无基础抽油机的研制及应用.doc

无基础抽油机的研制与应用李宁会 吉效科 刘成延摘要：针对现有游梁式抽油机采用水泥基础，投资费用较高，安装时间较长，研制了无基础抽油机，这种抽油机先后采用宽底座、H型底座和T型底座灌水泥三种结构。使用情况表明，T型底座的无基础抽油机具有整体结构简单、安装方便、节省投资、缩短安装时间、便于调整互换的特点，具有很好的推广使用前景。关键词：无基础抽油机 T型底座 研制 应用我国用的抽油机基本上都是以钢筋水泥块做基础，抽油机安装前需预制或现场浇灌水泥基础，待基础安装或凝固好后将抽油机底座放在基础上，基础与底座通过紧固螺栓固定。因其需提前预制或现场浇灌水泥基础，抽油机安装费用较高，现场安装和前期准备费时费力。螺栓锈蚀后拆卸难度大，换抽油机时须先找到相配的基础，调整互换抽油机不方便。基础的制做、运输、安装比较麻烦，如某厂生产的以CYJY10-3-37HB型抽油机，要求基础尺寸为6.81.80.5米，重量达12吨多，用10条地脚螺栓固定抽油机。针对常规游梁式抽油机安装基础存在的不足，长庆油田根据油田地理特点，研制了无基础抽油机。1 技术分析1.1结构最先试验的底座型式是在原底座的四周都加宽，这种宽底座型抽油机钢材用量较多，节省投资较小。经过优化设计，试验了只在前后两端加宽的H型底座和只在井口端加宽的T型底座。这三种底座都可满足使用要求。经过性价比较，决定推广T型底座无基础抽油机。如图1所示，T型底座是在原底座的井口端加宽、加长而成，加宽部分等于水泥基础宽度，加长的部分要满足防止抽油机前倾的要求。它包括1-新增钢架结构、2-座体、3-混凝土。新增钢架结构与原座体形成底座，框架内侧均布钢筋，混凝土直接浇灌框架内，与金属框架形成一体且固定不动，为节省钢材选用工字钢较座体小一个型号。同时，在座体侧面开排水孔，以便座体内部积水外排。抽油机因前端承受较大载荷，故在T型底座的井口端灌注水泥，增大与底面接触面积，减小了单位面积的受力，这样基础所受压强减小，保证了运行抽油机对基础的压力不超过已夯实基础的承载能力。图1 T型底座无基础抽油机结构示意图1-新增钢架结构；2-座体；3-混凝土无基础抽油机适用范围:（1）适用于最高风力不大于10 级的井场。（2）应安装在无暴雨，且年降水量低于700mm 的地区。（3）不适用于在沙土地面上安装。（4）不适用于在沼泽和可能受到水浸泡的地面上安装。（5）不能安装在河道及其附近以及洪水有可能经过的地方。1.2安全措施过去用水泥基础的目的：一是为了增大与地面的接触面积，防止下沉；二是为了稳定，防止抽油机倾翻。要取消水泥基础，应解决这二个问题。1.2.1防下陷措施长庆油田地处黄土高原，地表多是湿陷性黄土，使用无水泥基础的抽油机应防止抽油机下陷。以CYJ72.526HYW型整体弯游梁式无基础抽油机安装为例，开挖长度为5720mm，宽度为2200mm，深度为500mm，每层100mm逐层回填素土并夯实至井场地面平100mm处，再按照每层100mm厚度逐层铺设3：7的灰土并夯实，灰土层厚度为300mm，3：7灰土层地基上面平整度不低于5mm，井口端高于后端510mm。按照井场建设规范修筑散水坡和排水沟，防止雨水冲毁灰土地基，避免抽油机发生倾覆事故。覆盖灰土层的目的一是为了隔水，防止黄土层雨后下陷；二是为了增加地基承载能力。地面承载能力应达到0.15MPa。灰土在28天时，抗压强度可达05-0.7MPa，随着时间的延长，抗压强度可达8MPa以上，可满足抽油机的压强要求，安全系数可达2.8。这些地基处理措施与原有水泥基础的一样，并未增加工作量。为增大底座与地基的接触面积，增大了底座尺寸，并在底座前部的框架内灌入水泥。1.2.2防倾翻措施在防侧倾方面，应同时考虑风载、抽油机安装横向不水平、光杆在横向不对中井口等因素，测算安全系数。以CYJ72.526HYW型抽油机为例，为防止抽油机侧倾，底座左右各加宽400mm，抗侧翻安全系数大于3.4。在防前倾方面，应同时考虑极限欠平衡、抽油机安装纵向前低后高、光杆在纵向不对中井口等因素，测算安全系数。以CYJ72.526HYW型抽油机为例，为防止抽油机前倾，底座前部加长400mm，这样光杆负荷达32t也不会前倾，抗前倾安全系数大于1.6。1.3 3：7 灰土地基的制作以CYJ72.526HYW型抽油机为例，地基预制前，应调查当地地质、水文及气象资料，抽油机应该顺风安装，避免抽油机侧面迎风发生侧翻。