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文档简介

克拉玛依职业技术学院0克拉玛依职业技术学院毕业论文设计(论文)题目抽油机故障诊断分析及措施系部名称专业学生姓名学号指导教师年月日克拉玛依职业技术学院1摘要金融危机才过去,全球经济处于复苏状态。全球的钻井活动猛增钻机供应紧张,世界油气价格不稳定。抽油机的正常运作为石油行业的稳定生产做出了贡献。通过分析抽油机结构,找出可能发生故障的部位,分析了引起各种故障的主要原因,针对各种不同的故障原因,提出了相应的处理措施。关键词抽油机故障分析处理ABSTRACTFINANCIALCRISISISINTHEPAST,THEGLOBALECONOMYISINRECOVERYTHESTATEOFTHEDRILLJANGLESHORRIBLYACTIVITIESANDTHELOCALSUPPLYTHEGASANDOILPRICEISNOTSTABLEPUMPINGTHENORMALOPERATIONFORTHEOILINDUSTRYHASMADECONTRIBUTIONSTOTHESTABILITYOFPRODUCTIONBYANALYZINGPUMPINGSTRUCTUREANDIDENTIFYPOSSIBLEBREAKDOWNOFTHEPARTSOFTHEANALYSISOFTHEVARIOUSPROBLEMSOFTHEMAINREASONS,SUCHASPROCESSINGERRORINFLUENCE,STRUCTURALDESIGNISNOTREASONABLE,FORVARIOUS克拉玛依职业技术学院2REASONS,THEFAILUREOFTHEAPPROPRIATETREATMENTMEASURESPRODUCTIONMUSTENSURESTABLECONTRIBUTEPUMPINGTONORMALOPERATIONKEYWORDSPUMPINGFAILUREANALYSISPROCESSING克拉玛依职业技术学院3目录1引言511抽油机简介52抽油机国内外现状621目前国外抽油机类型622目前国内抽油机类型73抽油机工作原理及特点831抽油机工作原理832抽油机工作特点94抽油机的故障类型和处理方法1041抽油机整机振动的故障及处理方法1042曲柄销在曲柄圆锥孔内松动或轴向外移拔出的故障及处理法1143游梁顺着驴头方向(前)位移的故障急处理方法1244连杆刮碰曲柄旋转平衡重块的故障及处理方法1245刹车不灵活或自动溜车的故障及处理方法1346尾轴承座螺栓松动的故障及处理方法1347平衡重块固定螺栓松动的故障及处理方法1448曲柄在输出轴上外移的故障及处理方法14克拉玛依职业技术学院449悬绳器绳辫拉断的故障及处理方法15410皮带松弛的故障及处理方法15411减速器大皮带轮松滚键的故障及处理方法16412减速器漏油的故障及处理方法16413抽油机电动机故障及处理方法175结论18致谢18参考文献19克拉玛依职业技术学院51引言在世界范围内,研究开发与应用抽油机已有100多年的历史。在这百余年采油实践中,抽油机发生了很大变化,特别是近20年来,世界抽油机技术发展较快,先后研究开发了多种新型抽油机。其特点是增强了抽油机的适应性、可靠性、经济性和先进性;改善了抽油性能,降低了抽油机载荷与载荷变化范围,提高了抽油效率,减少了动力消耗;提高了抽油机平衡效果,改善了抽油机的运动特性、动力特性与平衡特性;增大了抽油机的使用范围,减小了抽油机体积和质量,强化了抽油机自动化与智能化程度。