石油是重要的戰(zhàn)略資源。隨著石油資源開(kāi)采難度的增加，抽油機(jī)井生產(chǎn)時(shí)率的提高變得尤為重要。在石油開(kāi)采過(guò)程中，抽油機(jī)是關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備，它的穩(wěn)定性和可靠性直接關(guān)系到石油開(kāi)采的時(shí)率。抽油機(jī)減速箱作為抽油機(jī)的核心部件之一，承載著轉(zhuǎn)換動(dòng)力和減速的任務(wù)，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)于整個(gè)抽油系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。
減速箱通常采用油浴潤(rùn)滑方式，通過(guò)齒輪和軸承的浸油潤(rùn)滑來(lái)減少磨損。然而，由于抽油機(jī)通常部署在惡劣的野外環(huán)境中，特別是高溫、嚴(yán)寒和塵土較多的條件下，減速箱各個(gè)密封部位的耐久性會(huì)受到極大影響。長(zhǎng)期運(yùn)行后，減速箱容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，潤(rùn)滑油的外泄不僅造成了資源浪費(fèi)，還可能污染環(huán)境，甚至導(dǎo)致設(shè)備的停運(yùn)。減速箱的滲漏問(wèn)題因此成為制約抽油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、提高原油生產(chǎn)時(shí)率的一個(gè)重要瓶頸。
現(xiàn)狀分析
抽油機(jī)減速箱的主要作用是將電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)齒輪系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為低速輸出，驅(qū)動(dòng)整個(gè)抽油系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。為了確保齒輪和軸承的正常運(yùn)行，減速箱通常采用油浴潤(rùn)滑方式，使齒輪和軸承在油中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，減小摩擦，降低磨損。
在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，抽油機(jī)的減速箱需要面對(duì)野外惡劣的氣候和復(fù)雜的環(huán)境。特別是在高溫或極寒地區(qū)，溫度的變化會(huì)導(dǎo)致減速箱內(nèi)部的密封材料發(fā)生老化、硬化等問(wèn)題，進(jìn)而失去密封性能，導(dǎo)致滲漏問(wèn)題頻發(fā)。據(jù)2021年孤島油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)，在使用的抽油機(jī)減速箱中，共發(fā)現(xiàn)194例不同類型的滲漏問(wèn)題，主要集中在密封墊、軸和通氣孔等部位。
密封墊滲漏：由于減速箱設(shè)計(jì)中部分區(qū)域未使用密封墊，或者密封墊在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中老化、磨損，密封性能逐漸下降，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從接縫處滲出。
軸故障滲漏：減速箱的輸入軸長(zhǎng)期處于高強(qiáng)度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，與油封之間形成摩擦，容易在軸表面形成銹蝕溝槽。溝槽的出現(xiàn)導(dǎo)致密封不嚴(yán)，新更換的油封無(wú)法與銹蝕的表面完美配合，進(jìn)一步加劇滲漏問(wèn)題。
通氣孔滲漏：通氣孔的主要作用是平衡減速箱內(nèi)部的氣壓，但長(zhǎng)期暴露在野外環(huán)境中，通氣孔容易受到塵土、刷漆和銹蝕等因素的影響，導(dǎo)致堵塞。一旦通氣孔堵塞，減速箱內(nèi)部氣壓增高，潤(rùn)滑油就會(huì)從其他部位滲出。
這些問(wèn)題不僅影響了抽油機(jī)的正常運(yùn)行，還增加了維護(hù)人員的工作量，帶來(lái)了額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和環(huán)境污染。如何高效解決這些滲漏問(wèn)題，成為提升油田生產(chǎn)時(shí)率、保障清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵。
減速箱滲漏原因分析
通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析和設(shè)備的拆解檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致抽油機(jī)減速箱滲漏的原因主要集中在以下幾個(gè)方面：
密封墊損壞：密封墊作為減速箱的主要密封材料之一，其作用是防止?jié)櫥蛷臏p速箱與外部接觸的縫隙中滲出。在游梁式抽油機(jī)中，由于減速箱的長(zhǎng)時(shí)間使用，密封墊經(jīng)常會(huì)老化、磨損，導(dǎo)致潤(rùn)滑油泄漏。此外，部分減速箱在設(shè)計(jì)中未使用密封墊，僅依靠密封膠進(jìn)行密封，但密封膠在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后也會(huì)失效。
軸與油封之間的配合失效：減速箱輸入軸與油封的接觸面是防止?jié)櫥屯庑沟年P(guān)鍵部位。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，輸入軸表面會(huì)出現(xiàn)磨損甚至銹蝕，形成明顯的溝槽，導(dǎo)致油封無(wú)法完全密封，潤(rùn)滑油從軸與油封之間的縫隙滲出。環(huán)境溫度的劇烈變化也會(huì)使油封材料硬化、失去彈性，進(jìn)一步加劇滲漏。