1.3.1 材料准备：（1）粘土：采用就地挖出的粘性土，不能含有有机杂质，土料应过筛，其粒径不大于15mm，含水率控制在1923%（现场判断方法：以手握成团，落地开花为适宜）。（2）熟化石灰：应用III 级以上含氧化钙70%以上的块灰，使用前12 天消解并过筛，其粒径不应大于5mm。1.3.2 施工机具：一般应备有搅拌机、木夯、蛙式打夯机、机动翻斗车、手推车、筛子（孔径610mm 和1620mm 两种）、标准斗、靠尺、耙子、平头铁锹、胶皮管、小线、塔尺、钢尺、喷壶、环刀、橡皮锤、削土刀、水准仪等。1.3.3 工艺流程：（1）挖深500mm、宽2200mm、长5720mm 的基坑，底面挖至未经扰动的原状黄土层，按每层100mm 逐层回填素土并夯实至与井场地面平，承载能力不低于0.1 兆帕。（2）当地下水位高于基坑底时，施工前应采取排水或降低地下水位的措施。使地下水位经常保持在施工面以下500mm 左右。（3）灰土拌制：先检查土质和石灰的材料质量是否符合标准的要求；然后分别过筛。如果是块灰闷制的石灰，要用610mm 的筛子过筛；土要用1620mm 筛子过筛，均应确保粒径的要求。灰土的配合比采用3：7 体积比（石灰：土），必须过标准斗严格控制配合比。拌合时必须均匀一致，至少翻拌两次；拌合好的灰土颜色应一致，并适当控制含水量，现场以手用力能握成团，两指轻捏即散为宜，如土料水份过多或过少时，应晾干或撒水湿润。（4）灰土铺设：铺设面应清理干净。特别是掉下的虚土，风吹入的树叶、木屑纸片、塑料袋等垃圾杂物。按每层100mm 的厚度分3 层进行夯实，各层厚度钉标桩控制，夯打采用蛙式打夯机或木夯夯打，遍数一般不少于3 遍，碾压遍数一般不少于6 遍。人工打夯应一夯压半夯，夯夯相接，行行相接，纵横交叉。（5）应按照井场建设规范修筑散水坡和排水沟，两口井之间必须修筑排水沟，防止雨水冲毁灰土地基，避免抽油机发生倾覆事故。1.3.4 质量控制：灰土应逐层检查，用贯入仪检验，以达到控制压实系数所对应的贯入度为合格，或用环刀取样检验灰土的干密度，检验点数每5m2 应不少于2 个且取样点均匀。灰土最小干密度:粘土为1.45 t/m3；粉质粘土1.50 t/m3。灰土夯实后，压实系数一般为0.930.95。1.3.5 成品保护：施工时应注意对定位定高的标准桩、尺、线的保护，不得触动、移位。做好预埋管线的保护工作。做好排水、降水工作，直至填土夯（压）完毕为止。垫层铺设完毕后，应尽快进行面层施工，防止长期暴晒。作好垫层周围排水沟措施，刚施工完的垫层，雨天应作临时覆盖，3 天内不得受雨水浸泡。已铺好的垫层不得随意挖掘，不得在其上行驶车辆或堆放重物。1.3.6 施工注意事项：（1）雨、冬期（0以下）不宜进行灰土工程，施工时严格执行施工方案中的技术措施，防止造成灰土水泡、冻胀等质量事故。（2）灰土垫层基坑底面应挖至未经扰动的原状黄土层，基坑必须平整、坚实，并打底夯，局部松软土层或淤泥质土，应予挖除，填以灰土夯实；同时避免受雨水浸泡，以防局部沉陷造成垫层破裂或下陷。（3）灰土施工使用块灰必须充分熟化，按要求过筛，以免颗粒过大，熟化时体积膨胀将垫层胀裂，造成返工。（4）灰土施工时每层应测定夯实后土的干密度，检验压实系数和压实范围，符合设计要求后才能继续作业，避免出现干密度达不到设计要求的质量事故。2 现场应用及效果抽油机安装程序：无基础抽油机除无需安装水泥基础，夯实地基需高于地平面以外，地基处理好后，将T型底座直接放在灰土层上，找平、对中后，其余安装程序基本与有水泥基础抽油机相同。2007年5月，第1台无水泥基础的CYJW8326HF抽油机在采油三厂新寨作业区元232井投入使用， 同年11月在采油一厂杏27-105井组安装3台CYJW62.526HF无水泥基础抽油机。长庆油田自安装试验第一台宽底座无基础抽油机以来，先后安装宽底座、H型、T型三种底座的抽油机150多台，我们特意观察雨季和冬季特殊条件下基础变化情况，经检查冬季地冻及春季解冻抽油机基础变化情况，未发现沉陷和土层松软情况，抽油机运转正常。目前长庆油田成熟推广应用的T型底座无基础抽油机机型有4型、5型、6型、7型、8型等复合平衡和游梁平衡抽油机，二种平衡方式的无基础抽油机都满足现场需要。该型抽油机具有结构简单实用，安装方便、快捷，便于拆移调换，大大降低抽油机安装费用，综合考虑抽油