塔架式长冲程抽油机

1、塔架式长冲程抽油机原理及应用马强作者简介：马强（1980-今），男，助理工程师，辽宁阜新人，2003年毕业于大庆石油学院石油工程系，现在辽河金马油田开发公司，从事生产管理和研究工作。电话E-mail：starmq。 郭文川（中油辽河金马油田开发公司，辽宁 盘锦 124010）摘要：塔架式长冲程抽油机（2022型）是配合油田采用新工艺而研制开发的，本文在给出这种抽油机工作原理的基础上，进行运动规律分析，并阐述了基本技术参数和相关操作功能。其具有长冲程、软性换向、对称对拉、高度平衡、高效节能、大载荷等重要特点，经过辽河油田试用效果良好。关键词：塔架式抽油机 长冲程 运动

2、规律 调平衡 技术参数 故障排除前 言目前长冲程无游粱抽油机发展较快，采用了许多现代技术和先进结构方案以及新材料、新工艺，抽油机的适应性、经济性、可靠性和先进性以及技术水平均达到了有史以来的最高水平，为高效、经济、安全和可靠地开采石油资源作出了卓越贡献1。塔架式长冲程抽油机刷新了一百年来使用游梁机四连杆机械的历史，使抽油机的设计原理产生了根本的（质的）变化、实现了本世纪跨越式的飞跃。该产品在胜利油田、辽河油田进行了37井次的矿场试验，连续运行时间超过三年，无任何技术与安全性问题，特别适合油田领域，满足了我国油田深井和稠油井原油开采以及大采油量的采油工艺要求。1 结构及原理1.1 主要结构塔架式

3、长冲程抽油机由电机架、转动系统、工作机构、辅助机构四部分组成2。主要采用双循环链条、由联体减速机驱动，主悬梁呈M形分布在双循环链条中间与换向机并联，由换向机构将各链条串、并联，从而实现换向功能。循环链条的循环运动经此换向机构变为主悬绳的上、下往复运动。具体结构见图1。1、前天轮；2、让位装置；3、主梁；4、悬杆绳；5、悬杆梁；6、从动轮； 7、换向器；8、循环链；9、板式链；10、机架；11、主动链轮；12、联组带；13、电机；14、地轮；15、采油树；16、后天轮；17、悬重绳；18、链绳接头；19、配重箱；20、减速器；21、大带轮；22、配重导绳；23、基础图1 塔架式长冲程抽油机（CC

4、J系列）结构图1.2 工作原理其工作原理是3：电动机通过皮带带动齿轮减速器，减速后带动主动链轮作连续定向转动、主动链轮带动封闭链轮和循环轴循环运行，循环轴的上下分别连接着两条钢丝绳、一条通过天轮与光杆上的悬绳器相连、另一条通过地轮和小天轮与平衡箱相连。循环轴上下循环运动的同时带动抽油杆上下往返运动，从而实现开采作业的主要功能。2 技术特点2.1 技术参数目前塔架式长冲程抽油机共有5种机型，其主要技术参数见表1。表1 塔架式长冲程抽油机技术参数机型代号CCJ12-5-18HFCCJ16-6-28HFCCJ16-8-28HFCCJ20-8-38HFCCJ22-8-48HF悬点最大载荷(KN)120

5、160160200220冲程(m)56888冲次(min-1)2.53.52.54.02.04.02.04.02.04.0平衡方式砝码式砝码式砝码式砝码式砝码式最大平衡箱重(T)5.36.16.18.18.5减速器传动比17.617.617.617.818.8减速器中心距(mm)512539539672.8800减速器扭矩(KN·m)1828283848电机型号Y200L2-6Y225M-6Y280S-6(Y225M-4)Y280M-6(Y315S-4)Y315S-6(Y315S-4)电机功率(kw)223037(45)55(110)75(110)电机转速(r/min)9709809

6、80980980传动皮带5V35505V35505V35506V40606V4320悬点最低高度(mm)17001800180018001800使用温度()-4050自动刹车机构无有有有有整机重量(T)18.027.031.044.553.2整机外形尺寸长×宽×高(mm)3500×2020×101003800×2020×113703800×2020×135474000×2240×123634250×2420×134882.2 运动规律塔架式长冲程抽油机的运动规律只在上、下死点

7、附近存在加减速度，其余行程是匀速运动，如图2所示。其运动规律可用公式1计算4： （1） 式中：为悬点位移，m；为主动轮半径，m；为主轴销离基准垂线的转角，rad；为悬点运动速度，m/s；为主动轮角速度，rad/s；为悬点加速度，m/s2。图2 塔架式长冲程抽油机运动规律示意图 由图2可知，当悬点运动进入BC、EF段时，悬点运动规律是匀速运动，加速度为零，其速度可用公式2计算。 (2)式中为悬点匀速段运动速度，m/s。 同时塔架式长冲程抽油机的冲数不仅和主动轮的转速有关，而且与冲程也有关，其表达式为： （3）式中为主动轮转速，min-1。2.3 调整平衡 抽油机工作状态的好坏主要看平衡度的高低，