总之,抽油机的各项技术经济指标达到了有史以来的最高水平。我国的油田绝大部分为低能、低产油田,不像国外的油田有很强的自喷能力,大部分油要靠注水来压油入井,靠抽油机磕头机把油从地层中提升上来。石油工程技术不仅关系到钻井施工的速度与成本,也关系到勘探开发的水平与效益。钻井技术如何适应油田勘探开发新形势,为老油田稳产作贡献主要在部件本身提高油田采收率上作好文章,为了确保石油的正常开采,必须保证抽油机的正常运作。当抽油机出现故障时我们能尽快排除故障,并分析原因。11抽油机简介目前,采油方法有自喷采油和机械采油两种。自喷采油是利用地层本身的能量来举升原油,常见于新开发且储量大的一些油田;但是随着油田的不断开发,地层压力不断降低,地层本身能量不足以使原油产生自喷,就必须采用机械设备将原油从井底举升到地面,这种开采方法称为机械采油。目前我国大多数油田己相继进入开发中后期,油田逐渐丧失自喷能力,基本上己从自喷转入机械采油。在机械采油中,抽油机采油是最主要的采油方式,占机采井的90以上。目前我国油田在役的抽油机已达20余万台,它的产生和使用由来已久,迄今已有百余年历史。其中应用最早,普及最广的当属常规型游梁式抽油机,因其结构简单、制造容易、维护方便,因此,在油田得到了广泛应用。二十世纪80年代以来,有杆抽油技术有了突破性进展,尤其是近十几年来,科学工作者不断开展对抽油机性能的研究工作,在理论和实践上均有很大发展。目前,国内外至少有近百家厂商公司在专门克拉玛依职业技术学院6研究制造抽油机。抽油机主要型式分类如图11所示常规型、前置型、偏置型按结构形式斜井式、低矮式、活动式游梁平衡游梁式抽油机机械平衡曲柄平衡抽油机按平衡方式复合平衡气动平衡低矮式、滚筒式、塔架式、钢带式无游梁式抽油机链条式、皮带式、绳索式2抽油机国内外现状21目前国外抽油机类型目前,世界各国仍然大面积的应用游梁式抽油机,美国生产游梁式抽油机的厂家有十几家,品种、型号繁多,此外,英国、法国、前苏联、罗马尼亚等国均有生产多种抽油机的厂家。美国APISPEC11E抽油机规范中规定,抽油机共有77种规格,悬点最大载荷为9214KN,冲程长度0476M。LUFKIN公司是美国生产抽油机最早和最大的公司,在1923年生产了美国第一台游梁抽油机,1931年率先研制了两块平衡重的曲柄平衡抽油机,1959年研制了前置式抽油机,也是最早生产前置式气平衡抽油机的一家公司。目前,LUFKIN公司生产B、C、M、A等4种系列抽油机,B系列游梁平衡抽油机有8种规格,悬点最大载荷24494KN,冲程长度06121M。C系列曲柄平衡抽油机有64种规格,悬点最大载荷241655KN,冲程长度07642M。M系列前置式抽油机有46种规格,悬点最大载荷648619368KN,冲程长度162568M。A系列前置式气平衡抽油机有26种规格,悬点最大载荷78472131KN,冲程长度162609M。克拉玛依职业技术学院7俄罗斯生产13种规格游梁抽油机,悬点最大载荷20200KN,冲程长度066M。还生产20种规格曲柄摇臂式抽油机,悬点最大载荷10200KN,冲程长度046M。还生产06M型、液压驱动型、平衡液缸型等无游梁抽油机,悬点最大载荷150KN,最大冲程长度10M。