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摘要:高原抽油机的最大优点就是节电、长冲程慢冲次减少油井杆管偏磨频次、延长油井免修期,但是油井作业时,受到井场大小、作业机品种的限制,只能雇用推土机完成高原抽油移机工作,费用非常昂贵,同时具体操作复杂、时间长短不定、给抢开作业井、提高油井时率造成一定的影响。通过现场调查研究,在保障高原抽油机迅速、及时、安全、低费用的前提下,精心设计,研制出了高原抽油机位移装置,多次试验,在油井作业现场移机技术应用获得成功。
关键词:高原抽油机位移装置;固定装置;移动装置;液压千斤顶;强度效核
中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)21-0017-02
1油井作业移机现状
2009年1月11日从三矿调度了解到全厂、三矿高原抽油机应用都在增加数量。2008年高原抽油机位移和复位发生费用176 370元,是一个不可忽视的数字开支。要想达到高原抽油机迅速、安全、低费用进行位移和复位,是一个高标准的要求。要在保障高原抽油机迅速、安全、低费用的前提下,进行位移和复位,成为摆在设备管理者面前的重要课题。
油井作业移机存在的主要问题:
(1)抽油机前后井场狭小,作业队通井机不能操作位移或复位,拖拉机没有足够的拉力,现场拉不动抽油机的问题。
(2)在用的高原抽油机,绝大部分水泥基础没有尾部中心管不能使用倒链。即使使用倒链使抽油机向后滑动,劳动强度和工作量大,在目前条件下很不适应的问题。
(3)作业架子车不能前、后移动高原抽油机的问题。
(4)通井机、推土机移机存在没有发现安全隐患时,易造成不安全问题。
(5)由于井场地形复杂,通井机、推土机移机时驾驶员左右驾驶掌握不均匀造成井口偏的问题。
2高原抽油机位移装置的研制
2.1方案确定
根据高原抽油机特点、重量,根据力学分析研究开发高原抽油机位移装置动力大于其抽油机最大静摩擦力最为适宜。在水泥基础上设计一个固定装置,即在水泥基础纵向中线后面锁紧螺栓孔处设计一块固定钢板,锁紧基础与固定装置。另外再设计一个移动装置,以固定装置的固定钢板为中心,与固定装置结合,利用两个专用设计制造的液压千斤顶向前或向后移动抽油机。其关键是通过选用技术工艺,选用选准材料、专用液压千斤顶设备动力,使高原抽油机位移装置达到使用要求。
2.2计算高原抽油机最大静摩擦力
在静摩擦中出现的摩擦力称为静摩擦力。当切向外力逐渐增大但两物体仍保持相对静止时,静摩擦力随着切向外力的增大而增大,但静摩擦力的增大只能到达某一最大值。当切向外
力的大小大于这个最大值时,两物体将由相对静止进入相对滑动。静摩擦力的这个最大值称为“最大静摩擦力”。这个极限摩擦力,以f最大表示。最大静摩擦力的大小与两物体接触面之间的正压力N成正比。
高原抽油机和基础导轨的材料是Q235优质碳素结构钢,接触摩擦系数选为μ0=0.3。目前全厂在用高原抽油机型号八种型号,最重26.5 t,最大静摩擦力7.94 t。因此,必须设计大于7.94 t动力的高原抽油机移位装置。
f0max=μ0N=0.3×26.5(t)=7.94(t)
2.3高原抽油机位移装置的固定部分的研制
2.3.1设计
装置的固定部分是固定在水泥基础上,它的作用是承受移动装置向前或向后的拉力和压力,控制移动装置左右摆动。具体思路是在水泥基础纵向中线后面锁紧螺栓孔处设计一块0.94 m×0.18 m的钢板。对准锁紧螺栓孔设计0.48 m×0.031 m长方形孔,两端分别设计一个螺母和一个插座。从钢板向后面设计两个7字型由圆形钢管与钢板组成的轭架(承受向后移机(移位作业)作用力),前面设计一个由圆形钢管与钢板组成的轭架(承受向前移机(复位开作业井)作用力),在钢板处用螺丝连接紧固。最后设计T型螺栓,锁紧基础与钢板。
2.3.2对拉(压)杆、管进行强度计算校核
为了保证受拉(压)杆、管在工作时不发生失效,强度条件为σmax≤[σ],式中σmax为构件内的最大工作应力,[σ]为材料的许用应力。对于等截面拉(压)杆、管,强度条件σnmax=FNmaxA≤[σ],根据强度条件,在已知拉(压)杆、管的材料、截面尺寸和所受荷载,对拉(压)杆、管进行强度计算校核。以下是圆形钢管的强度效核过程:
