直燃加热抽油杆清洗工艺技术改造及应用

直燃加热抽油杆清洗工艺技术改造及应用

杨保华

中原油田文卫采油厂 山东莘县 252429

摘要 为解决抽油杆直燃加热存在的主体设备变形、磨损严重等问题，对设备进行设计优化升级。中心轮旋转采用新型驱动装置；拨齿支架用钢板整体加工；增加了步进传感机构；设计新增一个副箱体，更方便对箱体进行油泥清除；增加驱油装置，自动将浮油清出到集污池；自动控制系统，采用最新的电脑程序控制，手动自动模式鼠标一键切换；增加了无死角视频监控。直燃清洗设备的升级改造，提高了维修工作能力，保证了维修质量，减轻了员工的工作负担。

关键词：直燃清洗设备 中心转轮 主轴 步进传感机构 副箱体 全自动控制系统

引言

抽油杆清洗是抽油杆修复的第一道工序，直接影响着后续修复工序的修复数量和修复质量。我单位油管杆直燃清洗设备工作时间长，经过高温、油污、腐蚀的长期作用下，直燃清洗设备频繁出现盘管锈穿、滚筒锈蚀断裂，滚筒转盘上拨齿变形、进出料滚轮磨损严重等问题，部分零配件已达到使用极限，严重影响正常生产。

本着改变现状、解决制约生产的瓶颈问题、提高设备运行时率、降本增效的原则，我单位开展了直燃加热抽油杆工艺技术改造工作，对直燃清洗设备进行优化升级。

技术分析

1 现状及存在的问题

我单位目前安装抽油杆直燃清洗设备一台，设计抽油杆清洗能力400根/天。直燃清洗设备于2012年7月投产运行，由于设备工作环境较为恶劣，经过9年的连续使用，设备腐蚀严重，故障频繁。主要存在的问题有：

1.1 转动盘主轴腐蚀断裂，转盘拨齿机构变形，外传送滚轮组磨损严重。2019年10月份转盘主轴北端出现断裂，已采取临时应急方案进行修复；2020年5月份，转盘主轴南端又因腐蚀断裂，继续采取临时应急方案进行修复。由于腐蚀严重，主轴断裂的隐患没有彻底消除，一旦再次断裂将无法修复，势必影响生产，且整体更换工作量很大，短期难以恢复生产；转盘拨齿机构变形，外传输滚轮组严重磨损，致主轴转动定位误差大，从而导致设备卡杆问题频发，频繁需要职工进入受限空间处理卡杆故障，存在安全隐患，也造成抽油杆修复效率低，影响后续修复工序。

1.2 清洗箱内油污多，不能及时溢流，抽油杆外输至箱体外时，容易对浸煮后的杆体表面二次污染，影响清洗质量。

1.3 由于清洗箱底部油污堆积，清理不及时，导致燃烧器盘管腐蚀结垢严重，已经出现漏水现象，同时导致热传导效率下降，造成燃气的浪费。

2 改进后达到的技术水平

改进后的直燃加热技术，动力传输稳定，结构规范，耐磨、防腐、结构度均较原设备性能高，故障率降低；抽油杆还可以实现预清洗，提高清洗质量；增加一个副箱体，能够更加方便对箱体进行油泥清除工作；增加驱油装置，能够自动将浮油清出到集污池，方便清理油污；增设的油污吹扫喷嘴，自动将浮油清出到集污池，方便清理油污。增加的步进传感机构，与抽油杆无接触，控制稳定；全自动控制系统，舍去了原有的操作台按钮转换方式，采用最新的电脑程序控制，手动自动模式鼠标一键切换，非常方便；增加了无死角视频监控，当发生事故时，能够及时发现事故地点精准处理。

改进方案与措施

1中心转轮驱动结构改进

原中心轮依靠齿轮带动销轴式轮盘旋转方式，因加工精度低，即销轴安装到轮盘上存在一定间隙，轮盘转动一定角度时齿轮与销轴配合不好，易造成跳齿，导致乱锅。

经过研究，设计新型驱动装置，新结构为中心转轮依靠主动齿轮带动整体加工齿盘旋转方式，动力传输稳定。

2抽油杆清洗工桩结构研究

2.1 原设备工桩拨齿支架用槽钢加油管焊制而成，齿圈圆度不好，拨齿强度不够，拨齿因人工焊制，分布不均，抽油杆进入拨齿中间，如遇轻微弯曲难以通过，容易卡死，引起故障。

