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[摘 要]通过对游梁式抽油机底座受力分析，找出底座断裂的成因，对工艺和游梁式抽油机日常管理模式进行研究，从而为防止底座断裂进行措施优选以及对设备工作参数的优化起到指导作用。
[关键词]基础 底座断裂 抽油机 维护
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0053-01
前言
江苏油田采油三厂目前在用的游梁式抽油机为油田机厂8型、10型、12型等抽油机，平均年限15年左右，由于使用年限长，结构件老化，零部件存在不同程度的磨损和变形，其中部分抽油机使用中发生底座断、裂的现象，以前只是通过日常的修补和焊接等进行维护，但是维修后又重复发生断裂，特别严重时需要整体更换底座或整机，不但增加了维修成本，同时影响了油井开井时率，给设备的后期管理带来巨大的隐患。为了研究抽油机底座断裂的原因，需要对抽油机底座受力原理，断裂现状以及管理方式等成因进行分析，找到底座断裂防治措施，对设备工作参数的优化及日常设备管理起到指导作用。
1 底座断裂现状描述
根据前期调查情况，江苏油田采油三厂油井共有169口，东阳油区83多口，经统计仅东阳油区2013年就有8台抽油机底座容易发生频繁断裂，断裂部位为支架后腿与减速箱座连接处。
1.1 基础施工工艺调查
采油三厂油井分为陆地井和湖区高架井，陆地井抽油机安装先是由施工队做灰土地基，再吊装两块活动水泥基础后安装抽油机；湖区抽油机多坐落在4.5米高的水泥平台上，固定抽油机底座的基础为混凝土一次浇筑成型，由于当时浇筑工艺和施工条件有限，有一部分高架水泥平台虽误差在允许范围之内，但基础表面仍有不水平。
1.2 基础使用情况调查
陆地井的抽油机基础使用中，日久天长，经雨水浸泡后，出现地基下沉，主要表现在活动水泥基础局部发生沉陷，严重不水平，造成基础断裂；湖区高架抽油机由于当时施工工艺落后，使用一段时间以后，水泥平台的水平度误差逐渐增加，振动增大，造成底座断裂，相对于陆地井更为严重。
1.3 抽油机管理情况调查
1.3.1抽油机的工作参数过高，油井供采不匹配，存在“大马拉小车”的现象，表现在使用冲次為6-9次/分。
1.3.2抽油机严重不平衡，低于或高于抽油机使用的平衡率的指标，达不到抽油机平衡率80%-115%的标准范围之内。
1.3.3抽油机机杆不同步：表现在光杆抽吸运动与抽油机实际运转不相符，存在“机杆打架”现象，严重时光杆不下，悬点失载，抽油机运转时的振动较大。
2 抽油机底座受力及断裂原因分析
机械结构是由许多零部件按一定功能要求结合起来的整体，称之为结合体，抽油机底座为“工字钢”结构，与压杠之间的结合属于“压结合”，其结合也属于“柔性结合”，当结合部受外加复杂动载荷作用时，其结合面会产生“多自由度”，有阻尼的微幅振动（如变化很小的相对位移），结合部既有弹性又有阻尼，结合部的这种特性对底座结构产生较大影响，表现为使底座结构的整体钢度降低，阻尼增加，从而导致底座结构固有频率降低，振动形态复杂化。
2.1 抽油机底座受力分析及计算
根据钢板受压力作用产生的弹性变形公式δ=F*L/（E*A）
式中F：为外载荷的大小，单位N ，L：为钢板的厚度，单位m ，E：为钢板的弹性模量，单位 Pa， A：为钢板的面积，单位m2 最后计算出钢板受压力F作用产生的弹性变形δ，单位m。