法国MAPE公司生产了12种规格曲柄平衡游梁抽油机,悬点最大载荷160KN,最大冲程长度42M。还生产H系列长冲程液压驱动抽油机,悬点最大载荷199KN,最大冲程长度10M,最大冲次5MIN1。此外,MAPE公司还生产立式斜井抽油机和液缸型抽油机,两种抽油机均已形成系列。加拿大生产的液、电、气组合一体式HEP抽油机,悬点最大载荷721039KN,冲程长度163427M,具有较好的使用性能。罗马尼亚按美国API标准生产了51种规格游梁抽油机,悬点最大载荷194KN,最大冲程长度48M。还生产35种规格前置式抽油机,悬点最大载荷194KN,最大冲程长度54M,配用7种规格减速器,最大扭矩1051KNM。此外,罗马尼亚还生产前置式气平衡抽油机,悬点最大载荷152KN,最大冲程长度42M。目前,世界上抽油机最大下泵深度为4530M,在美国RENO油田的一口抽油井上使用。俄罗斯抽油机最大下泵深度为4000M。目前,世界上寿命最长的抽油机是美国LUFKIN公司生产的,该公司生产的抽油机寿命一般均在15年以上,其中1台配有2英寸635MM蜗轮减速器的小型抽油机,自1921年安装使用以来,到1993年为止已经连续运转了72年,累计运转时间达450000H,创造了历史上抽油机寿命最高纪录。目前,全世界生产抽油装置的公司有300多家,其中生产抽油机的公司有150多家。美国抽油机品种规格齐全,技术水平先进,质量较好和较稳定,应用范围较广泛。212目前国内抽油机适用类型国内抽油机制造厂有数十家,产品类型已多样化,但游梁式抽油机仍处于主导地位。根据公开发表的资料统计,我国现有6大类共45种新型抽油机,并且每年约有30种新型抽油机专利,十多种新试制抽油机,已形成了系列,基本满足了陆地油田开采的需要。各种新型节能游梁式抽油机,如双驴头式抽油机、六连杆抽油机、前置型游梁式抽油机、异相曲柄平衡抽油机、前置式气平衡抽油机、下偏杠铃系列节能抽油机和用窄V形带传动的常规抽油机等均已在全国各个油田推广应用,并取得了显著的经济效益。长冲程、低冲次的无游梁式抽油机的研制也取得了一些进展,如由胜利油田研制的无游克拉玛依职业技术学院8梁链条抽油机,经过国内十几个油田稠油及丛式井的推广使用,在低冲次抽油和抽稠油方面已初见成效。此外,桁架结构的滑轮组增距式抽油机、链条滚筒式抽油机已在某些油田进行了工业试验;齿轮增距式长冲程抽油机的研制工作也取得了新的进展;质量轻、成本低、便于调速和调整冲程的液压抽油机经过几年的研制和工业性试采油,也积累了一定的经验。其它形式新颖的抽油机如数控抽油机、连续抽油杆抽油机、车载抽油机、磨擦式抽油机、六连杆游梁式抽油机和斜直井抽油机、直线电机抽油机等也正处于不断改造和试生产过程中。另外,根据市场供求信息,2007年,大庆油田装备制造集团研制成功新型抽油机DCYJY353HB抽油机。同时为满足大庆油田建设需要,这个集团还开展了DCYJY10337HB和DCYJY2526HB低冲次抽油机的系列研发工作,并计划系列开发双驴头低冲次抽油机。3抽油机工作原理及特点31抽油机工作原理抽油机俗称“磕头机”,是将原油从井下举升到地面的主要采油设备之一。常用的有杆抽油设备有三部分组成一是地面驱动设备即抽油机;二是井下的抽油泵,它悬挂在油井油管的下端;三是抽油杆,它将地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵。