水泥平台抽油机隐患综合治理研究.doc

1水泥平台抽油机隐患综合治理研究水泥平台抽油机隐患综合治理研究摘要 高集油田 70%油井位于淮河入江水道内，为保障汛期原油正常生产，所有抽油机均安装在高 4.5 米的钢筋混凝土平台上采油平台投用后，经常出现抽油机工字钢底座断裂，压杠螺栓螺母开焊，压杠断裂，抽油机震动大等严重隐患，造成停机影响原油生产对高架水泥平台抽油机常见隐患原因进行分析，提出相应的改进和防范措施，总结管理经验，以减少此类隐患发生概率，确保抽油机平稳经济运行，保障油井正常生产关键词 高架水泥平台；抽油机底座；安全隐患；治理研究1 高架水泥平台抽油机隐患简述高集油田全部采用游梁式抽油机进行机械采油，其中有 116 口油井处于淮河入江水道泄洪道内，因受夏季洪水影响，所有抽油机被架高2011 年以前抽油机安装在钢架结构平台上，钢架平台的基础为水泥预制块，水泥基础与钢架结构用压杠螺栓固定由于平台所处的特殊地理位置(泄洪道内)，空气潮湿雨水多，钢架局部腐蚀严重，且每年经历时间长短不一的洪讯，受流水冲击，洪水过后钢架要防腐刷漆工作量大，钢架结构大多已使用 10 多年，平台上表面容易腐蚀穿孔，严重影响平台的安全现将钢架结构平台全部改为水泥结构平台，抽油机安装在长 9.4 宽 4.6 高 4.5 米的水泥平台上采油。

由于水泥平台平面度不够或抽油机工字钢底座与水泥基础连接强度不够，抽油机悬点载荷过大等因素影响，造成工字钢断裂、预埋螺栓脱焊、压杠断裂、抽油机震动大等隐患，经统计，仅 2011 年 8 月到 2012 年 5 月有 31 台抽油机出现类似隐患 88次表 1 为部分高架水泥平台抽油机维修台帐表表 1.1.采油七队部分高架水泥平台抽油机维修台帐采油七队部分高架水泥平台抽油机维修台帐序号井号隐患描述整改措施整改日期1高 6-106第一根压杠两根螺栓从预埋件中脱出，前端悬空已更换加重 10 型机2011.08.172高 6-51第一根压杠右侧螺栓从预埋件从脱出，底座不平补焊更换压杠螺栓2011.08.173高 11-14第一根右侧螺杆螺帽从预埋件中脱出，工字钢有裂纹补焊加装橡胶钢板2011.09.234高 6-5压杠及压杠螺栓经常断裂底座加装橡胶钢板2011.10.185高 6-82底座工字钢有裂纹，前端支架螺栓一支断裂已更换加重 10 型机2011.12.2326高 6-85第一、二根压杠裂底座加装橡胶钢板2012.02.237高 6-103第一根压杠完全断裂，抽油机工字钢有裂纹更换压杠2012.03.018高 6-78A压杠及压杠螺栓经常断裂底座加装橡胶钢板2012.03.019高 6 平 2抽油机底座工字钢有裂纹，第二根压杠裂，水泥拉脱补水泥找平2012.03.2510高 6-62工字钢两侧有裂纹找平补焊工字钢2012.04.2111高 11-9工字钢中部断裂找平补焊工字钢2012.05.082 隐患原因分析2.1 抽油机工字钢断裂原因分析游粱式抽油机底座一般是由两根工字钢作为纵梁与一些横梁组合而成。

工字钢断裂部位通常发生在支架的后支撑与减速器箱座和底座相连接处之间，如图 1 的 A— A截面与 B- B 截面之间，其中大多数发生在 A-A 截面处造成这一失效的原因是多方面的，从失效的部位形状来看，主要失效形式是疲劳破坏【1】图图 1.1.抽油机底座受力分析抽油机底座受力分析2.1.1 工字钢底座变形 在抽油机制造、运输过程中或长时间使用后，底座的两根纵粱可能产生变形底座后部向上翘曲，安装固定后不能与基础真正接触，那么压杠或基础对这一段不产生作用力或作用力较小，A- A 截面将全部或大部分承受底座后面部分所受的连杆力和自重力此种情况下 A- A 截面极易出现疲劳断裂破坏 2.1.2 水泥平台不平或不稳固 3在施工过程中水泥平台地基做得不平或地基遇到暗沟，湖区地理位置特殊，且经受水流冲击，抽油机长时间的交变载荷和自重导致平台朝某个方向倾斜水泥平台本身面积较大，平台上表面水平度不够，因抽油机的大部分载荷均由支架承受、所以底座前面部分对平台压力大，而后面部分对平台压力小，使得整个平面倾斜此时 A— A 截面将受一个较大的弯曲应力和剪切应力作用，很容易发生疲劳破坏 2.1.3 抽油机设计缺陷CYJY10- 3- 53HB 型抽油机支架采用 4 根支撑结构，4 根支撑均安装在底座工字钢上，抽油机运动时的受力特征使底座工字钢位于支架后腿与减速箱座交界部位产生交变应力集中点，也为薄弱点，虽然生产厂家在这一部位焊有加强板，但并不能达到彻底解决这一问题的效果。

