无基础抽油机的研制及应用

无基础抽油机的研制与应用李宁会 吉效科 刘成延摘要：针对现有游梁式抽油机采用水泥基础，投资费用较高，安装时间较长，研制了无基础抽油机，这种抽油机先后采用宽底座、H型底座和T型底座灌水泥三种结构。使用情况表明，T型底座的无基础抽油机具有整体结构简单、安装方便、节省投资、缩短安装时间、便于调整互换的特点，具有很好的推广使用前景。关键词：无基础抽油机 T型底座 研制 应用我国用的抽油机基本上都是以钢筋水泥块做基础，抽油机安装前需预制或现场浇灌水泥基础，待基础安装或凝固好后将抽油机底座放在基础上，基础与底座通过紧固螺栓固定。因其需提前预制或现场浇灌水泥基础，抽油机安装费用较高，现场安装和前期准备费时费力。螺栓锈蚀后拆卸难度大，换抽油机时须先找到相配的基础，调整互换抽油机不方便。基础的制做、运输、安装比较麻烦，如某厂生产的以CYJY10-3-37HB型抽油机，要求基础尺寸为6.81.80.5米，重量达12吨多，用10条地脚螺栓固定抽油机。针对常规游梁式抽油机安装基础存在的不足，长庆油田根据油田地理特点，研制了无基础抽油机。1 技术分析1.1结构最先试验的底座型式是在原底座的四周都加宽，这种宽底座型抽油机钢材用量较多，节省投资较小。经过优化设计，试验了只在前后两端加宽的H型底座和只在井口端加宽的T型底座。这三种底座都可满足使用要求。经过性价比较，决定推广T型底座无基础抽油机。如图1所示，T型底座是在原底座的井口端加宽、加长而成，加宽部分等于水泥基础宽度，加长的部分要满足防止抽油机前倾的要求。它包括1-新增钢架结构、2-座体、3-混凝土。新增钢架结构与原座体形成底座，框架内侧均布钢筋，混凝土直接浇灌框架内，与金属框架形成一体且固定不动，为节省钢材选用工字钢较座体小一个型号。同时，在座体侧面开排水孔，以便座体内部积水外排。抽油机因前端承受较大载荷，故在T型底座的井口端灌注水泥，增大与底面接触面积，减小了单位面积的受力，这样基础所受压强减小，保证了运行抽油机对基础的压力不超过已夯实基础的承载能力。图1 T型底座无基础抽油机结构示意图1-新增钢架结构；2-座体；3-混凝土无基础抽油机适用范围:（1）适用于最高风力不大于10 级的井场。（2）应安装在无暴雨，且年降水量低于700mm 的地区。（3）不适用于在沙土地面上安装。（4）不适用于在沼泽和可能受到水浸泡的地面上安装。（5）不能安装在河道及其附近以及洪水有可能经过的地方。1.2安全措施过去用水泥基础的目的：一是为了增大与地面的接触面积，防止下沉；二是为了稳定，防止抽油机倾翻。要取消水泥基础，应解决这二个问题。1.2.1防下陷措施长庆油田地处黄土高原，地表多是湿陷性黄土，使用无水泥基础的抽油机应防止抽油机下陷。以CYJ72.526HYW型整体弯游梁式无基础抽油机安装为例，开挖长度为5720mm，宽度为2200mm，深度为500mm，每层100mm逐层回填素土并夯实至井场地面平100mm处，再按照每层100mm厚度逐层铺设3：7的灰土并夯实，灰土层厚度为300mm，3：7灰土层地基上面平整度不低于5mm，井口端高于后端510mm。按照井场建设规范修筑散水坡和排水沟，防止雨水冲毁灰土地基，避免抽油机发生倾覆事故。覆盖灰土层的目的一是为了隔水，防止黄土层雨后下陷；二是为了增加地基承载能力。地面承载能力应达到0.15MPa。灰土在28天时，抗压强度可达05-0.7MPa，随着时间的延长，抗压强度可达8MPa以上，可满足抽油机的压强要求，安全系数可达2.8。这些地基处理措施与原有水泥基础的一样，并未增加工作量。为增大底座与地基的接触面积，增大了底座尺寸，并在底座前部的框架内灌入水泥。1.2.2防倾翻措施在防侧倾方面，应同时考虑风载、抽油机安装横向不水平、光杆在横向不对中井口等因素，测算安全系数。以CYJ72.526HYW型抽油机为例，为防止抽油机侧倾，底座左右各加宽400mm，抗侧翻安全系数大于3.4。在防前倾方面，应同时考虑极限欠平衡、抽油机安装纵向前低后高、光杆在纵向不对中井口等因素，测算安全系数。以CYJ72.526HYW型抽油机为例，为防止抽油机前倾，底座前部加长400mm，这样光杆负荷达32t也不会前倾，抗前倾安全系数大于1.6。1.3 3：7 灰土地基的制作以CYJ72.526HYW型抽油机为例，地基预制前，应调查当地地质、水文及气象资料，抽油机应该顺风安装，避免抽油机侧面迎风发生侧翻。1.3.1 材料准备：（1）粘土：采用就地挖出的粘性土，不能含有有机杂质，土料应过筛，其粒径不大于15mm，含水率控制在1923%（现场判断方法：以手握成团，落地开花为适宜）。