磁驅(qū)動技術(shù)在抽油機(jī)防偏磨裝置中的應(yīng)用

汪洋

摘要：抽油桿在經(jīng)過一段時間的工作后，不僅油管會產(chǎn)生一定程度的磨損，而且還會發(fā)生變形，在嚴(yán)重時還可能會出現(xiàn)磨透、磨斷等現(xiàn)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(shù)來對其進(jìn)行保護(hù)，其中防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用能夠更好的解決這一問題，并且在實際應(yīng)用中也表現(xiàn)出了非常好的效果。因此也被人們廣泛接受和認(rèn)可。本文主要對抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)的工作原理以及具體應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析說明。

關(guān)鍵詞：抽油桿；防偏磨；磁驅(qū)動；應(yīng)用原理；技術(shù)參數(shù)

中圖分類號：TE93文獻(xiàn)標(biāo)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(jié)構(gòu)、制造以及安裝等條件的限制，在使用時常常會出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)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(qū)動技術(shù)來防止偏磨現(xiàn)象的發(fā)生。以往通常都會采用有撞擊式、拉線式以及壓差油桿旋轉(zhuǎn)器等方式來進(jìn)行保護(hù)。撞擊式抽油桿旋轉(zhuǎn)器主要是通過抽油桿在進(jìn)行工作時所產(chǎn)生的反復(fù)運(yùn)動，在擺桿處產(chǎn)生的作用力而降低油桿的旋轉(zhuǎn)，組合拉線式旋轉(zhuǎn)器是通過拉線連接在抽油機(jī)上，抽油機(jī)在工作時的擺桿就會使抽油桿進(jìn)行轉(zhuǎn)動，而壓差式的抽油桿旋轉(zhuǎn)器主要是利用抽油桿的往復(fù)運(yùn)動來將套內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械旋轉(zhuǎn)。這幾種旋轉(zhuǎn)器在應(yīng)用過程中也都可以進(jìn)行防偏磨的保護(hù)，然而也有著很大的缺點(diǎn)，其中撞擊式抽油桿旋轉(zhuǎn)器在工作時會產(chǎn)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(zhuǎn)器的使用壽命相對較低，并且出現(xiàn)故障的幾率也相對較大。壓差式抽油桿旋轉(zhuǎn)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(hù)中存在的普遍問題。

2. 磁驅(qū)動技術(shù)簡介

（1）磁驅(qū)動技術(shù)中對于磁鐵的利用可以產(chǎn)生磁場的物體或者材質(zhì)，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(gòu)成的，每個小的晶格都有著各自的特點(diǎn)，它們會圍繞著一個軸心的環(huán)形電流運(yùn)動，并且每個軸心都是相同的。這樣不同的環(huán)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(chǎn)生能量較大的磁場。

（2）磁動力驅(qū)動技術(shù)。磁動力驅(qū)動技術(shù)需要通過永磁體來加以實現(xiàn)，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(qiáng)，經(jīng)過磁化后，本身具有的磁性效果也不會消失。磁動力驅(qū)動技術(shù)可以利用永磁鐵的磁力來實現(xiàn)力的無距離傳遞，這種技術(shù)的應(yīng)用也是目前最為先進(jìn)的技術(shù)之一，通過現(xiàn)代磁學(xué)理論，利用永磁材料所產(chǎn)生的磁力能夠更好的實現(xiàn)無接觸的力的傳遞，這樣在油田油桿的防偏磨技術(shù)上也有著非常明顯的優(yōu)勢，但目前這種技術(shù)的應(yīng)用存在著一定的問題和不足，還需要我們進(jìn)一步加以改進(jìn)和完善。

3. 抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)的原理和具體應(yīng)用

3.1 磁驅(qū)動技術(shù)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(diào)整，并且托盤內(nèi)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(jīng)過改造后，內(nèi)部還要添加一套蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)并使用蝸輪和抽油桿來進(jìn)行配合，這樣才能夠使防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)能夠發(fā)揮其作用效果。

而在抽油機(jī)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(jīng)過測試后，圓形永磁鐵的直徑多為80mm并且厚度要達(dá)到15mm，在兩端的工作距離也要控制在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)產(chǎn)生蝸桿轉(zhuǎn)力時，渦輪蝸桿的模數(shù)要在2.5左右，并且齒輪數(shù)要控制在48。這樣在經(jīng)過受力效果后，長的蝸桿就會轉(zhuǎn)變?yōu)榇蟮牧?，而轉(zhuǎn)動的過程中，渦輪和抽油桿也會相應(yīng)的轉(zhuǎn)換角度，這樣就可以有效保護(hù)抽油桿工作時所產(chǎn)生的摩擦。

3.2抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)及參數(shù)

抽油機(jī)防偏磨裝置驅(qū)動技術(shù)利用磁驅(qū)動的工作原理解決了抽油機(jī)戶外作業(yè)不便用電驅(qū)動的難題，利用磁鐵同性之間的斥力使蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，從而蝸輪帶著抽油桿旋轉(zhuǎn)。

3.2.1磁驅(qū)動技術(shù)結(jié)構(gòu)

“抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)” 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(jī)扇形擺桿上分別設(shè)計了一個在x、y、z方向位置可調(diào)的圓形永磁鐵托盤。當(dāng)抽油機(jī)扇形擺桿擺動到上點(diǎn)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(zhuǎn)動，同時蝸桿也隨之轉(zhuǎn)動，從而蝸輪帶著抽油桿轉(zhuǎn)動。當(dāng)抽油機(jī)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(fù)位。周而復(fù)始的上述運(yùn)動就使抽油桿在直線往復(fù)運(yùn)動的同時，附加了一個緩慢的轉(zhuǎn)動。

3.2.2抽油機(jī)防偏磨裝置驅(qū)動改進(jìn)技術(shù)主要參數(shù)

蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動角度： 10°～20°

蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動力矩： 25NM～ 34NM

圓形永磁鐵托盤可調(diào)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(fù)運(yùn)動周期：15～20 s

4.抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)試驗

4.1抽油機(jī)防偏磨裝置驅(qū)動力矩

現(xiàn)場實測力矩

1號油井：蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動力矩： 25NM

2號油井：蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動力矩： 34NM

3號油井：蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動力矩： 40NM

4.2抽油機(jī)防偏磨裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)角

現(xiàn)場實測轉(zhuǎn)動角度

1號油井：蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動角度：10°

2號油井：蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動角度：10°

3號油井：蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動角度：20°

4.3抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)運(yùn)動計算試驗內(nèi)容及結(jié)果：

蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動角度： 10°

蝸桿軸推桿轉(zhuǎn)動力矩： 34NM

抽油桿直線往復(fù)運(yùn)動周期： 15s

抽油桿轉(zhuǎn)動周期： 7.2h/r

抽油桿轉(zhuǎn)動周期7.2h/r=（360°÷10°）×15s×48÷3600

通過以上試驗結(jié)果，充分展示了抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)的成功研制。抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)已成功推廣應(yīng)用在現(xiàn)實的油田當(dāng)中。

5 .結(jié)語

對抽油機(jī)防偏磨裝置磁驅(qū)動技術(shù)的研究目前已經(jīng)取得了一定的成果，但還需要我們進(jìn)一步的加以改進(jìn)和完善，只有這樣才能夠更好的提高抽油機(jī)防偏磨磁驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。

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