从公式中可以看出，当正压力一定时，结合面的接触面积减小，变形增大，反之，当结合面的接触面积增大，变形减小。抽油机底座悬空时，底座与基础结合面属于点接触，符合上述变形公式。
2.2 基础对底座的影响
基础断裂或沉陷后使底座局部处于悬空状态，易发生变形，断裂部位根据悬空点的起点不同，其断裂部位多发自底座中部即减速箱箱座与底座焊接的根部，平均断裂形态为5-20mm的裂纹。
2.3 基础施工工艺对底座的影响
由于基础上平面的不水平使得底座悬空点增多，振动增大，底座受力不均。
2.4 抽油机管理对底座的影响
2.4.1 由于结腊、偏磨和油性的改变，使井筒阻力增加，光杆上下运行阻尼增加，严重时造成机杆不同步甚至光杆不下，使悬点失载，抽油机运转振动加剧。
2.4.2 不平衡使抽油机减速箱峰值扭矩高，设备振动大，整机运行不平稳。
2.4.3 由于抽油机供采不协调，冲次高使底座振荡频次增加，加速底座断裂；
3 抽油机底座断裂防治措施
抽油机底座断裂通常是由于底座“工”钢结构遭受破坏引起的，底座与压杠的结合部受复杂动载荷作用，使底座结构的整体钢度降低，根据以上的研究与思路，对抽油机底座断裂采取的防治措施有以下几点：
3.1 整改基础底座
3.1.1对地基下陷的陆地井，重打地基后再安装，处理地基应根据井场不同土质条件和抽油机的承载要求可分为两种，一种仍是制作灰土地基，按需挖至硬土层和非冻土层以下100-200mm处，铺设灰土，并在灰土地基上铺设“瓜子片”，按照井场建设规范修筑散水坡和排水沟，两口井之间必须修筑排水沟，防止雨水冲毁灰土地基；另一种是制作水泥地基，同样挖至硬土层和非冻土层以下100-200mm处，一般采用12号的钢筋做主筋，6号钢筋做辅筋，编制成钢筋机构，后用400号水泥浇筑成型。前者制作简单，成本低廉，后者制作复杂，成本较高，水泥地基相对于灰土地基有着更高的强度和耐用性，可根据情况酌情选择。地基做好后，吊装活动水泥基础，使得基础上平面纵横向的水平偏差不大于2.5‰。
3.1.2对于高架平台抽油机井发现底座不水平，振动增大后，采用垫钢板或橡胶减震垫的方法，即在抽油机底座两侧下方各垫四块橡胶减震垫，（提出建议从厂家引进橡胶减震垫）找正底座水平，对振动严重的抽油机，应拧紧各部位螺栓，减少振动，使抽油机底座纵向水平度达到3‰，横向水平度达到0.5‰ 。
3.2 定期调查井下杆柱
定期应对井下杆柱进行调查，是否存在偏磨问题，清蜡周期是否合理。通过优化设计杆柱配比，减小偏磨的几率，确定合适的机型，若超载，则从管理制度上严格执行，减少生产后期底座断裂的可能性，根据井筒结蜡程度合理安排清蜡，制定热洗周期，降低机杆不同步的概率。
3.3 定期维护保养抽油机
安排合理的保养维护周期，及时调整抽油机平衡率，对因平衡块欠载，无法满足井下载荷的需要，应调整抽油机平衡，提高抽油机的平衡率，使整机运行平稳。定期检查调整底座水平度，这样可掌握底座裂防治的主动权，使底座裂变得可控可预测。
3.4 合理调整工作参数
确定供采匹配的工作参数，对冲次高供液能力差的井进行下调，减少底座受力的频次，对原机冲次无法下调的设备在保证产量稳定的基础上，安装节能传动装置，冲次由原来的6次将为3次，使底座所受激振力降低，底座变形减小。
4 认识
游梁式抽油机底座断裂治理是为了提高设备使用效率，减少维修成本，底座断裂有单一原因，也有综合因素的影响，因此只有加强日常管理维护，优化设备运行状态，才能达到节能和延长设备使用寿命的目的。
参考文献
[1]王德俊主编.现代机械强度理论及应用.北京：科学出版社，2003：40—69.
