抽油機井皮帶頻繁斷裂原因分析及治理對策

謝宇（大慶油田有限責任公司第二采油廠）

1 抽油機井皮帶使用現狀

1.1 全廠使用概況

2018 年底某區塊共有抽油機井7 338 口，開井5 917 口。受抽油機液量高、皮帶磨損（圖1）、皮帶輪損壞以及雨季等因素影響，導致部分井更換皮帶頻繁[1]，2018 年抽油機皮帶更換統計見表1。統計5 917口抽油機井，其中更換皮帶4 604口累計更換皮帶16 049根，平均單井年更換3.49根。

圖1 皮帶磨損現場情況

按機型對比：更換皮帶頻次較高的是10 型機和12型機，年更換頻次分別為3.62根和4.33根。

按日產液量對比：產液量越高，皮帶更換越頻繁[2-3]，其中產液量在50～70 m3的抽油機井年平均更換4.44 根，產液量大于100 m3的抽油機井年平均更換4根。

表1 2018年抽油機皮帶更換統計

按抽油機皮帶型號對比：5380 和6350 兩種型號應用數量最多，年更換頻次分別為3.58 根和3.60根，7300、5690 和7100 三種型號皮帶更換頻次最高，分別達到8.65根、5.38根和4.23根。

1.2 雨季更換情況

通過調查發現，進入雨季后，皮帶與皮帶輪之間摩擦力減小造成打滑，抽油機皮帶更換頻繁[4-5]。以杏六中、杏六西為例，目前共有抽油機井283口，2018 年初各類主要使用皮帶平均壽命63 天，皮帶斷井月度統計見表2。

表2 皮帶斷井月度統計 單位：根

2 頻繁斷皮帶井原因分析

統計年更換皮帶達到4 次及以上的抽油機井共計1 710 口，其中：因載荷大更換皮帶349 口；因皮帶磨損更換皮帶1 064 口；因皮帶輪小更換皮帶126 口；因皮帶輪小更換皮帶131 口；其它原因131口。

2.1 載荷大井原因分析

載荷大的井平均最大載荷均高于全廠的平均值，說明最大載荷越高，皮帶越容易磨斷[6]；同時，扭矩利用率在70%以上的井更換頻次一般比較多，尤其10 型機和12 型機非常明顯，平均更換頻次分別達到7.24 根和8.41 根，說明扭矩利用率超過70%的井，皮帶斷的頻次也越高，頻繁斷皮帶井統計見表3。

表3 頻繁斷皮帶井統計

2.2 皮帶磨損原因分析

皮帶磨損的井，目前在用的皮帶產品均符合國家標準，但在使用過程中由于雨季、長期磨損等原因仍存在質量缺陷，不滿足實際生產的需求。其中5380 和6350 兩種型號應用數量最多，分別達到571 口和183 口，年更換頻次分別為5.82 根和6.17根，7300、5690 和5960 三種型號皮帶應用井數不多，但年更換頻次最高，分別達到8.32 根、7.19 根和6.61根。

2.3 皮帶輪磨損原因分析

皮帶輪磨損的井，由于加工質量或者長期使用等原因，造成皮帶輪磨損嚴重，導致皮帶斷裂，減少了開井時間，影響了產油量。采用提前排查、提前更換的方式，減少由于皮帶輪損壞造成的開井時間減少的情況發生。

2.4 皮帶輪小原因分析

皮帶輪小的井，由于皮帶輪包角小，皮帶與皮帶輪接觸面小，導致摩擦力小，造成皮帶打滑磨斷。對于此類井，安裝變頻器降低沖速同時換大皮帶輪[7]，增大皮帶包角，合理匹配，延長皮帶壽命。

3 頻繁斷皮帶井治理對策

3.1 治理原則

治理工作本著“節約生產成本，降低勞動強度、提高經濟效益”的原則，對單井采取針對性措施，確保單井措施及時有效，從根源上解決皮帶斷的問題，保證皮帶治理工作見到實效，將治理井的皮帶平均使用壽命由原來的58 天延長到100 天以上。

3.2 治理對策

針對更換皮帶頻次4 次以上的井進行治理，治理過后，年平均更換頻次由2018 年的6.32 根降到4 根以下，頻繁斷皮帶井按更換頻次統計見表4。

表4 頻繁斷皮帶井按更換頻次統計

1）針對更換頻次大于或等于8 次的井；更換頻次4～8 次但最大載荷、扭矩利用率非常高的井安裝半直驅永磁同步電動機[8-9]。2018年在一礦、四礦應用33 套半直驅永磁同步電動機，應用前后對比，綜合節電率為16.05%。其中四礦在聚驅井上應用3 套，應用前，雨季皮帶平均使用周期僅為25.7天，目前電動機運行平穩，并消除了皮帶維護成本。

2）針對皮帶磨損嚴重的井，應用凹槽型橡膠聯組窄V 帶，普通窄V 帶和凹槽型窄V 帶對比見圖2。該皮帶2018 年在采油四礦聚驅區塊使用，添加了氯丁橡膠，傳動帶的外層包布由浸膠滌棉布（3×3）二層構成，并設計了凹槽。其特點是，當雨水進入傳動系統時，通過離心力把雨水從凹槽處快速甩出，防止或減少了凹槽型橡膠聯組窄V 帶與帶輪之間的打滑丟轉，防止了傳動帶的燒焦損毀，傳動效率增強。同時凹槽型橡膠聯組窄V 帶的凹槽在傳動過程中，空氣流通加大，起到了防滑散熱的效果，提高了傳動帶的使用壽命。

圖2 普通窄V帶和凹槽型窄V帶對比

3）針對皮帶輪破損的井提前更換皮帶輪，避免破損皮帶輪長期與皮帶摩擦，加速皮帶的斷裂。

4） 針對皮帶輪小和部分未安裝變頻器的井[10]，安裝變頻器同時換大皮帶輪，增大皮帶輪包角，增大皮帶與皮帶輪接觸面積，使的摩擦力增大，減少皮帶打滑磨斷。

2018年8月，在杏六西、杏六中選擇26口井開展皮帶對比試驗。在雨季運行期間，僅有4 口井皮帶斷，這4 口井的皮帶在雨季的平均使用周期為15 天；截止目前，有13 口井皮帶斷，斷裂井皮帶使用周期達到77 天，效果較為顯著。

5）做好各項管理工作，降低皮帶損耗。一是強化熱洗清防蠟管理，降低抽油機載荷；二是結合地面設備情況，實施參數優化設計；三是持續監測電流數據，及時調整平衡度，監測調整皮帶輪四點一線狀態，合理控制皮帶松緊度，監測盤根松緊度，保持抽油桿和盤根盒較高的對中程度，使沉沒度控制在一定范圍內，保持供采平衡。

4 結論

1）應用半直驅永磁同步電動機，可以消除抽油機井皮帶的維護成本的同時，還能實現降本增效，并降低前線工人勞動強度，進一步降低抽油機井的維護成本。

2）應用變頻器同時換大皮帶輪，增大皮帶輪包角，使的皮帶與皮帶輪接觸面積增大，摩擦力增大，減少了皮帶由于打滑造成的磨斷。

3）應用凹槽型橡膠聯組窄V 帶，可以大幅度延長皮帶使用壽命，在雨季應用的效果也較為顯著。

4）通過強化熱洗清防蠟管理、實施參數優化設計、及時調整平衡度、合理控制皮帶松緊度等管理措施，可以進一步延長皮帶的使用壽命，降低抽油機井皮帶的維護成本。