磁驅動技術在抽油機防偏磨裝置中的應用

汪洋

摘要：抽油桿在經過一段時間的工作后，不僅油管會產生一定程度的磨損，而且還會發生變形，在嚴重時還可能會出現磨透、磨斷等現象。因此為了能夠更好的保證抽油桿的使用性能，還需要采用防偏磨技術來對其進行保護，其中防偏磨裝置磁驅動技術的應用能夠更好的解決這一問題，并且在實際應用中也表現出了非常好的效果。因此也被人們廣泛接受和認可。本文主要對抽油機防偏磨裝置磁驅動技術的工作原理以及具體應用進行了詳細的分析說明。

關鍵詞：抽油桿；防偏磨；磁驅動；應用原理；技術參數

中圖分類號：TE93文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（B）-00

1. 抽油桿防偏磨裝置簡介

油井在工作的過程中，抽油桿會受到結構、制造以及安裝等條件的限制，在使用時常常會出現嚴重的磨損現象，這樣不僅會影響到抽油桿的使用壽命，還會影響到油井的正常工作。因此，在油田的油井上普遍都安裝了防偏磨裝置驅動技術來防止偏磨現象的發生。以往通常都會采用有撞擊式、拉線式以及壓差油桿旋轉器等方式來進行保護。撞擊式抽油桿旋轉器主要是通過抽油桿在進行工作時所產生的反復運動，在擺桿處產生的作用力而降低油桿的旋轉，組合拉線式旋轉器是通過拉線連接在抽油機上，抽油機在工作時的擺桿就會使抽油桿進行轉動，而壓差式的抽油桿旋轉器主要是利用抽油桿的往復運動來將套內的壓力轉化為機械旋轉。這幾種旋轉器在應用過程中也都可以進行防偏磨的保護，然而也有著很大的缺點，其中撞擊式抽油桿旋轉器在工作時會產生很大的噪音，并且安裝在懸繩器上的鋼絲較長，很容易受到人為的破壞，拉線式旋轉器的使用壽命相對較低，并且出現故障的幾率也相對較大。壓差式抽油桿旋轉器也有著很大的使用條件限制，這也是影響抽油桿防偏磨保護中存在的普遍問題。

2. 磁驅動技術簡介

（1）磁驅動技術中對于磁鐵的利用可以產生磁場的物體或者材質，這樣就有著永久性的磁場，而磁鐵的磁性也是由很小的晶格來構成的，每個小的晶格都有著各自的特點，它們會圍繞著一個軸心的環形電流運動，并且每個軸心都是相同的。這樣不同的環形電流就會形成不同的小的磁體，這些小的磁體在疊加后還會形成較大的磁鐵，從而產生能量較大的磁場。

（2）磁動力驅動技術。磁動力驅動技術需要通過永磁體來加以實現，永磁體是一種具有恒定磁場的天然材料，很多永磁鐵不僅是鐵氧體，還包括了鈷鎳合金以及鐵稀土等各種具有磁性的材料，并且這些材料也都是較為常見的，在磁性上也相對較強，經過磁化后，本身具有的磁性效果也不會消失。磁動力驅動技術可以利用永磁鐵的磁力來實現力的無距離傳遞，這種技術的應用也是目前最為先進的技術之一，通過現代磁學理論，利用永磁材料所產生的磁力能夠更好的實現無接觸的力的傳遞，這樣在油田油桿的防偏磨技術上也有著非常明顯的優勢，但目前這種技術的應用存在著一定的問題和不足，還需要我們進一步加以改進和完善。

3. 抽油機防偏磨裝置磁驅動技術的原理和具體應用

3.1 磁驅動技術的工作原理

抽油桿防偏磨裝置中出列永磁鐵外，還要在懸繩器的外部上連接一塊圓形的永磁鐵托盤塊，同時，托盤需要能夠調整，并且托盤內還要固定一塊圓形的永磁鐵，這樣一塊永磁鐵的N極和另一塊永磁鐵的S極就會形成連接，在懸梁器經過改造后，內部還要添加一套蝸輪蝸桿機構并使用蝸輪和抽油桿來進行配合，這樣才能夠使防偏磨裝置磁驅動技術能夠發揮其作用效果。