已知选用圆形钢管材料是Q235A优质碳素钢。在设计手册中查到抗拉(压)强度σb=439 MPa,安全系数n=1.5。许用应力为[σ]=σb/n=439/1.5=292.67 MPa=2 984.4145 kg/cm2,已知选用圆形钢管所受荷载Fmax=7.94 t=7 940 kg,外径￠50 m内径￠30 mm等截面积A=(50 mm/2)2×3.14-(30 mm/2)2×3.14=(5 cm/2)2×3.14-(3 cm/2)2×3.14=6.25×3.14-2.25×3.14=19.625-7.065=12.56 cm2
实际应力σ实=Fmax/A=7 940/12.56=632.16 kg/cm2,
632.16 kg/cm2<2 984.41 kg/cm2,即:σ实<[σ]。
2.3.3机械加工各个组件
根据选择原材料、设计图纸和进行了材料的强度的校核后,按照标准委托吉元石油科技有限公司机械加工厂加工了固定装置的各种配件,并进行了验收合格。
2.4高原抽油机位移装置的移动部分的研制
2.4.1设计
装置的移动部分是设计两个定位销,插在固定装置插座上,再设计两个平移管,在平移管上设计间隔11 cm与定位销子直径略大的圆孔,这样用定位销子把平移管固定在固定装置上,另外在平移管下面设计两个支撑座、支撑架,扶正平移管。在平移管前端设计一个油顶座,根据抽油机最大静摩擦力,选择两个卧式10 t液压千斤顶,把油顶安在油顶座上,顶在抽油机底座工字钢上,用两个液压千斤顶同时加压,实现移动抽油机。液压千斤顶行程走完后,卸压,油顶回缩,再将平移管向前移一个格,加压向前顶,依次完成。如果抽油机已经偏离中心线,可用两个千斤顶在移动时调解,若抽油机偏左时,要加快左边的液压千斤顶加压速度,适当减慢右边的液压千斤顶的加压速度,能够逐渐调正抽油机,达到井口对中率目的,防止井口偏磨。
2.4.2组装及整体试验
在设计机械加工各个配件后,进行了整体组装。在整体组装过程中对着设计图纸、技术指标对每一个组件、尺寸、性能进行了审核合格。
在审核合格后,多次在采油32队T142-65、采油6队32129井试验、改进基本成功。安装高原移动装置需要10 min～15 min,移动抽油机需要20 min～30 min,在45 min左右移动到位。
移动抽油机作业时,第一步先摘掉负荷;第二步卸开锁紧的螺栓和压板;第三步安装滚轮与销轴;第四步安装固定装置;第五步安装移动装置,用两个液压千斤顶同时加压,实现移动抽油机。
3推广位移技术达到及时安全移机、抢开作业井要求
2009年7月24日-8月29日,开始在三口油井作业现场试验应用获得成功,避免了外雇推土机发生劳务费。
油井作业时,现场使用高原抽油机移位装置移机,达到了操作方便、安全、可靠,24 h随时使高原抽油机移位和复位,进行油井作业或抢开井,使每口井高原抽油机作业时外雇劳务费为零目的。
4经济效益分析与预测、推广应用前景
在统计调查中得知,目前移动抽油机向前或向后移动一次,发生费用1 990元,一个作业井次发生费用3 998元。2006年共发生费用176 370元。该装置一台成本7 000元,我们使用两台装置成本14 000元,根据2008年发生的费用,可节省成本162 370元。
5现场推广使用结论及建议
小结:通过现场应用高原抽油机移机技术,解决了由于抽油机前后井场狭小不能移机的问题;解决了作业架子车不能移机的问题,避免了通井机、推土机移机时,易造成不安全问题。解决了由于井场地形复杂通井机、推土机移机运动时驾驶员左右掌握不准,造成井口偏的问题。24 h可随时移机,为采油队油井作业前、开井前做好准备工作创造了充分有利的条件。
建议:要增加10 t液压千斤顶的行程达到0.3 m,减少一半移动时间,整个操作时间控制在25 min以下。采油队在没有电工上班或天气不好的情况下,可以达到及时移动高原抽油机。
在平移管前端改装电动液压装置,提高移动速度,达到6 min～7 min移动到位,整个操作时间在20 min以下。
Pump the Moving Machine Technical Application of the Oil Machine in the Plateau
Li Zongming, Zhang Zigang, Gao Xiaoming, Cui Liangzhi, Li Jianshu