（2）熟化石灰：应用III 级以上含氧化钙70%以上的块灰，使用前12 天消解并过筛，其粒径不应大于5mm。1.3.2 施工机具：一般应备有搅拌机、木夯、蛙式打夯机、机动翻斗车、手推车、筛子（孔径610mm 和1620mm 两种）、标准斗、靠尺、耙子、平头铁锹、胶皮管、小线、塔尺、钢尺、喷壶、环刀、橡皮锤、削土刀、水准仪等。1.3.3 工艺流程：（1）挖深500mm、宽2200mm、长5720mm 的基坑，底面挖至未经扰动的原状黄土层，按每层100mm 逐层回填素土并夯实至与井场地面平，承载能力不低于0.1 兆帕。（2）当地下水位高于基坑底时，施工前应采取排水或降低地下水位的措施。使地下水位经常保持在施工面以下500mm 左右。（3）灰土拌制：先检查土质和石灰的材料质量是否符合标准的要求；然后分别过筛。如果是块灰闷制的石灰，要用610mm 的筛子过筛；土要用1620mm 筛子过筛，均应确保粒径的要求。灰土的配合比采用3：7 体积比（石灰：土），必须过标准斗严格控制配合比。拌合时必须均匀一致，至少翻拌两次；拌合好的灰土颜色应一致，并适当控制含水量，现场以手用力能握成团，两指轻捏即散为宜，如土料水份过多或过少时，应晾干或撒水湿润。（4）灰土铺设：铺设面应清理干净。特别是掉下的虚土，风吹入的树叶、木屑纸片、塑料袋等垃圾杂物。按每层100mm 的厚度分3 层进行夯实，各层厚度钉标桩控制，夯打采用蛙式打夯机或木夯夯打，遍数一般不少于3 遍，碾压遍数一般不少于6 遍。人工打夯应一夯压半夯，夯夯相接，行行相接，纵横交叉。（5）应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，避免抽油机发生倾覆事故。1.3.4 质量控制：灰土应逐层检查，用贯入仪检验，以达到控制压实系数所对应的贯入度为合格，或用环刀取样检验灰土的干密度，检验点数每5m2 应不少于2 个且取样点均匀。灰土最小干密度:粘土为1.45 t/m3；粉质粘土1.50 t/m3。灰土夯实后，压实系数一般为0.930.95。1.3.5 成品保护：施工时应注意对定位定高的标准桩、尺、线的保护，不得触动、移位。做好预埋管线的保护工作。做好排水、降水工作，直至填土夯（压）完毕为止。垫层铺设完毕后，应尽快进行面层施工，防止长期暴晒。作好垫层周围排水沟措施，刚施工完的垫层，雨天应作临时覆盖，3 天内不得受雨水浸泡。已铺好的垫层不得随意挖掘，不得在其上行驶车辆或堆放重物。1.3.6 施工注意事项：（1）雨、冬期（0以下）不宜进行灰土工程，施工时严格执行施工方案中的技术措施，防止造成灰土水泡、冻胀等质量事故。（2）灰土垫层基坑底面应挖至未经扰动的原状黄土层，基坑必须平整、坚实，并打底夯，局部松软土层或淤泥质土，应予挖除，填以灰土夯实；同时避免受雨水浸泡，以防局部沉陷造成垫层破裂或下陷。（3）灰土施工使用块灰必须充分熟化，按要求过筛，以免颗粒过大，熟化时体积膨胀将垫层胀裂，造成返工。（4）灰土施工时每层应测定夯实后土的干密度，检验压实系数和压实范围，符合设计要求后才能继续作业，避免出现干密度达不到设计要求的质量事故。2 现场应用及效果抽油机安装程序：无基础抽油机除无需安装水泥基础，夯实地基需高于地平面以外，地基处理好后，将T型底座直接放在灰土层上，找平、对中后，其余安装程序基本与有水泥基础抽油机相同。2007年5月，第1台无水泥基础的CYJW8326HF抽油机在采油三厂新寨作业区元232井投入使用， 同年11月在采油一厂杏27-105井组安装3台CYJW62.526HF无水泥基础抽油机。长庆油田自安装试验第一台宽底座无基础抽油机以来，先后安装宽底座、H型、T型三种底座的抽油机150多台，我们特意观察雨季和冬季特殊条件下基础变化情况，经检查冬季地冻及春季解冻抽油机基础变化情况，未发现沉陷和土层松软情况，抽油机运转正常。目前长庆油田成熟推广应用的T型底座无基础抽油机机型有4型、5型、6型、7型、8型等复合平衡和游梁平衡抽油机，二种平衡方式的无基础抽油机都满足现场需要。该型抽油机具有结构简单实用，安装方便、快捷，便于拆移调换，大大降低抽油机安装费用，综合考虑抽油机金属底座加长加宽和灌水泥的加价因素和不用水泥基础减价因素，8型游梁式抽油机节省5000元/台，6型游梁式抽油机节省4000元/台，具有很好的使用和推广价值。3 结论现场应用情况表明，无基础抽油机在保证常规水泥基础抽油机的使用功能和效果的前提下，不用水泥基础，具有安装方便、安装时间短、节省投资、便于调整互换的特点。尤其T型底座抽油机造价较低、结构简单实用，目前已在长庆油田全面推广。4