抽油机由电动机驱动,经减速传动系统和执行系统(将转动变转为往复移动)带动抽油杆及抽油泵柱塞作上下往复移动,从而实现将原油从井下举升到地面的目的。克拉玛依职业技术学院9图1抽油机结构图1底座;2支架;3悬绳器;4驴头;5游梁;6横梁轴承座;7横梁;8连杆;9曲柄销装置;10曲柄装置;11减速器;12刹车保险装置;13刹车装置;14电动机;15配电箱。32抽油机特点1、整机结构合理、工作平稳、噪音小、操作维护方便;2、游梁选用箱式或工字钢结构,强度高、刚性好、承载能力大;3、减速器采用人字型渐开线或双圆弧齿形齿轮,加工精度高、承载能力强,使用寿命长;4、驴头可采用上翻、上挂或侧转三种形式之一;5、刹车采用外抱式结构,配有保险装置,操作灵活、制动迅速、安全可靠。6、底座采用地脚螺栓连接或压杠连接两种方式之一。克拉玛依职业技术学院104抽油机的故障类型和处理方法41抽油机整机振动的故障及处理方法411抽油机整机振动的原因(1)地座的原因主要有地基建筑不牢固、底座与基础接触不实有空隙、支架底板与底座接触不实。(2)负载与对中的原因驴头对中误差大、悬点负荷过重超载、平衡率不够、井下抽油泵刮卡现象或出砂严重、减速器齿轮打齿。412检查方法(1)首先要检查的是基墩与底板接触是否牢固。如果不牢固,当抽油机上行时基墩跟着抽油机的上行而上升,下行时又回到原位,此种故障多发生在墩式基础的第一、第二基墩上。下雨时发现比较明显的稀泥从基础与大地的缝隙中被挤出来,此种故障是底板的预埋件与基墩的焊接开焊造成整机振动过大。(2)检查基墩和底座的连接部分,斜铁是否有松动,紧固螺钉是否松动。(3)检查支架的3条支腿底座与抽油机的底座连接部分,两条前支腿部分水平是否达到要求,是否有缝隙。后支腿是否有缝隙、接触不牢固。抽油机运转时,梯子是否晃动严重。(4)驴头对中差得较大、严重超出规定范围。检查时可卸掉负荷,用垂线法测量驴头打点(详见抽油机安装质量检查)。(5)驴头悬点负荷严重超载。通过测示功图可以得到本机的悬点负荷是否严重超载。此类情况发生在井下更换打泵,加深泵挂,或是抽汲参数不合理冲程大、冲速快,造成了悬点负荷和惯性负荷的增加而使整机严重超载,应及时处理,不然可能造成严重后果拉断悬绳器、游梁、横梁等事故发生。克拉玛依职业技术学院11(6)平衡率不够,可通过用钳形电流表检测平衡率。听电动机声音也能发现平衡率差得太多,电动机上下冲程速度不一致,发生不均匀的噪声。(7)井下碰泵、刮卡现象也可造成整机的振动。每上下一次都有一次卸载、增载,抽油机摇摆、晃动,产生很大的冲击振动,还可造成其它部件损伤。(8)减速器齿轮打齿或左右旋齿松动。减速器噪声很大、机身振动很大,检查减速器,打开减速器检查孔,检查齿轮是否有打齿现象,要逐一检查每个齿、左右旋齿、中间轴、人字齿和输出轴齿。413处理方法(1)如基墩与底板预埋件开焊,可挖出基墩至底板预埋件重新焊接。(2)基墩与底座的连接部位不牢时,可重新加满斜铁,重新找水平后,紧固各螺栓并备齐止退螺帽。(3)支架与底座有缝隙时,可用金属垫片找平,重新紧固。(4)驴头不对中时,应及时调整对中。(5)严重超载时,应及时调小冲程、冲速,或换小泵径,或更换大一点的机型。(6)碰泵、刮卡现象时,应调整防冲距(7)如减速器齿轮打齿应立即更换。42曲柄销在曲柄圆锥孔内松动或轴向外移拔出的故障及处理方法421故障现象及原因现象检查抽油机时,能听到周期性的轧轧声。严重时,地面上有闪亮的铁屑,发生掉油梁的事故,也就是翻机事故。