Abstract:Plateau pump oil machine great advantage economize on electricity, long slow to wash time reduce oil well pole is it lean towards frequency of rubing, lengthen oil well exempt building one to in charge of stroke most, but the homework of oil well, is limited by variety of size of well site, homework machine, can only employ bull-dozer finish high originally it release move oil machine work,the getting more expensive very in expenses, the getting more concrete to operate complicatedness, time the indefinite in size, give not vying for not for homework welling, at not raising oil well of cause certain influence of rate at the same time. Through making investigations live, are ensuring the plateau to pump the oil machine rapidly, in time, safe, under the prerequisite of the low expenses, design meticulously, developing the plateau pumping the oil machine displacement device, test many times, the technical application of the moving machine succeeds live in the oil well homework.
Key words:pump the displacement device of the oil machine in the plateau; fixture; mobile device; hydraulic pressure jack; intensity result core
关键词:高原抽油机位移装置;固定装置;移动装置;液压千斤顶;强度效核
中图分类号:TE933 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)21-0017-02
1油井作业移机现状
2009年1月11日从三矿调度了解到全厂、三矿高原抽油机应用都在增加数量。2008年高原抽油机位移和复位发生费用176 370元,是一个不可忽视的数字开支。要想达到高原抽油机迅速、安全、低费用进行位移和复位,是一个高标准的要求。要在保障高原抽油机迅速、安全、低费用的前提下,进行位移和复位,成为摆在设备管理者面前的重要课题。
油井作业移机存在的主要问题:
(1)抽油机前后井场狭小,作业队通井机不能操作位移或复位,拖拉机没有足够的拉力,现场拉不动抽油机的问题。
(2)在用的高原抽油机,绝大部分水泥基础没有尾部中心管不能使用倒链。即使使用倒链使抽油机向后滑动,劳动强度和工作量大,在目前条件下很不适应的问题。
(3)作业架子车不能前、后移动高原抽油机的问题。
(4)通井机、推土机移机存在没有发现安全隐患时,易造成不安全问题。
(5)由于井场地形复杂,通井机、推土机移机时驾驶员左右驾驶掌握不均匀造成井口偏的问题。
2高原抽油机位移装置的研制
2.1方案确定
根据高原抽油机特点、重量,根据力学分析研究开发高原抽油机位移装置动力大于其抽油机最大静摩擦力最为适宜。在水泥基础上设计一个固定装置,即在水泥基础纵向中线后面锁紧螺栓孔处设计一块固定钢板,锁紧基础与固定装置。另外再设计一个移动装置,以固定装置的固定钢板为中心,与固定装置结合,利用两个专用设计制造的液压千斤顶向前或向后移动抽油机。其关键是通过选用技术工艺,选用选准材料、专用液压千斤顶设备动力,使高原抽油机位移装置达到使用要求。
2.2计算高原抽油机最大静摩擦力
