护性费用高且设备安全系数降低，给生产运行造成很大的影响。为了保证生产的顺利进行，消除安全隐患，减少维修费用，方便生产管理，提高经济效益，保障周边居民生命财产安全，本次对这5台抽油机进行了更新改造。

2 设备存在的问题

2.1 抽油机老化情况严重

抽油机老化情况十分严重，2017年，5台老化抽油机在设备现场管理中各项投入较高，共进行各种维修6次，累计费用12.7万元；累计更换配件10次，配件费用7.5万元。经统计，抽油机维修频率高主要集中在驴头开裂、游梁维修、减速箱修理、曲柄销轴维修等方面。经过故障分析和判断，抽油机维修频率高都与设备老化有关，属不可控因素。设备老化主要存在以下几种情况：

(1)驴头开裂、游梁维修：由于抽油机长期在交变载荷下往复运动，致使位于驴头的上销子座应力集中点很容易开裂，如开裂发现不及时必然造成驴头掉落事故。采油厂5台老化抽油机运行年限长，驴头、游梁老化较为严重，其配件磨损、应力点抗拉、最大承载等因素造成驴头开裂和游梁损坏，严重影响了抽油机的生产运行。

(2)减速箱是抽油机的核心部件，减速箱长期运行，造成齿轮磨损、间隙增大、运转不平稳、异响、运转负荷增大、漏油、窜轴等问题；减速箱输入轴、中间轴、输出轴磨损严重，这些故障会增加整机冲击载荷，还可能造成减速箱打齿、箱体开裂，严重影响设备整体性能。

(3)抽油机曲柄销轴承磨损或断裂：抽油机使用年限较长，长时间运转时，致使轴承滚珠间隙增大，使轴承及曲柄销壳体运转时脱离或钢件变形，剪刀差偏大，造成曲柄销断裂，曲柄销的突然断裂引起抽油机连杆、尾轴、中轴变形和断裂等连锁反应，对抽油机机体造成非正常损坏。

(4)抽油机轴承和轴承盒老化，导致间隙配合不好，摩擦力增大，增加了用电负荷，还会产生微小的窜轴现象，长期运转容易发生安全事故。

(5)抽油机用到10年以上，保养维护费用每年增加10%以上，既影响生产又增加人员劳动量。

2.2 抽油机配套电机设备老化情况严重

2.2.1 5台抽油机所配电机耗电量大

根据《中华人民共和国节约能源法》(2018年修订)的法规要求，国家对落后、耗能过高的用能产品、设备和生产工艺实行淘汰制度。国家工信部、国家发展改革委等部门相继公布了淘汰落后产品目录，要求新建项目禁止使用列入淘汰目录的设备和工艺，已建项目在用淘汰落后设备的，要求立即或限时淘汰。采油厂5台老化抽油机目前所用电机为Y280-8、Y280M2-16、Y280-16，为国家淘汰机型，需要进行更换成新型节能电机。

2.2.2 维修次数多，修复电机质量难以得到保证

根据胜利油田技术检测中心对维修电机的测试，抽油机电机每维修一次，自身损耗会增加1.26kW，多次维修后，其技术性能和使用性能会急剧下降。采油厂5台老化抽油机目前所用电机为Y280-8、Y280M2-16、Y280-16，电机经过30多年的连续运转，电动机功率利用率低。

2.2.3 电机及配电柜老化，无功损耗大

目前在用的抽油机电机及配电柜使用年限超过30年，电机、配电柜老化，无功损耗大，是造成抽油机井系统效率偏低的主要因素之一。大部分电机平均修理次数都在3—6次以上，电机修理3次后其技术性能和使用性能会急剧下降。现油田油井采用游梁式抽油的采油设备，游梁式抽油机具有结构简单、维修便利等优点，但也存在启动困难、平衡效果差和系统效率低等缺点[1]。为了使抽油机顺利启动，选配电动机时常按抽油机最大负荷来选取；在抽油机正常运行时，平均负荷只有最大负荷的30%左右，形成了电动机和抽油机负荷运行中的不匹配，电能损耗较大，造成了能源的浪费。