而在抽油機驢頭提升到最高時，圓形的永磁鐵就會靠的越近，這樣兩塊圓形磁鐵之間就會形成斥力，在經過測試后，圓形永磁鐵的直徑多為80mm并且厚度要達到15mm，在兩端的工作距離也要控制在一定的范圍內，當產生蝸桿轉力時，渦輪蝸桿的模數要在2.5左右，并且齒輪數要控制在48。這樣在經過受力效果后，長的蝸桿就會轉變為大的力矩，而轉動的過程中，渦輪和抽油桿也會相應的轉換角度，這樣就可以有效保護抽油桿工作時所產生的摩擦。

3.2抽油機防偏磨裝置磁驅動裝置結構及參數

抽油機防偏磨裝置驅動技術利用磁驅動的工作原理解決了抽油機戶外作業不便用電驅動的難題，利用磁鐵同性之間的斥力使蝸輪蝸桿機構轉動，從而蝸輪帶著抽油桿旋轉。

3.2.1磁驅動技術結構

“抽油機防偏磨裝置磁驅動技術” 是在蝸桿軸的軸頭裝配了一個帶有超越離合器的推桿。在推桿的另一端和抽油機扇形擺桿上分別設計了一個在x、y、z方向位置可調的圓形永磁鐵托盤。當抽油機扇形擺桿擺動到上點時，推桿與扇形擺桿上的圓形磁鐵的圓心恰好在同一條直線上，磁鐵同性之間的斥力使蝸桿軸的推桿按順時針轉動，同時蝸桿也隨之轉動，從而蝸輪帶著抽油桿轉動。當抽油機扇形擺桿反方向擺動時，蝸桿軸推桿的超越離合器及扭簧使推桿復位。周而復始的上述運動就使抽油桿在直線往復運動的同時，附加了一個緩慢的轉動。

3.2.2抽油機防偏磨裝置驅動改進技術主要參數

蝸桿軸推桿轉動角度： 10°～20°

蝸桿軸推桿轉動力矩： 25NM～ 34NM

圓形永磁鐵托盤可調行程X ×Y ×Z ：80×80×150 mm

兩圓形磁鐵相對端面工作距： 10～ 18mm

抽油桿直線往復運動周期：15～20 s

4.抽油機防偏磨裝置磁驅動技術試驗

4.1抽油機防偏磨裝置驅動力矩

現場實測力矩

1號油井：蝸桿軸推桿轉動力矩： 25NM

2號油井：蝸桿軸推桿轉動力矩： 34NM

3號油井：蝸桿軸推桿轉動力矩： 40NM

4.2抽油機防偏磨裝置驅動轉角

現場實測轉動角度

1號油井：蝸桿軸推桿轉動角度：10°

2號油井：蝸桿軸推桿轉動角度：10°

3號油井：蝸桿軸推桿轉動角度：20°

4.3抽油機防偏磨裝置磁驅動技術運動計算試驗內容及結果：

蝸桿軸推桿轉動角度： 10°

蝸桿軸推桿轉動力矩： 34NM

抽油桿直線往復運動周期： 15s

抽油桿轉動周期： 7.2h/r

抽油桿轉動周期7.2h/r=（360°÷10°）×15s×48÷3600

通過以上試驗結果，充分展示了抽油機防偏磨裝置磁驅動技術的成功研制。抽油機防偏磨裝置磁驅動技術已成功推廣應用在現實的油田當中。

5 .結語

對抽油機防偏磨裝置磁驅動技術的研究目前已經取得了一定的成果，但還需要我們進一步的加以改進和完善，只有這樣才能夠更好的提高抽油機防偏磨磁驅動技術的應用質量。

參考文獻

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