在静摩擦中出现的摩擦力称为静摩擦力。当切向外力逐渐增大但两物体仍保持相对静止时,静摩擦力随着切向外力的增大而增大,但静摩擦力的增大只能到达某一最大值。当切向外
力的大小大于这个最大值时,两物体将由相对静止进入相对滑动。静摩擦力的这个最大值称为“最大静摩擦力”。这个极限摩擦力,以f最大表示。最大静摩擦力的大小与两物体接触面之间的正压力N成正比。
高原抽油机和基础导轨的材料是Q235优质碳素结构钢,接触摩擦系数选为μ0=0.3。目前全厂在用高原抽油机型号八种型号,最重26.5 t,最大静摩擦力7.94 t。因此,必须设计大于7.94 t动力的高原抽油机移位装置。
f0max=μ0N=0.3×26.5(t)=7.94(t)
2.3高原抽油机位移装置的固定部分的研制
2.3.1设计
装置的固定部分是固定在水泥基础上,它的作用是承受移动装置向前或向后的拉力和压力,控制移动装置左右摆动。具体思路是在水泥基础纵向中线后面锁紧螺栓孔处设计一块0.94 m×0.18 m的钢板。对准锁紧螺栓孔设计0.48 m×0.031 m长方形孔,两端分别设计一个螺母和一个插座。从钢板向后面设计两个7字型由圆形钢管与钢板组成的轭架(承受向后移机(移位作业)作用力),前面设计一个由圆形钢管与钢板组成的轭架(承受向前移机(复位开作业井)作用力),在钢板处用螺丝连接紧固。最后设计T型螺栓,锁紧基础与钢板。
2.3.2对拉(压)杆、管进行强度计算校核
为了保证受拉(压)杆、管在工作时不发生失效,强度条件为σmax≤[σ],式中σmax为构件内的最大工作应力,[σ]为材料的许用应力。对于等截面拉(压)杆、管,强度条件σnmax=FNmaxA≤[σ],根据强度条件,在已知拉(压)杆、管的材料、截面尺寸和所受荷载,对拉(压)杆、管进行强度计算校核。以下是圆形钢管的强度效核过程:
已知选用圆形钢管材料是Q235A优质碳素钢。在设计手册中查到抗拉(压)强度σb=439 MPa,安全系数n=1.5。许用应力为[σ]=σb/n=439/1.5=292.67 MPa=2 984.4145 kg/cm2,已知选用圆形钢管所受荷载Fmax=7.94 t=7 940 kg,外径￠50 m内径￠30 mm等截面积A=(50 mm/2)2×3.14-(30 mm/2)2×3.14=(5 cm/2)2×3.14-(3 cm/2)2×3.14=6.25×3.14-2.25×3.14=19.625-7.065=12.56 cm2
实际应力σ实=Fmax/A=7 940/12.56=632.16 kg/cm2,
632.16 kg/cm2<2 984.41 kg/cm2,即:σ实<[σ]。
2.3.3机械加工各个组件
根据选择原材料、设计图纸和进行了材料的强度的校核后,按照标准委托吉元石油科技有限公司机械加工厂加工了固定装置的各种配件,并进行了验收合格。
2.4高原抽油机位移装置的移动部分的研制
2.4.1设计
装置的移动部分是设计两个定位销,插在固定装置插座上,再设计两个平移管,在平移管上设计间隔11 cm与定位销子直径略大的圆孔,这样用定位销子把平移管固定在固定装置上,另外在平移管下面设计两个支撑座、支撑架,扶正平移管。在平移管前端设计一个油顶座,根据抽油机最大静摩擦力,选择两个卧式10 t液压千斤顶,把油顶安在油顶座上,顶在抽油机底座工字钢上,用两个液压千斤顶同时加压,实现移动抽油机。液压千斤顶行程走完后,卸压,油顶回缩,再将平移管向前移一个格,加压向前顶,依次完成。如果抽油机已经偏离中心线,可用两个千斤顶在移动时调解,若抽油机偏左时,要加快左边的液压千斤顶加压速度,适当减慢右边的液压千斤顶的加压速度,能够逐渐调正抽油机,达到井口对中率目的,防止井口偏磨。
2.4.2组装及整体试验
在设计机械加工各个配件后,进行了整体组装。在整体组装过程中对着设计图纸、技术指标对每一个组件、尺寸、性能进行了审核合格。
在审核合格后,多次在采油32队T142-65、采油6队32129井试验、改进基本成功。安装高原移动装置需要10 min～15 min,移动抽油机需要20 min～30 min,在45 min左右移动到位。
移动抽油机作业时,第一步先摘掉负荷;第二步卸开锁紧的螺栓和压板;第三步安装滚轮与销轴;第四步安装固定装置;第五步安装移动装置,用两个液压千斤顶同时加压,实现移动抽油机。
3推广位移技术达到及时安全移机、抢开作业井要求
2009年7月24日-8月29日,开始在三口油井作业现场试验应用获得成功,避免了外雇推土机发生劳务费。
