抽油机井系统效率分析及提高对策探究

抽油机井系统效率分析及提高对策探究

张勇1孙雨飞2刘丽3

1大庆油田有限责任公司第七采油厂敖包塔作业区163000；

2大庆油田有限责任公司第四采油厂第一油矿163000；

3大庆油田有限责任公司第二采油厂第六作业区163000

摘要：随着油田开发的不断深入，油井产能降低，抽油机井的系统效率也逐步降低。从抽油机井设备本身、抽汲参数等几方面，通过对比、综合分析总结出影响抽油机井系统效率的各种因素，得出润滑剂对抽油机齿轮箱摩擦磨损是影响抽油机井系统效率的重要因素，因此，本文对润滑剂对抽油机齿轮箱摩擦磨损问题进行深入研究，并给出相应的解决对策。

关键词：抽油机井系统效率；抽油机齿轮；磨损；对策

引言

作为开采低渗透油层的某采油厂，与其他采油厂甚至其他油田相比，抽油机的系统效率还有着较大差距。因此，通过对润滑剂对抽油机齿轮箱摩擦磨损问题进行研究，对于提高油田开发经济效益、加强节能降耗工作，具有重要意义。在抽油机齿轮箱中，齿轮是最为重要的动力传递部件，是将轴的转动转化为抽油杆的往复运动的核心装置，并能够实现不同空间相对位置的多轴之间的动力和运动的传递。因为齿轮传动具有传动效率高、结构比较紧凑，使用寿命较长、传动比比较稳定等特点，使得其被航空航天、油田、交通运输、农业生产等领域广泛应用。

1、齿轮啮合摩擦磨损分析

抽油机减速器齿轮一般采用锻造和调质处理，表面相对粗糙。虽然在正式投产之前都会有三个月的磨合时间，磨合完成后彻底更换润滑油、清洗齿轮箱后才正式开始采油作业，但磨合后的齿轮表面依然存在不同形状的几何特性。从宏观上看，磨合后的加工表面很平整，但在显微镜下，却有明显的起伏，材料表面是由连续凹凸不平的峰和谷组成的[1]。由于这些起伏的存在，使得齿轮啮合时，摩擦系数受表面形状的影响较大。表面粗糙度直接影响到摩擦性能的好坏，一般情况下，摩擦系数随表面粗糙度的降低而变小，但若两个接触面特别光洁，摩擦系数反而显著增加。对此，已有文献有如下解释

（1）接触表面的峰谷、划痕和波谷虽然会增加摩擦，但却可以蓄油。太光洁的表面，就会因丧失了这种蓄油能力，而使金属之间的的接触增加，进而增加粘着磨损。

（2）接触表面的峰谷、划痕和波谷不但可以存屑，还可以破坏材料塑性流动的连续性。太光洁的表面，就会因丧失了这种存屑能力而加剧磨粒磨损。

2、抽油机齿轮箱润滑作用

同其他机械一样，抽油机齿轮箱的润滑也是为了降低相互啮合的两个齿轮表面的摩擦磨损作用。若啮合齿面间润滑良好，可以提高抽油机的机械效率，延长抽油机的使用寿命，且减少能耗[2]。若啮合齿面间润滑不良，轻则降低抽油机的工作效率，加剧啮合齿面间的磨损；重则损坏齿轮箱，影响油田的正常作业。不论从减缓摩擦磨损，还是从节能减耗角度来看，润滑的意义都很重要。国内外润滑与摩擦领域几乎所有的学者都认为，润滑是造成设备故障的一大原因，是否能够充分润滑直接影响机械设备的正常工作，尤其对齿轮箱来说，其寿命和润滑更是直接相关。因此，研究润滑对摩擦磨损的影响作用，可以改善润滑，降低接触表面的摩擦损失，节约能源。

润滑是通过在啮合的摩擦面之间添加润滑剂，使接触面间形成有效地润滑膜，而减缓摩擦磨损的一种现象。在抽油机工作中，由于合理润滑作用，对稳定油田成产、延长抽油机寿命作用很大。主要作用包括：

（1）降低摩擦：在相对运动的表面间加入润滑剂，润滑膜将摩擦表面隔开，使金属表面间的摩擦转化成具有较低抗剪强度的油膜分子之间的内摩擦，从而降低摩擦阻力和能源消耗，使摩擦副运转平稳。

（2）润滑剂在摩擦表面形成润滑膜，不但可以降低摩擦，还可以支撑载荷，防止表面划伤，减缓表面磨损，保持零部件配合精度。

（3）冷却散热作用：循环流动的润滑剂可以将摩擦产生的热量带走，降低工作温度。

（4）减缓腐蚀和锈蚀：附着在接触表面的润滑剂可以将空气、水蒸气和可能引起腐蚀的气体等环境介质隔绝在外，防止对摩擦材料表面产生锈蚀。有的润滑剂还专门添加了防锈剂或防腐蚀剂，对减缓摩擦材料表面的腐蚀和锈蚀作用很明显。

除此之外，相互接触的摩擦表面上的污染物和磨屑等会随着润滑剂的流动被冲洗带走；有的润滑剂，如粘度比较大的半流体润滑剂，还可以起密封作用，可以防止灰尘、水等物质进入润滑剂，还可以防止润滑剂泄露；有的润滑剂甚至可以将冲击振动的机械能转变为液压能，能起到减振、缓冲的作用。

3、抽油机齿轮润滑剂需具备的性质

油田地区环境恶劣，风沙大，冬夏温差也大，且管理困难，所以对润滑剂的要求比较高。在抽油机采油作业中，润滑剂需要达到以下条件，才能满足要求。

（1）粘度合适，冬季严寒条件下能够流动，保证润滑充分；

（2）抗磨性得达标，且保持一定承载能力；

（3）氧化安定性良好，保证润滑剂不氧化变质；

（4）具有抗乳化性，在齿轮箱有水分进入时，润滑剂能够实现油水分离。防止基础油中的极性物质和润滑剂中的表面活性物质起乳化作用；

（5）良好的抗泡性。抗泡性好的润滑剂能使混入油中的润滑剂快速逸出。若润滑剂抗泡性差，在润滑时飞溅的油量减少，使得摩擦表面因供油不足而磨损或胶合，且带走啮合处热量的能力降低；

（6）防锈性良好。防锈性达标的齿轮因表面有防锈层而不易生锈；

（7）抗腐蚀性。因为齿轮为金属材料，易被油中的酸性物质腐蚀，所以润滑必须具有优良的抗腐蚀性

（8）无毒性。润滑剂应对人体无害，保证操作人员的安全。

结束语

最后，机械杂质是一种存在于润滑剂中的既不溶于汽油、乙醇，又不溶于苯等规定溶剂的杂质。一般指的是砂子、尘土、铁屑和矿物盐（如氧化铁）以及不溶于溶剂的有机成分。齿轮箱润滑剂中的机械杂质有可能来自润滑剂加工过程，也可能来自使用过程中灰尘进入，或是在润滑剂加注时没有清理干净残留的油漆片、铁屑等。还会来自于齿轮箱运行中由于磨损形成的磨屑，尤其是新安装或大修过的齿轮箱，在跑合期间会产生的大量磨损铁屑。这是本人下一步的研究方向，为抽油机井系统效率提高进行再一次的深度研究。

参考文献：

[1]白鹏玮.抽油机井系统效率方案优选及因素分析[J].中国石油石化，2017（11）：24-25.

[2]掺稀抽油机井系统效率计算新方法与提高对策探讨[J].中外能源，2017，22（2）：41-46.