[关键词]基础 底座断裂 抽油机 维护
中图分类号：TE933.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0053-01
前言
江苏油田采油三厂目前在用的游梁式抽油机为油田机厂8型、10型、12型等抽油机，平均年限15年左右，由于使用年限长，结构件老化，零部件存在不同程度的磨损和变形，其中部分抽油机使用中发生底座断、裂的现象，以前只是通过日常的修补和焊接等进行维护，但是维修后又重复发生断裂，特别严重时需要整体更换底座或整机，不但增加了维修成本，同时影响了油井开井时率，给设备的后期管理带来巨大的隐患。为了研究抽油机底座断裂的原因，需要对抽油机底座受力原理，断裂现状以及管理方式等成因进行分析，找到底座断裂防治措施，对设备工作参数的优化及日常设备管理起到指导作用。
1 底座断裂现状描述
根据前期调查情况，江苏油田采油三厂油井共有169口，东阳油区83多口，经统计仅东阳油区2013年就有8台抽油机底座容易发生频繁断裂，断裂部位为支架后腿与减速箱座连接处。
1.1 基础施工工艺调查
采油三厂油井分为陆地井和湖区高架井，陆地井抽油机安装先是由施工队做灰土地基，再吊装两块活动水泥基础后安装抽油机；湖区抽油机多坐落在4.5米高的水泥平台上，固定抽油机底座的基础为混凝土一次浇筑成型，由于当时浇筑工艺和施工条件有限，有一部分高架水泥平台虽误差在允许范围之内，但基础表面仍有不水平。
1.2 基础使用情况调查
陆地井的抽油机基础使用中，日久天长，经雨水浸泡后，出现地基下沉，主要表现在活动水泥基础局部发生沉陷，严重不水平，造成基础断裂；湖区高架抽油机由于当时施工工艺落后，使用一段时间以后，水泥平台的水平度误差逐渐增加，振动增大，造成底座断裂，相对于陆地井更为严重。
1.3 抽油机管理情况调查
1.3.1抽油机的工作参数过高，油井供采不匹配，存在“大马拉小车”的现象，表现在使用冲次為6-9次/分。
1.3.2抽油机严重不平衡，低于或高于抽油机使用的平衡率的指标，达不到抽油机平衡率80%-115%的标准范围之内。
1.3.3抽油机机杆不同步：表现在光杆抽吸运动与抽油机实际运转不相符，存在“机杆打架”现象，严重时光杆不下，悬点失载，抽油机运转时的振动较大。
2 抽油机底座受力及断裂原因分析
机械结构是由许多零部件按一定功能要求结合起来的整体，称之为结合体，抽油机底座为“工字钢”结构，与压杠之间的结合属于“压结合”，其结合也属于“柔性结合”，当结合部受外加复杂动载荷作用时，其结合面会产生“多自由度”，有阻尼的微幅振动（如变化很小的相对位移），结合部既有弹性又有阻尼，结合部的这种特性对底座结构产生较大影响，表现为使底座结构的整体钢度降低，阻尼增加，从而导致底座结构固有频率降低，振动形态复杂化。
2.1 抽油机底座受力分析及计算
根据钢板受压力作用产生的弹性变形公式δ=F*L/（E*A）
式中F：为外载荷的大小，单位N ，L：为钢板的厚度，单位m ，E：为钢板的弹性模量，单位 Pa， A：为钢板的面积，单位m2 最后计算出钢板受压力F作用产生的弹性变形δ，单位m。
从公式中可以看出，当正压力一定时，结合面的接触面积减小，变形增大，反之，当结合面的接触面积增大，变形减小。抽油机底座悬空时，底座与基础结合面属于点接触，符合上述变形公式。
2.2 基础对底座的影响
