【摘要】抽油機(jī)皮帶損耗問(wèn)題不能單純的看成某一事件造成的結(jié)果，它是由一個(gè)的系統(tǒng)中諸多有問(wèn)題的事件交織而產(chǎn)生的。由于井下負(fù)荷及抽油機(jī)工作狀態(tài)是不斷變化的，所以皮帶的損耗因素也是動(dòng)態(tài)的?？傮w可以從地下和地上兩方面來(lái)分析，先從皮帶的工作原理開始。

1、抽油機(jī)皮帶的工作原理

從皮帶的工作原理角度看，我們所使用的皮帶是一種V帶傳動(dòng)，V帶傳動(dòng)是在兩個(gè)或多個(gè)皮帶輪之間用V型三角皮帶作為撓性拉拽元件的一種摩擦傳動(dòng)。

小輪為電機(jī)的主動(dòng)輪，大輪為減速箱皮帶輪。帶傳動(dòng)不工作時(shí)，以一定的初拉力套緊在兩個(gè)輪上，大輪和小輪兩邊皮帶的拉力相等，設(shè)為F0。帶傳動(dòng)工作時(shí)由于皮帶和輪面間的摩擦力使其兩邊的拉力不等；帶繞入主動(dòng)輪的一邊被進(jìn)一步拉近，拉力由F0增大到F1，這一邊為緊邊；另一邊則被放松，拉力由F0降到F2，這一邊為松邊。F1與F2只差就是皮帶的有效拉力，設(shè)為Ff，皮帶就在摩擦力Ff的作用下工作。它等于沿皮帶輪的接觸弧上摩擦力的總和。應(yīng)力變化也越頻繁，導(dǎo)致皮帶發(fā)生疲勞損壞。以上是沒(méi)有考慮減速箱從動(dòng)輪負(fù)載的情況，現(xiàn)實(shí)中設(shè)從動(dòng)輪負(fù)載為Fn，那么此時(shí)皮帶的有效拉力就變?yōu)椋篎f′=F1-F2-Fn。當(dāng)Ff′> 0時(shí)，抽油機(jī)才能運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)Ff′≤0時(shí)，電機(jī)上的高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主動(dòng)輪與靜止的皮帶強(qiáng)力摩擦，產(chǎn)生大量熱量，瞬間即可燒斷皮帶。Fn包括整個(gè)系統(tǒng)上的阻力，例如中軸、銷軸壞等阻力都是很大的。下面就是對(duì)Fn地下、地面的問(wèn)題分析。

2、地下問(wèn)題分析

抽油機(jī)工作時(shí)驢頭懸點(diǎn)始終承受著上下往復(fù)的交變載荷，常規(guī)水驅(qū)采油井的載荷主要受到砂、蠟、水、氣的影響。這些因素直接影響到抽油機(jī)驢頭帶動(dòng)著光桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦力的大小。受到的摩擦力大，負(fù)荷就增大，減速箱轉(zhuǎn)動(dòng)的就吃力，皮帶與電機(jī)主動(dòng)輪和減速箱的從動(dòng)輪之間摩擦力就增大，皮帶磨損就嚴(yán)重。

2.1泵漏失和高含蠟油井引起的負(fù)荷不均。泵漏失和高含蠟油井，因臨時(shí)停井而引起的油管內(nèi)液體虧空或油管內(nèi)壁結(jié)蠟，重新啟動(dòng)時(shí)，油管內(nèi)液柱重力減少或油管內(nèi)壁結(jié)蠟阻力增大，都會(huì)造成動(dòng)力載荷也極其不均，因?yàn)榕c之相配的平衡塊沒(méi)有得到相應(yīng)的調(diào)整。此時(shí)，皮帶需要更大的摩擦力才能帶動(dòng)泵進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。有時(shí)甚至?xí)?fù)荷不夠而打滑，嚴(yán)重磨損皮帶，改變皮帶表面的摩擦系數(shù)及影響皮帶的使用壽命。

