滚珠丝杠抽油机的研制与应用

郑 东 志

(大庆油田有限责任公司采油工程研究院；黑龙江省油气藏增产增注重点实验室 )

0 引 言

随着原油开采进入中后期，低产(<5 t/d)油井数量逐年增多。目前，大庆油田有提捞井5 000多口，超过1.2万口抽油机井执行间抽制度，井下供液不足,不满足抽油机泵的排量要求，采用常规游梁式抽油机采油，严重影响了油田的经济高效和节能降耗开发[1-2]。为此，国内外油田科研院所和企业做了大量研究，在常规游梁式抽油机结构基础上，研发了新型抽油机。Dynovation设计公司研制了无游梁机械驱动丛式井抽油机，电机通过皮带传动带动主动链轮转动，主动链轮通过2个定向链轮带动链条做往复运动，实现双井采油，最大下泵深度4 200 m，最大冲程24 m[3]。加拿大A Schlumberger公司的KUDU型液压抽油机使用电动机和天然气作为动力，最大冲程可达8.53 m，减小了循环应力，减轻了抽油杆伸长的影响，改变了气体的压缩比，提高了系统总效率[4-5]。吉林油田研发了绳轮式和直连式“U型平衡一拖二”液压抽油机[6]。胜利油田利用双向液马达蓄能平衡技术,研制了低矮型长冲程节能抽油机[7]。邵军等[8]设计了新型节能偏心轮式抽油机，采用齿轮-齿条换向，使传动更加平稳。曹忠亮等[9]基于PLC控制无游梁抽油机，增强了抽油机对环境的适应能力。同游梁式抽油机相比，新型抽油机除缩小外形尺寸和减轻质量外，还具有多种复杂工况下高效、稳定及经济运行等优点。

通过调研，目前国内还没有将滚珠丝杠应用在抽油机井的案例，仅查阅到相关专利[10]。鉴于此，笔者结合现场采油工艺要求，发挥滚珠丝杠结构紧凑、系统效率高和运行平稳等优势，研制了滚珠丝杠抽油机，并对关键技术进行了研究。完成样机的研制之后，对样机进行了室内及现场试验。

1 滚珠丝杠抽油机

1.1 整体方案

滚珠丝杠抽油机总体结构如图1所示，整体呈三节筒状结构，分为动力总成、中间辅助支撑和底座总成。

1—动力总成；2—中间辅助支撑；3—底座总成。

滚珠丝杠抽油机动力总成结构如图2所示，由变频调速电机、减速箱、空心滚珠丝杠及丝母等部件组成。电机通过传动轴驱动减速箱运转，减速齿轮与丝母相连，从而驱动滚珠丝杠上下往复运动。

1—方卡子；2—空心滚珠丝杠；3—防护罩；4—丝母；5—轴承；6—减速箱；7—异步电机。

滚珠丝杠抽油机中间辅助支撑部分结构如图3所示。其上端连接减速箱，下端连接底座，导轨及导轨固定座由紧定螺钉固定在外筒上，辅助丝杠上下运行。同时，辅助支撑部分底端设计弹簧座用来压缩大、小弹簧，下冲程时减轻杆柱重力对装置的冲击，上冲程时辅助杆柱上行，减小电机启动电流。

1—上连接法兰；2—外筒×2；3—中间法兰；4—弹簧座；5—大、小压缩弹簧；6—下连接法兰；7—行程开关座×2；8—导轨固定环；9—导轨固定座×3；10—导轨×3。

滚珠丝杠抽油机底座总成部分如图4所示。……