原因(1)曲柄销上的止退螺帽松动或开口销未插,使冕型螺母退扣。(2)销轴与销套的结合面积不够,或上曲柄销时锥套内有脏物。(3)销轴与销套加工质量不合格。克拉玛依职业技术学院12(4)曲柄销套的圆锥已被磨损。422处理方法(1)重新安装曲柄销,将旧销打出冲程孔,检查锥套是否磨损。(2)检查曲柄销轴与锥套的配合情况。43游梁顺着驴头方向(前)位移的故障及处理方法431故障现象及原因现象原位对正井口,发现光杆被驴头顶着上升,并伴有声响,振动。增加。原因(1)中央轴承座固定螺栓松,前部的两条顶丝未未顶紧中央轴承座。中央轴承座固定螺栓松动,使游梁位移。(2)游梁固定中央轴承座的“U”型卡子松了,使游梁向驴头方向位移了。432处理方法卸掉驴头负荷使抽油机停在近下死点,使游梁回到原位上,检查“U”型卡子是否有磨损,如无磨损上紧“U”型卡子螺丝;如中央轴承座松,可用顶丝将中央轴承座顶回原位,扭紧固定螺栓即可。44连杆刮碰曲柄旋转平衡重块及处理方法441故障现象及原因现象有规律的声响。当抽油机运转到某一位置时发生声响,连杆和重块发生摩擦的部位有明显的痕迹。原因1游梁安装不正,中心线与底座中心线不重合。2平衡重块铸造不符和标准,凸出部分过高。克拉玛依职业技术学院13442处理方法(1)调整游梁位置,使其与曲柄完全一致。游梁的中心线应与底座中心线重合在一条线上,可用中央轴承座的前后4条顶丝调节。(2)削去平衡重块上突出过高的部分,可采用手提砂轮机磨掉多余部分。45刹车不灵活或自动溜车的故障及处理方法451故障现象及原因现象(1)刹车时不能停在预定的位置,拉刹车时感觉很轻。(2)松刹车时刹车把推不动。原因(1)刹车行程未调整好。(2)刹车片严重磨损。(3)刹车片被润滑油脏污,不能起到制动作用。(4)刹车中间座润滑不好或大小摇臂有一个卡死,拉到位置后刹车仍不起作用。452处理方法(1)调整刹车行程在1/31/2之间,并调整刹车凸轮位置,保证刹车时刹车蹄能同时张开。(2)更换严重磨损的刹车片。(3)清理刹车毂里的油迹,保障刹车鼓与蹄片之间无脏物、油污。(4)把刹车中间座拆开,因里面是铜套需要润滑,拆开后清理油道加注黄油即可。两个摇臂要调整好位置,不得有刮卡现象。46尾轴承座螺栓松动的故障及处理方法461故障现象及原因现象尾轴承固定螺栓剪断、螺栓弯曲,尾部有异常声响;轴承座发生位移。克拉玛依职业技术学院14原因(1)游梁上焊接的止板与横梁尾轴承座之间有空隙存在。尾轴承座后部有一螺栓穿过止板拉紧尾轴承座,这条螺栓未上紧,紧固尾轴承座的4条螺栓松动,或无止退螺帽。(2)上紧固螺栓时,未紧贴在支座表面上,中间有脏物。462处理方法(1)止板有空隙时,可加其他金属板宾焊接在止板上,然后上紧螺栓。(2)重新更换固定螺栓并加止退螺帽,打好安全线加密检查。47平衡重块固定螺栓松动的故障及处理方法471故障现象及原因现象检查时,发现有规律的声响,上、下冲程各有一次。严重时,平衡重块掉到地上,拉掉曲柄的牙,使曲柄报废。下雨后,能够看到螺栓部位有水锈的痕迹。原因紧固螺栓松动,曲柄平面与平衡重块之间有油污或脏物。472处理方法将曲柄停在水平位置,检查紧固螺栓及锁紧牙块螺栓,回复到原位置,上紧紧固螺栓,具体要求按操作规程安装调整。48曲柄在输出轴上外移的故障及处理方法481故障现象及原因现象曲柄在输出轴上向外移,从后面看抽油机连杆不是垂直而是下部向外,严重时掉曲柄造成翻机事故。原因曲柄键不合格,输出轴键槽与曲柄键槽有问题。