改变原设备拨齿支架用槽钢加油管焊制结构，新结构为钢板整体加工制作，保证了支架圆度，拨齿分布可达到均匀等距。拨齿采用耐磨钢板加工。结构规范，耐磨、防腐、结构度均较原设备性能高。

2.2 原中心转轮主轴为δ6mm焊接螺纹钢管制作，防腐蚀性能差，与支撑托轮直接接触，易磨损，维修困难。

新设备中心转轮主轴为δ10无缝钢管制作，防腐性能好，与支撑托轮之间加装耐磨材料，可更换。

槽钢煨制拨齿支架

3抽油杆传输过程控制研究

3.1 原设备在抽油杆每次进出设备箱体内部传输过程控制主要原理：

进杆控制：抽油杆自进料传输线进入清洗箱体至传输终端，传感器得电，主轴转动，抽油杆进入工桩。

出杆控制：主轴转动，抽油杆从工桩上沿拨齿斜面下落至出料传输线，传输出清洗箱体。同时，抽油杆下落时碰触到安装在清洗箱体侧面的传感器控制装置上，传感器得电，主轴停止旋转。

经过分析，该控制方式易受工桩及抽油杆材质的影响，工桩拨齿磨损和抽油杆种类及抽油杆表面摩擦力不同，杆下落的速度不稳定，影响主轴旋停角度变化，造成抽油杆不能正常通过拨齿间隔，引起故障。

3.2 设计的新设备增加了步进传感机构。当工桩转动，抽油杆每次下落到传输线上时，工桩上的拨齿准确对应传感器，激发信号给控制中心，下达转轮停止旋转的命令，形成步进机制。该传感机构安装到主轴动力端，与抽油杆无接触，控制稳定，增加了设备的可靠性。

4新型主机箱体研制

副箱体研制。设备使用一定时间后，箱体底部沉积油泥需要进行定期清理。因主机箱体内空间狭小，油泥清理不方便。设计的新设备在主箱侧面增加了副箱体，箱体底部从外周到排污口制作成斜面，油泥可溢流或冲洗到副箱体，从副箱体清理更加方便和彻底。

5环喷装置研究

原有的清洗设备，抽油杆经过箱体内高温水加热浸煮后，传输出箱体外。抽油杆表面容易残留浮油，影响设备卫生和后续工序的质量管理。

通过研究，在主机清洗箱体内部，靠近出料线前端，设计安装了抽油杆表面浮油环喷装置。使抽油杆在箱体里经过喷淋，将杆体表面附着浮油进行预冲洗，提高环境和设备卫生，保证清洗质量。

6驱油装置研究

抽油杆经过高温热水浸煮后，杆体表面的原油漂浮到液面上，抽油杆通过溢流口流入箱体外的沉淀池中，箱体内周边的热原油不能完全自动流出，通过研究，在箱体液位最高处，沿箱体内部集污池相对一侧，安装表面浮油吹扫嘴，自动将浮油清出到集污池，方便清理油污。

7全自动操控系统人机对话界面

原设备操作系统通过操作台手动自动按钮转换，实现手动维护操作和自动操作转换，操作程序复杂，系统运行可视化程度低。

新工艺采用电脑程序控制，手动维护操作通过鼠标一键操作。控制方便简洁。

8增加视频监护设备

新工艺增设视频监视设备，整套工艺流程通过四画面视频监视，全方位无死角，增加了安全防护功能。

现场应用效果

清洗直燃加热项目改进后，增加步进传感机构，设备动力传输稳定、运行可靠；通过改进抽油杆清洗工桩结构，设备防腐性能增强、结构强度增加；提高设备使用寿命，故障率大大降低；增加副箱体、安装浮油吹扫装置，改进箱体底部结构，方便了油泥清理，降低了设备维护工作量；应用人机对话操控系统提高了工作效率；增安视频监控系统，易于发现处理问题，增加了安全防护功能。实现 400根/天修复能力，达到了设计指标。

结论与认识

通过对直燃加热抽油杆清洗工艺技术改造，解决了清洗设备腐蚀严重问题，消除了影响生产的瓶颈。解决原设备控制不准确、故障率高的问题，节约了设备维护费。提高了抽油杆清洗质量，降低维修频率，避免了因抽油杆修复能力不足送外部修理情况，节约抽油杆外修费用。能够有效提高热传导和保温性能，节约天然气消耗。

完善了应用中心轮驱动结构进行抽油杆清洗的工艺技术，可在同行业进行推广应用。

作者简介：杨保华（1972-），男，工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，现从事石油工程工作。

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