实际生产中经常出现加强板上有开裂现象2.1.4 其他原因工字钢底座与水泥平台的固定是用压杠及预埋螺栓螺栓固定，压杠对底座的拉力或水泥平台对底座的支承力能避免在 A—A 截面产生较大的内力如果压杠松脱，水泥平台仅对底座产生一个支承力，那么 A- A 截面将承受较大的弯矩，足以导致其疲劳破坏此外，抽油机平衡度调整不及时，井口不对中，抽油机运转时震动大造成的冲击载荷也会造成底座疲劳失效由于生产需要，有的油井泵挂深度加大，冲次调快，造成抽油机悬点载荷增加， “前重后轻”现象更为严重，使底座受交变拉伸应力而断裂2.2 压杠断裂及预埋螺母拉脱分析2.2.1 预埋螺栓结构设计不合理高架水泥平台上抽油机通过前 3 后 2 共 5 根压杠及 10 根压杠螺栓与平台连接，对抽油机整体固定平台对抽油机的支撑力全部作用在 10 根压杠螺栓上，压杠螺栓底部螺帽焊接在预埋件里，预埋件焊接在平台内部钢筋上，通过直埋方式进行浇筑，实际上全部作用力集中在预埋螺母上，受力面积小，单位压强大，长时间的交变载荷容易造成预埋螺母拉脱 2.2.2 抽油机整机震动大井下管柱的动载荷与驴头的悬点载荷均是交变载荷，导致抽油机不可避免的振动，抽油机架高在 4.5 米高水泥平台上，工字钢底座与水泥平台都是硬连接，抽油机的振动与平台本身振动叠加，会加剧抽油机的振动，压杠螺栓承受的交变载荷会增加，导致螺栓疲劳断裂或螺母开焊。

2.2.3 压杠加工方式待改进4部分压杠采取的是用厚度为 5mm 钢板组合焊接而成，钢板的厚度不够，焊接连接处的强度不够，经常造成压杠直接断裂或从焊缝处开裂3 解决方法与防范措施3.1.1 严把基础施工抽油机安装质量关高架水泥平台施工时，基坑坑位选择应避免暗沟或软土层，基础的坑位应挖至第3 层粉质粘土上，施工时做好基坑的排水工作，保证无水作业，避免雨水地表（下）浸泡，降低地基土强度，基础回填土应采用素土，采用分层夯实法夯实水泥平台上平面浇注时，用水平测试仪找平，确保横纵水平度达到抽油机基础安装要求抽油机安装时检查调整抽油机横、纵水平，纵向误差不大于 3mm/m, 横向误差不大于 0.5mm/m，安装后压杠螺栓要定期紧固3.1.2 抽油机支架改型设计建议抽油机生产厂家将抽油机支架由 4 支撑结构改为 3 支撑结构，材质由角钢改为 H 型钢以提高强度，保持前面两条支撑安装位置不变，后面两条支撑合二为一，安装到减速箱上前端，将避免支架后腿支撑在底座工字钢上的薄弱部位，使受力点向后上移到减速箱箱座上，提高了抽油机稳定性【2】目前，高集湖区有 13 口井采用CYJY10- 3- 53HB 加重十型机，其支架就是采用 3 支撑结构，且底座工字钢型号由 36a改为 36b，工字钢腿宽和腰厚均比普通十型多 2mm，综合性能更好。

对于底座多次断裂且悬点载荷较大的抽油机可以考虑换型3.2.1 底座工字钢安装减震橡胶钢板针对工字钢开裂和压杠螺栓螺母脱焊，我们将工字钢下方安装 10 块减震橡胶钢板，经过几次试验合理的确定了橡胶层和钢板层的厚度与比例，每块尺寸长 1 米宽 0.25 米厚 40mm,采取上下 15mm 厚顺丁橡胶中间加装 10mm 厚耐压钢板压铸而成，将抽油机与平台的“硬连接”改为“软连接” ，有效的降低了抽油机的振动截止 2014 年 3 月，高集湖区有高 7-31 等 40 井采用此种方法，有效的解决了工字钢开裂和压杠螺栓螺母脱焊问题3.2.2 改进预埋螺栓安装工艺和压杠加工方式现有的压杠螺栓通过预埋 M30 六角螺母焊接在预埋件（钢板）上，预埋螺母容易开焊，将预埋螺母直接改为 T 型螺栓连接因平台已经整体浇注完成，无法更改实际生产中通常采取将前压杠螺栓安装孔直接穿过水泥平台，然后将 T 型螺栓（加装弹簧垫片）从水泥平台下平面从下往上安装，再通过六角螺母与压杠连接压杠由钢板5组焊变为整体铸造方式，厚度调整为 7mm,能满足生产要求截止 2014 年 3 月，高集油田已有高 6 平 2 等 36 口井前两根压杠螺栓采用 T 型螺栓连接，见图 2。

图 2.T 型螺栓连接图3.3 改善抽油机的整体工况安装抽油机时井口必须对中，抽油机底座找平防止悬空，定期紧固压杠螺栓，最大限度降低抽油机自身震动按制度维护保养抽油机，定期检查悬点载荷和平衡度，确保抽油机不超载，使抽油机在最佳工况下运行运行优化井下管杆组合，改善油井工作工况，优化工作制度采取长冲程慢冲次等降低驴头悬点载荷4 总结通过开展水泥平台抽油机隐患综合治理研究，有效的解决了抽油机底座工字钢断裂，压杠螺栓脱焊，抽油机震动大等安全和设备隐患，保证了抽油机的平稳运行，提高了油井开井时率总结出相应的管理经验，为其他单位解决类似问题提供了借鉴，有力的保障我厂原油正常生产参考文献：参考文献：[1] 李金华.游梁式抽油机底座失效分析[J].石油机械，1992,20（11）：34-37.[2] 刘志豪，王兆芳.游梁式抽油机底座断裂故障分析[J].安全健康和环境，2012,12(4):6-8.。