8、平衡度高是延长抽油机使用寿命的关键环节，平衡重调整适当使两绳张力差为最小，此时，减速器所需输出扭矩最小。采用监测上、下冲程电流值的方法来调整配重，通过增、减配重砝码块，使上、下行电流值近乎相等，一般最大差值不超过5%即可。平衡重理论重量计算公式为5： （4）式中：为液柱重量，KN；为杆柱重量，KN；为杆柱重量，KN。2.4 失载保护2.3.1 主要功能及用途 该保护装置对16型、20型、22型抽油机设备有失载及卡井保护功能。当设备突然发生失载或卡井事故时，设备悬绳器返回上行，后配重箱形成自由落体。加速下落、超过额定转数，这时该保护装置动作使电机断电自动刹车6。2.3.2 保护装置动作原理主要原

9、件HB72N单设定双数四位转速表，传感器，中间继电器，磁钢，电磁铁。原理是在该减速机闸轮上镶有磁钢2个以上，作转速表的脉冲信号，此脉冲信号将中间继电器线圈电源接通，该继电器得电动作。其常闭点断开将电机控制电源断开失电停止。其常开点闭合将该装置的电磁铁电源接通而动作、电磁铁将闸勾提起通过闸的配重将闸拉死，使设备停止运行。2.5 修井作业由于塔架式长冲程抽油机尺寸较高，为避免作业时井架与抽油机前轮相碰，设计了前轮让位装置7。当需要修井时，须将配重箱升至上死点位置，停机，刹紧刹车，然后将位于配重箱导绳上横粱的两个吊钩，分别挂在配重箱两个吊销上，牢固锁住配重箱。卸掉前天轮支座的固定螺栓，用齿条座上的顶

10、丝顶起齿条两扣，用大活动搬手卡住前天轮轴端的四方搬手位置，向后旋转直到天轮后移700mm处，即可进行修井作业，修进作业完毕，按反程序移回原来位置，找正前天轮并拧上固定螺栓即可。修井完毕，将光杆与悬绳器联结固定。松开刹车，用扳手旋动吊钩上的双向调节螺母，使吊钩脱开摘下吊钩，即可运转。3 可能发生的故障 塔架式长冲程抽油机在运转过程中，由于某种原因可能会发生一定的故障，其常见可能发生的故障、原因和具体的排除方法见表2。表2 可能发生的故障及排除方法序号故障性质特征发生故障原因预防及排除方法1抽油机不平衡引起减速器超载、电机跳闸电机及减速器上下行程的响声不同井下液面发生较大变化增加或减少平衡块2刹车

11、刹不住或自动刹车1、刹车片磨损；2、刹车轮被油脂污染；3、弹簧失灵；4、刹车行程未调好；5、给定值不准确。1、更换刹车； 2、擦干刹车轮是的油污；3、更换弹簧；4、调整好调节杆的行程；5、调整给定值。3减速器过热油池温度>701、润滑油过多、油液粘度不合适；2、轴承磨损。1、使液面到规定位置、调整润滑油牌号；2、更换轴承。4齿轮或轴产生严重的锈蚀1、潮湿环境中，间断运转、箱体内有水进入、润滑剂不合格或变质；2、通风不足。1、排掉旧油、冲洗干净、更换润滑油。2、检查呼吸孔、使之畅通。5齿轮产生连续的点蚀磨损擦伤1、减速器超载运转；2、润滑油不符合技术规范要求；3、润滑油失去润滑能力、油被水

12、乳化或被杂质污染。1、减小负荷、调整平衡重；2、按技术规范选择合适的润滑油。3、更新润滑油。6轴承及其他机件运转不正常、烧坏卡死轴承发热或轴承座有杂音1、润滑不充分或被金属杂质污染；2、减速器过载、轴承齿轮损坏；3、轴承和密封件松动产生摩擦。1、补加润滑油或更换润滑油；2、减少负荷调整平衡；3、拧紧箱盖及联接器的螺栓。7减速器漏油各密封处渗油1、螺栓松动、密封件损坏、箱体粘合不好；2、轴端密封磨损；3、回油孔、通气孔堵塞。1、拧紧螺栓、更换密封；2、疏通回油孔和通气孔；3、压紧轴套。4 现场应用 辽河油田金马油田开发公司在洼沙平1、洼沙平2井进行了22型塔架式抽油机现场试验。洼沙平1井4月16

13、日开井，泵径120mm，泵挂深度1350米，冲次3次，最大负荷183.8KN，日产液222m3，累产液0.607×104m3。洼沙平2井4月24日开井，泵径120mm，泵挂深度1380米，冲次3次，最大负荷193.2KN，日产液209m3，累产液0.418×104m3。目前，油井生产运行平稳。5、结论（1）塔架式长冲程抽油机适用于深井、稠油热采井、大泵深抽，其长冲程，低冲次特性使泵筒充满系数高，消除气锁。（2）采用法码式平衡，调整方便，平衡度高。能耗低，配备电机动率小，系统效率大大提高。（3）动载小悬点加速度小，换向平稳运行可靠。参考文献1 张连山长冲程无游梁抽油机集锦与发展研究J钻采工艺，1998，21（2）：3342。2 张连山我国无游梁长冲程抽油机的新水平J石油机械，1991，19（9）：4851。3 胡安国，赵志鹏超大悬点载荷长冲程抽油机P中国专利