基础断裂或沉陷后使底座局部处于悬空状态，易发生变形，断裂部位根据悬空点的起点不同，其断裂部位多发自底座中部即减速箱箱座与底座焊接的根部，平均断裂形态为5-20mm的裂纹。
2.3 基础施工工艺对底座的影响
由于基础上平面的不水平使得底座悬空点增多，振动增大，底座受力不均。
2.4 抽油机管理对底座的影响
2.4.1 由于结腊、偏磨和油性的改变，使井筒阻力增加，光杆上下运行阻尼增加，严重时造成机杆不同步甚至光杆不下，使悬点失载，抽油机运转振动加剧。
2.4.2 不平衡使抽油机减速箱峰值扭矩高，设备振动大，整机运行不平稳。
2.4.3 由于抽油机供采不协调，冲次高使底座振荡频次增加，加速底座断裂；
3 抽油机底座断裂防治措施
抽油机底座断裂通常是由于底座“工”钢结构遭受破坏引起的，底座与压杠的结合部受复杂动载荷作用，使底座结构的整体钢度降低，根据以上的研究与思路，对抽油机底座断裂采取的防治措施有以下几点：
3.1 整改基础底座
3.1.1对地基下陷的陆地井，重打地基后再安装，处理地基应根据井场不同土质条件和抽油机的承载要求可分为两种，一种仍是制作灰土地基，按需挖至硬土层和非冻土层以下100-200mm处，铺设灰土，并在灰土地基上铺设“瓜子片”，按照井场建设规范修筑散水坡和排水沟，两口井之间必须修筑排水沟，防止雨水冲毁灰土地基；另一种是制作水泥地基，同样挖至硬土层和非冻土层以下100-200mm处，一般采用12号的钢筋做主筋，6号钢筋做辅筋，编制成钢筋机构，后用400号水泥浇筑成型。前者制作简单，成本低廉，后者制作复杂，成本较高，水泥地基相对于灰土地基有着更高的强度和耐用性，可根据情况酌情选择。地基做好后，吊装活动水泥基础，使得基础上平面纵横向的水平偏差不大于2.5‰。
3.1.2对于高架平台抽油机井发现底座不水平，振动增大后，采用垫钢板或橡胶减震垫的方法，即在抽油机底座两侧下方各垫四块橡胶减震垫，（提出建议从厂家引进橡胶减震垫）找正底座水平，对振动严重的抽油机，应拧紧各部位螺栓，减少振动，使抽油机底座纵向水平度达到3‰，横向水平度达到0.5‰ 。
3.2 定期调查井下杆柱
定期应对井下杆柱进行调查，是否存在偏磨问题，清蜡周期是否合理。通过优化设计杆柱配比，减小偏磨的几率，确定合适的机型，若超载，则从管理制度上严格执行，减少生产后期底座断裂的可能性，根据井筒结蜡程度合理安排清蜡，制定热洗周期，降低机杆不同步的概率。
3.3 定期维护保养抽油机
安排合理的保养维护周期，及时调整抽油机平衡率，对因平衡块欠载，无法满足井下载荷的需要，应调整抽油机平衡，提高抽油机的平衡率，使整机运行平稳。定期检查调整底座水平度，这样可掌握底座裂防治的主动权，使底座裂变得可控可预测。
3.4 合理调整工作参数
确定供采匹配的工作参数，对冲次高供液能力差的井进行下调，减少底座受力的频次，对原机冲次无法下调的设备在保证产量稳定的基础上，安装节能传动装置，冲次由原来的6次将为3次，使底座所受激振力降低，底座变形减小。
4 认识
游梁式抽油机底座断裂治理是为了提高设备使用效率，减少维修成本，底座断裂有单一原因，也有综合因素的影响，因此只有加强日常管理维护，优化设备运行状态，才能达到节能和延长设备使用寿命的目的。
参考文献
[1]王德俊主编.现代机械强度理论及应用.北京：科学出版社，2003：40—69.