楊培倫 馬志強(qiáng) 郭麗莉

摘要：在油田生產(chǎn)開發(fā)過程中使用的常規(guī)設(shè)備是游梁式抽油機(jī)。連桿可以將曲柄動能傳遞給抽油機(jī)橫船，使抽油機(jī)做上下往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)斷塊能量和生產(chǎn)要求發(fā)生變化時，需要調(diào)整抽油機(jī)沖程來滿足原油生產(chǎn)的需要。當(dāng)原曲柄銷子損壞時也必須更換曲柄銷子才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。而每次調(diào)整沖程或更換曲柄銷子前都需要先將連桿與曲柄銷子分開。傳統(tǒng)的方法是用繩索捆綁連桿，用人力或者吊車拖拽使連桿與曲柄銷子分離。該方法員工勞動強(qiáng)度高，操作時間長等問題，存在一系列安全隱患。為了徹底解決存在的問題，研制了一種便攜式連桿分開器，能快速、安全的完成連桿分開的操作，既保護(hù)了員工的人身安全又避免了因停井時間長導(dǎo)致的井卡生產(chǎn)事故。

關(guān)鍵詞：游梁式抽油機(jī);連桿;組合工具

一、問題的提出

游梁式抽油機(jī)是陸地油藏開采中使用最廣泛的設(shè)備。連桿是將曲柄動能傳遞給抽油機(jī)橫船，使抽油機(jī)做上下往復(fù)運(yùn)動的重要部件。當(dāng)曲柄銷子磨損嚴(yán)重不能將曲柄動能很好地向下傳遞時，需要更換曲柄銷子才能恢復(fù)正常生產(chǎn)。當(dāng)斷塊能量或者生產(chǎn)工藝要求發(fā)生變化時，需要調(diào)整抽油機(jī)沖程來滿足原油生產(chǎn)的需要。而每次調(diào)整沖程或更換曲柄銷子前都需要先將連桿與曲柄銷子分開。傳統(tǒng)的方法是用繩索捆綁連桿，用人力或者吊車拖拽使連桿與曲柄銷子分離。該方法員工勞動強(qiáng)度高，操作時間長等問題，在實(shí)際操作中存在一系列安全隱患。

二、故障現(xiàn)象

連桿與曲柄銷子分離前，員工需將繩鎖穩(wěn)固地套在連桿上。由于操作位置較高，員工易發(fā)生墜落事故。所以每次操作必須按要求佩戴安全帶。用繩子拉連桿時收到很大的阻力，單靠人力卸不下來，經(jīng)常用到斜鐵和大錘。這種操作下，斜鐵容易飛出對人體造成傷害，該操作并不可取。當(dāng)人力不能將連桿與曲柄銷子分開時，需要借用吊車。據(jù)統(tǒng)計，使用吊車時，約有三分之一的幾率導(dǎo)致連桿或者曲柄銷子不同程度的損壞。損壞嚴(yán)重的還需要更換連桿或者曲柄銷子。

三、故障原因

裝配時連桿與曲柄銷子必須緊密配合，造成連桿與曲柄銷子分開困難最根本的原因就是抽油機(jī)長期在野外環(huán)境工作，雨水容易積留至連接軸面及軸孔，逐漸形成銹蝕，給拆卸工作制造了很大的阻力。當(dāng)利用斜鐵和大錘時，人站在兩連桿中間的平臺上，由于操作空間小，斜鐵固定不夠穩(wěn)固，用力小起不到拆分作用，用力大加之敲擊位置不精確，斜鐵容易飛出對人身造成傷害。而吊車作用力過大并且作用力方向與連桿分離方向不一致，極易將連桿或者曲柄銷子損壞。傳統(tǒng)的方法借助的是具有破壞作用的沖擊力進(jìn)行分離，達(dá)到了分離的效果，但是其破壞性若控制不好就會造成人身傷害和設(shè)備損壞。第四采油廠油原油普遍為稠油，操作時間長時特別是冬天低溫情況下極易井卡給油井生產(chǎn)造成了較大影響。

四、故障處理

我們首先需要對抽油機(jī)設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)外。此外我們還可以從操作方法上尋求解決辦法。制作一套工具達(dá)到操作簡便，成本低，通用性強(qiáng)，適用于多種型號抽油機(jī)，安全系數(shù)高，操作時間短等效果。

4.1解決思路

考慮到抽油機(jī)兩對連桿與曲柄銷子的分開時，連桿的受力方向相反，可以利用螺旋副工作原理，研制一種將連桿與曲柄銷子硬性分開和復(fù)位的工具。

4.2組成及結(jié)構(gòu)特征

連桿分開器由連桿固定卡箍、卡箍與圓管連接固定螺絲、可調(diào)節(jié)距離圓管、伸縮套管、調(diào)節(jié)距離固定螺絲、伸縮套管固定螺母、調(diào)節(jié)螺桿等部件組成。