通氣孔堵塞：通氣孔的主要功能是排除減速箱內(nèi)的氣體，平衡內(nèi)部壓力，防止?jié)櫥鸵驓鈮哼^(guò)大而從其他部位滲出。但由于通氣孔暴露在外部環(huán)境中，長(zhǎng)期受到塵土、銹蝕和刷漆的影響，容易發(fā)生堵塞。一旦通氣孔堵塞，減速箱內(nèi)部壓力無(wú)法平衡，潤(rùn)滑油便會(huì)從密封性較弱的地方滲出。
治理措施及實(shí)施
針對(duì)上述滲漏問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員結(jié)合油田的實(shí)際情況，提出了三種主要的治理措施，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
在軸故障引起的滲漏問(wèn)題中，傳統(tǒng)的做法是直接更換油封，但由于輸入軸表面已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的銹蝕槽，新油封仍然無(wú)法完全密封。因此，通過(guò)精磨軸表面的銹蝕槽來(lái)修復(fù)軸。具體步驟是使用水砂紙對(duì)銹蝕槽兩側(cè)進(jìn)行打磨，使軸表面光滑，確保新油封能夠與軸面緊密配合。調(diào)整新油封的安裝位置，使其錯(cuò)開(kāi)溝槽區(qū)域，從而增強(qiáng)密封效果。此項(xiàng)措施在GD1-0X523等3口油井中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，效果顯著，后推廣至22口油井，均取得了良好的治理效果。
圖1 治理效果對(duì)比圖（左：治理前 右：治理后）
選用新型油封材料
目前，傳統(tǒng)油封材料普遍使用聚丙酸酯橡膠，但在長(zhǎng)期的室外環(huán)境下，這種材料容易硬化，導(dǎo)致密封性能下降。為了解決這一問(wèn)題，通過(guò)實(shí)驗(yàn)選用了優(yōu)質(zhì)氟橡膠材料。氟橡膠具有更好的耐磨性和耐腐蝕性，能夠在惡劣環(huán)境中保持較長(zhǎng)時(shí)間的密封性能。為了進(jìn)一步提高密封效果，還將油封厚度調(diào)整為10 mm和14 mm兩種規(guī)格，方便在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)錯(cuò)開(kāi)原有油封的密封位置。此項(xiàng)措施在GD1-2-511、GD1-8-503、GD1-9-204等19口油井中實(shí)施，成功率達(dá)90%以上，部分油井因輸入軸軸承損壞導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。
圖2 治理效果對(duì)比圖（左：治理前 右：治理后）
安裝可調(diào)密封裝置
對(duì)于軸端面磨損較嚴(yán)重的減速箱，前兩種方法可能無(wú)法完全解決滲漏問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)并安裝了一種可調(diào)密封裝置。通過(guò)將裝置固定在減速箱上，并在其內(nèi)部填充密封填料，利用螺紋壓緊密封填料，使密封效果更加可靠。這種裝置可以隨時(shí)調(diào)整密封效果，方便更換密封填料，操作簡(jiǎn)單。此項(xiàng)措施在某注采管理站的3口油井中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，效果良好，隨后推廣至孤島油田相同情況的9口油井，治漏效果明顯。
圖3 治理效果對(duì)比圖（左：治理前 右：治理后）
實(shí)施效果及效益分析
通過(guò)實(shí)施上述治理措施，抽油機(jī)減速箱的滲漏問(wèn)題得到了有效解決。根據(jù)2023年9月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，共治理了56口油井的減速箱滲漏問(wèn)題，所有治理過(guò)的油井均未再次出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，治理成功率達(dá)到100%。
經(jīng)濟(jì)效益分析：傳統(tǒng)治理方法的成本較高，通常每口油井的滲漏治理費(fèi)用為5000元左右。上述自制治理方案極大地降低了治理成本，每口油井的治理費(fèi)用僅為200元。治理56口油井的總成本為11200元，相較于傳統(tǒng)方法節(jié)省了26.88萬(wàn)元。
無(wú)形效益：通過(guò)有效治理減速箱滲漏問(wèn)題，避免了因設(shè)備故障引發(fā)的停井，保障了抽油機(jī)的正常運(yùn)行，提高了設(shè)備的使用率。此外，由于治理過(guò)程簡(jiǎn)單易行，工人勞動(dòng)強(qiáng)度得以減輕，現(xiàn)場(chǎng)管理難度也大大降低。小組成員通過(guò)這次治理項(xiàng)目積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，提升了團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力和技術(shù)水平。
通過(guò)對(duì)抽油機(jī)減速箱滲漏問(wèn)題的分析，技術(shù)人員提出了一系列切實(shí)有效的治理措施，包括修復(fù)銹蝕槽軸、更換新型油封材料和安裝可調(diào)密封裝置，有效解決了減速箱的滲漏問(wèn)題，還降低了維護(hù)成本，提高了設(shè)備的使用壽命和生產(chǎn)時(shí)率?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，針對(duì)不同類型的滲漏問(wèn)題采取針對(duì)性的治理方案，可以顯著提升治理效果，并且具有良好的推廣價(jià)值。
微信公眾號(hào)
微信視頻號(hào)
京公網(wǎng)安備11010502053156號(hào)