油井作业时,现场使用高原抽油机移位装置移机,达到了操作方便、安全、可靠,24 h随时使高原抽油机移位和复位,进行油井作业或抢开井,使每口井高原抽油机作业时外雇劳务费为零目的。
4经济效益分析与预测、推广应用前景
在统计调查中得知,目前移动抽油机向前或向后移动一次,发生费用1 990元,一个作业井次发生费用3 998元。2006年共发生费用176 370元。该装置一台成本7 000元,我们使用两台装置成本14 000元,根据2008年发生的费用,可节省成本162 370元。
5现场推广使用结论及建议
小结:通过现场应用高原抽油机移机技术,解决了由于抽油机前后井场狭小不能移机的问题;解决了作业架子车不能移机的问题,避免了通井机、推土机移机时,易造成不安全问题。解决了由于井场地形复杂通井机、推土机移机运动时驾驶员左右掌握不准,造成井口偏的问题。24 h可随时移机,为采油队油井作业前、开井前做好准备工作创造了充分有利的条件。
建议:要增加10 t液压千斤顶的行程达到0.3 m,减少一半移动时间,整个操作时间控制在25 min以下。采油队在没有电工上班或天气不好的情况下,可以达到及时移动高原抽油机。
在平移管前端改装电动液压装置,提高移动速度,达到6 min～7 min移动到位,整个操作时间在20 min以下。
Pump the Moving Machine Technical Application of the Oil Machine in the Plateau
Li Zongming, Zhang Zigang, Gao Xiaoming, Cui Liangzhi, Li Jianshu
Abstract:Plateau pump oil machine great advantage economize on electricity, long slow to wash time reduce oil well pole is it lean towards frequency of rubing, lengthen oil well exempt building one to in charge of stroke most, but the homework of oil well, is limited by variety of size of well site, homework machine, can only employ bull-dozer finish high originally it release move oil machine work,the getting more expensive very in expenses, the getting more concrete to operate complicatedness, time the indefinite in size, give not vying for not for homework welling, at not raising oil well of cause certain influence of rate at the same time. Through making investigations live, are ensuring the plateau to pump the oil machine rapidly, in time, safe, under the prerequisite of the low expenses, design meticulously, developing the plateau pumping the oil machine displacement device, test many times, the technical application of the moving machine succeeds live in the oil well homework.
Key words:pump the displacement device of the oil machine in the plateau; fixture; mobile device; hydraulic pressure jack; intensity result core