2.2生產(chǎn)變化引起的負(fù)荷不均。油井生產(chǎn)變化所引起的負(fù)荷不均主要表現(xiàn)在油井含水、液面、液量、回壓及盤根松緊度等情況的變化上。一些動(dòng)態(tài)因素的變化都很有可能導(dǎo)致抽油機(jī)平衡失調(diào)，導(dǎo)致皮帶所需提供的摩擦力增大，才能實(shí)現(xiàn)油井正常生產(chǎn)。

2.3氣影響引起的負(fù)荷不均。氣影響不僅降低了泵效，還致使沉沒(méi)深度不夠、泵內(nèi)井液充滿不好，抽油狀況不好，這就出現(xiàn)“抽空”現(xiàn)象，導(dǎo)致“液擊”的發(fā)生。井下抽油泵在上沖程中，當(dāng)泵內(nèi)沒(méi)有被液體完全充滿時(shí)，泵內(nèi)頂部將會(huì)出現(xiàn)低壓氣頂，隨后在下沖程中，游動(dòng)閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)，直至與液體接觸時(shí)的一瞬間液壓突然升高，閥被打開位置。這一狀態(tài)稱為“液擊”。而“液擊”對(duì)抽油機(jī)危害很大。

3、地面問(wèn)題分析

3.1電機(jī)皮帶輪易積水，摩擦系數(shù)下降。如果沒(méi)有皮帶防護(hù)罩，皮帶在大雨的淋漓下，由于電機(jī)輪在下方導(dǎo)致雨水會(huì)沿著皮帶槽往下流，聚集在電機(jī)輪上，此外，當(dāng)皮帶離開皮帶輪時(shí)，因皮帶與皮帶輪的擠壓力消失，皮帶凹槽更加容易吸附水珠，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，皮帶上的積水充當(dāng)了皮帶與皮帶輪的潤(rùn)滑劑，原本高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶，在積水的潤(rùn)滑及吸熱下，溫度下降，蒸發(fā)能力減少，水時(shí)刻依附在皮帶表面上，摩擦系數(shù)不斷下降，因此摩擦力也不斷下降，進(jìn)而出現(xiàn)皮帶打滑現(xiàn)象。

3.2皮帶工作效率因工作環(huán)境的改變而有所下降。由于皮帶的伸縮性、啟動(dòng)瞬間的強(qiáng)猛拉力、3、4月份外部環(huán)境的溫差驟變以及皮帶長(zhǎng)期處于強(qiáng)張力的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)及皮帶磨損度的不斷增大，抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶的松緊度會(huì)有所改變。抽油機(jī)傳動(dòng)皮帶松緊度的改變，相當(dāng)于間接的改變皮帶擠壓皮帶槽表面的作用力。在皮帶表面粗糙度不變的情況下，以及擠壓作用力下降到一定程度時(shí)，摩擦力會(huì)隨著擠壓作用力的減小的而減小，而摩擦力的減小可能會(huì)導(dǎo)致皮帶傳動(dòng)動(dòng)力不足，進(jìn)而造成皮帶的不停打滑，磨損皮帶，直接影響皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)性能。

3.3抽油機(jī)啟動(dòng)負(fù)荷大。靜止的抽油機(jī)在啟動(dòng)改變靜止?fàn)顟B(tài)那一瞬間，電機(jī)的電流通常是正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的4倍以上，動(dòng)力載荷最大，皮帶受到的摩擦力也大，皮帶磨損大。我礦部分小型機(jī)已安裝調(diào)速裝置，啟動(dòng)時(shí)有效降低啟動(dòng)負(fù)荷，從而減少皮帶的損耗。

3.4皮帶輪包角過(guò)小導(dǎo)致皮帶損耗嚴(yán)重。包角α是指帶與帶輪接觸弧所對(duì)的圓心角，如α=145□。包角的大小，反映帶與帶輪輪圓表面間接觸弧的長(zhǎng)短。包角越小，接觸弧長(zhǎng)越短，接觸面間所產(chǎn)生的摩擦力總和也越小，會(huì)影響傳動(dòng)的扭矩，使皮帶輪打滑，為了提高平帶傳動(dòng)的承載能力，包角就不能太小，一般要求包角α≥120°。由于大帶輪上的包角總是比小帶輪上的包角大，因此須驗(yàn)算小帶輪上的包角是否滿足要求。