克拉玛依职业技术学院15482处理方法更换键或加工异形键。49悬绳器绳辨拉断的故障及处理方法491故障现象及原因现象绳辫粗细不均匀,腐蚀严重,锈很多,拉断砸在井口密封圈上。原因(1)绳辫钢绳中的麻芯断,造成钢绳间的互相摩擦,钢绳受到的损伤很大,最后拉断。(2)绳辫钢绳受到外力损伤,同部位断丝超过3根而检查时没有及时更换,最后拉断钢绳。(3)钢丝绳头与灌注的绳帽强度不够,使绳帽与钢绳脱落。492处理方法更换悬绳器。截取合适长度的钢绳1根,装上悬绳器的上、下压板。410皮带松弛的故障及处理方法4101故障现象及原因现象(1)单根皮带有松有紧。(2)联组皮带有跳的现象、波浪状起伏现象。(3)打滑并伴有异常声响。(4)起火而烧皮带。(5)掉在地上。原因(1)使用的皮带长度不一致。(2)电动机滑轨的固定螺栓松弛。(3)电动机固定螺栓松弛。(4)皮带拉长。克拉玛依职业技术学院164102处理方法(1)选择合适的、长度一致的皮带。如果是新皮带就长短不一,可将长的用在一组,短的用在一组。(2)紧固松弛的螺丝,并顶紧对角的顶丝螺丝。(3)调整皮带的拉紧度,因皮带用一段时间后肯定会拉长,因此应相应的调整,以保持皮带的拉紧度,以单根皮带翻转180松手即能回复到原样为合适,联组带手掌下压一指松开即复位为合适。411减速箱大皮带轮松滚键的故障及处理方法4111故障现象及原因现象在运转时大皮带轮晃动,有异常声响。原因(1)大皮带轮端头的固定螺栓松,使皮带轮外移。(2)大皮带轮键不合适。(3)输出轴键槽不合适。4112处理方法(1)更换大皮带轮键,检查输入轴键槽是否有损坏,如有损坏应更换输入轴。(2)紧固大皮带轮的端头螺丝,锁紧止退锁片。412减速箱漏油的故障及处理方法4121故障现象及原因现象(1)减速器发热,油箱温度高。(2)油从减速器上盖和底座的合口处或输入轴、中间轴、输出轴的油封处一滴一股地流出。克拉玛依职业技术学院17原因(1)减速器内润滑油过多。(2)合箱口不严,螺栓松或没抹合箱口胶。(3)减速器回油槽堵。(4)油封失效或唇口磨损严重。(5)减速器的呼吸器堵,使减速器哪压力增大。4122处理方法(1)放掉减速器内多余的润滑油。(2)箱口不严可重新进行组装,组装时应抹合箱口胶;如无合箱口胶时,可用密封脂替代。如是箱口螺栓松动,可紧固合箱口螺栓。(3)检查回油槽是否有脏物堵塞,清理干净。(4)油封在运转一段时间之后应在二级保养时更换,但有时不能更换,造成了油封的唇口磨损严重漏油,应更换新油封。(5)减速器呼吸堵塞造成减速器内压力增大,从油封处漏油。拆洗清理呼吸器。413抽油机电动机故障及处理方法4131常见故障现象现象一通电后电动机不能转动,但无异响,也无异味和冒烟故障原因1电源未通(至少两相未通);2熔丝熔断(至少两相熔断);3控制设备接线错误;4电机已经损坏。处理方法1检查电源回路开关,熔丝、接线盒处是否有断点,修复;2检查熔丝型号、熔断原因,更换熔丝;3检查电机,修复。现象二电动机空载电流不平衡,三相相差大。故障原因1绕组首尾端接错;2电源电压不平衡;3绕组有匝间短路、线圈反接等故障。处理方法1、检查并纠正;克拉玛依职业技术学院182、测量电源电压,设法消除不平衡;3、消除绕组故障。5结论中国石化新的发展战略也为钻井工程技术的发展提

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