2.3 设备安全系数降低

由于抽油机及配套设备老化，抽油机整体安全系数大幅降低，尤其是抽油机筒体、驴头多次补焊，强度大幅降低，减速箱断轴、蹿轴、漏油时有发生，抽油机设备无法安全、连续平稳运转，严重影响了生产运行。

3 改进思路

3.1 强化施工企业项目管理中的设备管理职能

(1)在满足安全、可靠的前提下，尽量利用已建设施，节约投资，减少对生产的影响。

(2)充分考虑利用原有电气设施，降低投资；选用节能性电机，提高油田开发的经济效益。

(3)老抽油机的设计只考虑了实用，而新抽油机不但考虑实用性还考虑到互换和节能。

3.2 抽油机的选型

抽油机的选型在满足安全、可靠的前提下，利用已建抽油机基础、电缆等，节约投资，减少对生产的影响，本次选用原抽油机同型号的CYJ14-4.8-73HB型游梁式抽油机。

3.3 电机及配电柜的选型

新抽油机不但考虑实用还考虑到互换和节能，电动机选型应首先符合工艺的要求，同时满足生产的要求，在满足机械负载等要求的前提下，经济合理地确定电动机的类型和额定功率，所选电动机应与被拖动机械负载的特性相匹配。

电动机是游梁式抽油机的主要耗能设备，电动机的节能对提高油田开发经济效益，缓解油田用电紧张状况有着重要意义，因此国内外对抽油机用节能电机的研究与应用都非常重视。

3.3.1 普通Y型电动机

基于油田开发的特殊情况，因抽油机带载启动，在电动机起动时，必须要有足够大的扭矩，抽油机才能正常起动，在抽油机正常运行时，起动时的扭矩远远大于实际扭矩，试验证明，抽油机正常运转时电动机输出扭矩大概是电动机额定扭矩的30%，这就造成了目前“大马拉小车”的现状。

3.3.2 YE3超高效双功率电动机

双功率电动机与普通Y系列电动机二者之间的区别是定子绕组不相同，定子绕组是两个可以单独运行的绕组。双功率电动机机座和普通Y系列电动机一样。例如37kW/45kW的电动机，现在其定子绕组设计成两组。启动时可让高功率首先投入，这样起动扭矩大，满足生产的需要。当负荷率低于设定值时，可令其中一个绕组运行。若抽油机在不同的工况，负荷较大的情况下，两个绕组同时运行，电机可高功率运转[2]。这样，电动机在各种情况下都有较高的负荷率，解决了“大马拉小车”的问题。电动机运行效率和功率因数都有较大的提高。

YE3超高效电动机采用了高导磁低损耗冷轧无取向硅钢片，具有超高效、节能、低振动、低噪音、性能可靠和安装维护方便等特点。可用于压缩机、风机、水泵和破碎机等机械设备，以及在石油、化工、医药、矿山及其他环境条件比较恶劣的场合作动力源使用，YE3电动机也是国家主导推广取代Y,Y2,Y3,YX3系列电机的最新型号。

考虑到采油厂泵挂深度大、抽油机机型大、14型抽油机启动载荷大，因此抽油机的启动功率大，但运行功率比较小。根据油田的开发现状，油田产液量呈递减趋势，在此情况下，抽油机起动负载不变的情况下，抽油机正常运行时的负载逐渐降低。综合以上因素考虑，建议选择YE3型双功率电动机，即抽油机起动时，采用高功率，当负载降低时，采用低功率运行。采用YE3超高效电动机比普通Y型电机可节电15%—30%。

4 结语

一个生产企业的生存和发展，如果没有先进的机械设备作保障是不可想象的，同时在施工中机械设备管理存在的诸多问题也是不可忽视的。这些问题如果得不到及时解决，势必影响企业施工进度和生产效益。机械设备管理是一个长期的系统工程，需要我们不断学习探索设备管理新思路和新方法[3]。为了机械设备在企业施工中更好地发挥其作用，我们必须重视设备管理工作，管好用好机械设备，及时对施工中出现的设备管理问题进行讨论并进行改进，才能保证机械设备在生产施工中安全运行，提高机械设备的使用效率，促进企业设备管理水平的进一步提高，为企业的安全、经济和稳定运行并得到快速发展提供有力的基础保障。