4、實(shí)例分析

4.1氣體影響大、震動(dòng)大、柱塞上部遇堵。我單位的北2-6-40使用D7100型皮帶，4個(gè)月抽油機(jī)平衡率都是72%，嚴(yán)重不平衡。報(bào)表上記載1月份皮帶斷3次、2月份和三月份都斷4次，四月份斷的最多達(dá)到6次，功圖顯示為柱塞上部遇堵。該井情況：不平衡嚴(yán)重，氣體影響，振動(dòng)大，相鄰2個(gè)月之間載荷變化大，柱塞上部遇堵。

4.2氣體影導(dǎo)致的斷脫。我單位的北2-6-46，近5個(gè)月的電流分別為：161%、157%、154%、156%、156%，都是嚴(yán)重不平衡。皮帶損耗報(bào)表只顯示4月份一次。這里主要說(shuō)明氣影響的危害，說(shuō)明斷脫發(fā)現(xiàn)的比較及時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)或者作業(yè)隊(duì)原因延期修井，斷脫后還再運(yùn)行就會(huì)導(dǎo)致皮帶損耗增大。有的抽油機(jī)便存在這樣的問(wèn)題，4個(gè)月都是斷脫或者泵漏失，報(bào)表查閱不到作業(yè)信息，顯示正常運(yùn)轉(zhuǎn)，皮帶損耗很大。

4.3氣體影和沖次高導(dǎo)致皮帶損耗嚴(yán)重。北2-J6-49井2月份功圖顯示正常，3、4月份都是氣影響，5個(gè)月以來(lái)沖次都是8次/分鐘，相關(guān)資料上介紹氣影響狀況的井應(yīng)調(diào)小參數(shù)，沖次是應(yīng)該降低的。報(bào)表上查閱到3月份皮帶斷了4次，4月份斷了3次。當(dāng)然如果調(diào)小參數(shù)，產(chǎn)量勢(shì)必要受到影響。無(wú)論地上問(wèn)題，還是地下問(wèn)題，最終目的都是掃清所有阻礙機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的阻力，減少動(dòng)態(tài)載荷的波動(dòng)，使抽油機(jī)的平衡率得以穩(wěn)定，從而降低皮帶消耗。

5、措施及建議

5.1防雨護(hù)罩。給抽油機(jī)皮帶輪處安裝防雨護(hù)罩，通過(guò)防雨罩把雨水隔離在皮帶和皮帶輪以外，保證皮帶凹槽不受雨淋，主動(dòng)輪上不積水，確保摩擦系數(shù)變化不大。

5.2定壓放氣閥的管理。合理放氣不是單一的經(jīng)調(diào)控套壓的作用，而是減少氣體對(duì)泵況的影響，從而提高抽油機(jī)的泵效。另一方面合理放氣可以減少氣體對(duì)抽油桿的阻力，起到節(jié)約皮帶的作用。

5.3優(yōu)化注采結(jié)構(gòu)。加大我礦注采結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高油層供液能力，從根本上解決氣影響現(xiàn)象，減少了氣影響導(dǎo)致的泵漏失、桿偏磨帶來(lái)的載荷變化，從而節(jié)約皮帶使用數(shù)量。

5.4合理制定間抽制度。氣影響、沉沒(méi)度低的井進(jìn)行間抽，可以減少抽油機(jī)泵及桿的危害，延長(zhǎng)檢泵周期，降低載荷波動(dòng)，減少皮帶使用量。

5.5問(wèn)題井的運(yùn)轉(zhuǎn)。泵漏失和斷脫的問(wèn)題井及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)作業(yè)，減少運(yùn)轉(zhuǎn)可有效節(jié)約皮帶。

作者簡(jiǎn)介

劉斌：1980年生，大慶人，東北石油大學(xué)控制工程在讀工程碩士研究生，浙江大學(xué)地質(zhì)工程在讀碩士研究生。爾靜心，1978年生，大慶人，東北石油大學(xué)石油工程專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)于大慶采油三廠第二油礦從事抽油機(jī)生產(chǎn)管理工作。