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抽油井皮带断裂分析及解决对策

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：李淑霞夏涛许继峰

[导读] 研究区块共受抽油机液量高、皮带磨损、皮带轮损坏以及雨季等因素影响，导致部分井更换皮带频繁。抽油机井皮带在抽油机井的维护成本中占有很大的比例，所以利用技术手段和管理措施降低抽油机井皮带频繁断裂是一项意义重大的工作。目前可以通过安装半直驱永磁同步电动机、安装变频器同时换大皮带轮、提前更换破损皮带轮、更换凹槽型橡胶联组窄 V 带以及一些管理措施有效降低皮带断裂的频次，延长皮带的使用寿命，从而达到降低抽

山东省德州市临邑县临盘采油厂李淑霞夏涛许继峰邮编251507

摘要：研究区块共受抽油机液量高、皮带磨损、皮带轮损坏以及雨季等因素影响，导致部分井更换皮带频繁。抽油机井皮带在抽油机井的维护成本中占有很大的比例，所以利用技术手段和管理措施降低抽油机井皮带频繁断裂是一项意义重大的工作。目前可以通过安装半直驱永磁同步电动机、安装变频器同时换大皮带轮、提前更换破损皮带轮、更换凹槽型橡胶联组窄 V 带以及一些管理措施有效降低皮带断裂的频次，延长皮带的使用寿命，从而达到降低抽油机井维护成本的目的。
关键词：抽油机井皮带；同步电动机；断裂原因；治理对策
        1.抽油机井皮带使用现状
        1.1使用概况
        某区块共受抽油机液量高、皮带磨损、皮带轮损坏以及雨季等因素影响，导致部分井更换皮带频繁，平均单井年更换3.49根。按机型对比：更换皮带频次较高的是 10 型机和12型机，年更换频次分别为3.62根和4.33根。按日产液量对比：产液量越高，皮带更换越频繁，其中产液量在 50～70 m3的抽油机井年平均更换 4.44 根，产液量大于 100 m3的抽油机井年平均更换4根。按抽油机皮带型号对比：5380 和 6350 两种型号应用数量最多，年更换频次分别为 3.58 根和 3.60根，7300、5690 和 7100 三种型号皮带更换频次最高，分别达到8.65根、5.38根和4.23根。
        1.2雨季更换情况
        通过调查发现，进入雨季后，皮带与皮带轮之间摩擦力减小造成打滑，抽油机皮带更换频繁，目前共有抽油机井 283口，2018 年初各类主要使用皮带平均寿命 63 天。
        2频繁断皮带井原因分析
        2.1载荷大井原因分析
        载荷大的井平均最大载荷均高于全厂的平均值，说明最大载荷越高，皮带越容易磨断；同时，扭矩利用率在 70%以上的井更换频次一般比较多，尤其 10 型机和 12 型机非常明显，平均更换频次分别达到 7.24 根和 8.41 根，说明扭矩利用率超过70%的井，皮带断的频次也越高，频繁断皮带井统计见表3。

       2.2 皮带磨损原因分析
        皮带磨损的井，目前在用的皮带产品均符合国家标准，但在使用过程中由于雨季、长期磨损等原因仍存在质量缺陷，不满足实际生产的需求。其中5380 和 6350 两种型号应用数量最多，年更换频次分别为 5.82 根和 6.17根，7300、5690 和 5960 三种型号皮带应用井数不多，但年更换频次最高，分别达到 8.32 根、7.19 根和6.61根。
        2.3皮带轮磨损原因分析
        皮带轮磨损的井，由于加工质量或者长期使用等原因，造成皮带轮磨损严重，导致皮带断裂，减少了开井时间，影响了产油量。采用提前排查、提前更换的方式，减少由于皮带轮损坏造成的开井时间减少的情况发生。
        2.4皮带轮小原因分析
        皮带轮小的井，由于皮带轮包角小，皮带与皮带轮接触面小，导致摩擦力小，造成皮带打滑磨断。对于此类井，安装变频器降低冲速同时换大皮带轮，增大皮带包角，合理匹配，延长皮带寿命。
        3频繁断皮带井治理对策
        3.1治理原则
        治理工作本着“节约生产成本，降低劳动强度、提高经济效益”的原则，对单井采取针对性措施，确保单井措施及时有效，从根源上解决皮带断的问题，保证皮带治理工作见到实效，将治理井的皮带平均使用寿命由原来的 58 天延长到 100 天以上。
        3.2治理对策
        针对更换皮带频次 4 次以上的井进行治理，治理过后，年平均更换频次由 2018 年的 6.32 根降到4 根以下。1）针对更换频次大于或等于 8 次的井；更换频次 4~8 次但最大载荷、扭矩利用率非常高的井安装半直驱永磁同步电动机。2018年应用 33 套半直驱永磁同步电动机，应用前后对比，综合节电率为16.05%。应用 3 套，应用前，雨季皮带平均使用周期仅为 25.7天，目前电动机运行平稳，并消除了皮带维护成本。2）针对皮带磨损严重的井，应用凹槽型橡胶联组窄 V 带，普通窄 V 带和凹槽型窄 V 带对比。该皮带 2018 年在区块使用，添加了氯丁橡胶，传动带的外层包布由浸胶涤棉布（3×3）二层构成，并设计了凹槽。其特点是，当雨水进入传动系统时，通过离心力把雨水从凹槽处快速甩出，防止或减少了凹槽型橡胶联组窄 V 带与带轮之间的打滑丢转，防止了传动带的烧焦损毁，传动效率增强。同时凹槽型橡胶联组窄 V 带的凹槽在传动过程中，空气流通加大，起到了防滑散热的效果，提高了传动带的使用寿命。

        3）针对皮带轮破损的井提前更换皮带轮，避免破损皮带轮长期与皮带摩擦，加速皮带的断裂。
        4）针对皮带轮小和部分未安装变频器的井，安装变频器同时换大皮带轮，增大皮带轮包角，增大皮带与皮带轮接触面积，使的摩擦力增大，减少皮带打滑磨断。2018年 8月，选择 26口井开展皮带对比试验。在雨季运行期间，仅有 4 口井皮带断，这 4 口井的皮带在雨季的平均使用周期为15 天；截止目前，有 13 口井皮带断，断裂井皮带使用周期达到 77 天，效果较为显著。5）做好各项管理工作，降低皮带损耗。一是强化热洗清防蜡管理，降低抽油机载荷；二是结合地面设备情况，实施参数优化设计；三是持续监测电流数据，及时调整平衡度，监测调整皮带轮四点一线状态，合理控制皮带松紧度，监测盘根松紧度，保持抽油杆和盘根盒较高的对中程度，使沉没度控制在一定范围内，保持供采平衡。
        4.结论
        1）应用半直驱永磁同步电动机，可以消除抽油机井皮带的维护成本的同时，还能实现降本增效，并降低前线工人劳动强度，进一步降低抽油机井的维护成本。
        2）应用变频器同时换大皮带轮，增大皮带轮包角，使的皮带与皮带轮接触面积增大，摩擦力增大，减少了皮带由于打滑造成的磨断。
        3）应用凹槽型橡胶联组窄 V 带，可以大幅度延长皮带使用寿命，在雨季应用的效果也较为显著。
        4）通过强化热洗清防蜡管理、实施参数优化设计、及时调整平衡度、合理控制皮带松紧度等管理措施，可以进一步延长皮带的使用寿命，降低抽油机井皮带的维护成本。
参考文献：
[1]刘玉坤．抽油机井节能方法探讨[J]．石油石化节能，2014 （7）：10-11．