該連桿分開器的主要工作部位是伸縮套管和調(diào)節(jié)螺桿。調(diào)節(jié)螺桿兩側(cè)分別是梯形右旋螺紋和梯形左旋螺紋。兩側(cè)伸縮套管分別是與之配合的梯形左旋螺紋和梯形右旋螺紋?？ü繉⒃摻M合工具固定在兩連桿上，當(dāng)對調(diào)節(jié)螺桿施加外力時，通過螺旋副將扭矩轉(zhuǎn)換為軸向的推力（或拉力），將連桿硬性從曲柄銷子軸套里分開或者拉回。由于伸縮套管與調(diào)節(jié)圓管組合使用可以調(diào)節(jié)成任意長度，故連桿分開器適用于不同型號抽油機(jī)的連桿拆卸。考慮到連桿在分開的過程中角度的變化可以導(dǎo)致調(diào)節(jié)螺桿變形損壞，故在卡箍和伸縮套管上置了萬向結(jié)構(gòu)，在操作過程中可自動調(diào)整連桿與調(diào)節(jié)螺桿之間的角度，確保作用力始終沿著調(diào)節(jié)螺桿的軸向方向。

4.3 材質(zhì)

該組合工具中絲杠是主要的受力部件，由于其直徑小，長度長，承受較大的推拉力，為保證工具性能穩(wěn)定，避免彎曲或斷裂，選擇優(yōu)質(zhì)45#中碳鋼進(jìn)行加工，并且在調(diào)制處理后進(jìn)行表面淬火，提高螺紋硬度和其他機(jī)械性能[1]。

4.4 工作原理

根據(jù)螺紋副原理，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的同時傳遞力。使用該組合工具時，先將兩個固定卡箍分別緊固在抽油機(jī)曲柄外側(cè)兩連桿的下側(cè)，測量兩個萬向螺孔之間的距離，根據(jù)調(diào)節(jié)圓管定位螺孔位置計算出伸縮套管兩端之間的距離，將調(diào)節(jié)螺桿的兩端分別旋入伸縮套管中，伸縮套管兩端距離調(diào)整至計算值。再將調(diào)節(jié)圓管與卡箍通過萬向結(jié)構(gòu)固定。順時針施力，工具伸長反之縮短。伸長時將連桿硬性從曲柄銷子軸套里分開，反之將連桿復(fù)位。由于連桿分開器兩端固定在兩側(cè)連桿上，推力（或者拉力）作用同時作用在兩根連桿上，所以該工具可以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)連桿與曲柄銷子的同時分開與復(fù)位，大大節(jié)約了操作時間。

五、應(yīng)用效果

該連桿分開器研制成功后，在第四采油廠永清采油作業(yè)區(qū)多臺不同型號的抽油機(jī)上試驗，取得了良好的收效。用傳統(tǒng)的方法一般需要5～6名員工，平均需要2～3個小時，并且必要時需要吊車配合。采用本組合工具后，每次只需要2名員工，10分鐘就能完成，安裝拆卸快捷，既減輕了員工勞動強(qiáng)度，又提高了工作效率，消除了安全隱患。解決了生產(chǎn)中存在的實(shí)際問題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有推廣價值。

1.經(jīng)濟(jì)效益

加工費(fèi)：工具成本2000元/套，一共做了4套，總費(fèi)用0.8萬元。

增產(chǎn)效益：

全廠每年約有230臺抽油機(jī)需要調(diào)沖程、更換曲柄銷子：

每年可節(jié)省230臺 × 2小時=460小時，

平均每口油井日產(chǎn)原油2噸，每噸原油成本0.35萬元：

460小時/24小時/日× 0.35萬元/噸× 2噸=13.4萬元

節(jié)省吊車費(fèi)用：750元/井次×230井次/年=17.25萬元

年創(chuàng)效：13.4+17.25-0.8=29.85萬元

2.社會效益

該方法大幅降低了抽油機(jī)的停井時間，杜絕了井卡現(xiàn)象，提高了生產(chǎn)效率。降低了員工的勞動強(qiáng)度，降低了員工摔傷、扭傷、砸傷等事件的概率，保護(hù)員工的基本權(quán)益。為企業(yè)節(jié)約了一筆可觀的吊車租用費(fèi)和配件購置費(fèi)，該部分。

六、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

連桿分開器的主要創(chuàng)新點(diǎn)是：一是，利用螺紋副將扭矩轉(zhuǎn)換為對連桿的推力或者拉力。二是，將螺紋副產(chǎn)生的推力或者拉力轉(zhuǎn)移到兩連桿上，使得原本不相干的兩根連桿間產(chǎn)生了作用力和反作用力，兩根連桿同時受力脫出，與每次只分開一組連桿和曲柄銷子相比節(jié)約了一倍的操作時間。

參考文獻(xiàn)：

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊（第五版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

作者簡介：

楊培倫，華北油田第四采油廠，采油工，高級技師馬志強(qiáng)，華北油田第四采油廠，采油工，高級技師;郭麗莉，華北油田第四采油廠，技術(shù)員，中級工程師;