采油磕头机使用锰系磷化涂层钢丝绳使用寿命最长

随着油田的不断开发，地层能量逐渐消耗，油井最终会停止自喷。由于地层自身的地质特点，有的油井一开始就不能自喷。对于不能自喷的油井，必须用人工举升的方法给油流补充能量，将井底的原油采出来。目前，利用人工举升将原油从井底举升到地面的方法可分为气举法和抽油法两大类。

气举法 气举法是指地层尚有一定能量，能够把油气驱动到井底，但地层供给的能量不足以把原油从井底举升到地面上时，需要人为地把气体注入井底，将原油举升出地面的人工举升采油方式。它的举升原理和自喷井相似，是通过向油套环空注入高压气体，并通过油管上的多组气举阀让一部分气体迸入油管，降低井筒中液体的密度，在井底流动压力的作用下，将液体排出井口。同时，注入的高压气体在井筒上升的过程中，体积逐渐增大，气体的膨胀功对液体也产生携带作用。气举适用于油井供液能力较强、地层渗透率高的油井。海上采油、深井、斜井、含砂井、含气井和含有腐蚀性成分而不宜用其他人工举升采油方式开采的油井都可采用气举采油。气举采油的优点是井口、井下设备比较简单，管理调节比较方便；缺点是地面设备系统复杂、投资大，而且气体能量的利用率较低。

连续气举装置示意图抽油法 抽油法主要是用深井泵采油，可分为有杆泵采油和无杆泵采油两大类。

（1）有杆泵采油：有杆泵采油是指抽油机通过下入井中的抽油杆带动井下抽油泵的活塞做上下往复运动，把油抽汲到地面的人工举升采油方法。这种方法用量最多，大约占世界人工举升采油总井数的80%～90%。

（2）无杆泵采油：无杆泵采油是指不用抽油杆传递动力，而是用电动机、高压液体等驱动井下泵，即用特殊的抽油泵（如电动潜油离心泵、螺杆泵、射流泵、水力活塞泵）开采原油，可分为电动潜油泵采油、螺杆泵采油、射流泵采油、水力活塞泵采油。其中，电动潜油泵采油应用广泛，效率最高，简称电潜泵采油。基本原理如下：电潜泵采油系统，主要由井下电动机、离心泵、分离器、保护器和井下电缆等组成。电动机装在井下，直接带动离心泵。潜油电动机的工作原理和地面电动机一样，但它的外形却和地面电动机不同，因为它要下到井下，在具有一定压力和温度的原油里工作，所以要把它制造得细而长，并有良好的密封性。潜油离心泵和普通农用抽水机一样，是通过叶轮的高速旋转增加液体的能量，不过抽水机旋转叶轮级数少，而潜油离心泵的叶轮是多级的，且外形也制造成细长杆状，以利于下入井中。

电潜泵采油示意图电动机下到几百米甚至上千米的油井里，从井口下一根特殊电缆接在潜油电动机上。当电缆供电后，潜油电动机旋转带动潜油离心泵的多级叶轮转动。每一级叶轮都给井底原油增加一定的能量，就如同抽水机给水增加压力一样。当原油经过多级叶轮转动后，压力会升得很高，于是，油就从井底举到井口。潜油电动机直接带动潜油离心泵，省去了不必要的动力消耗。因此，它的效率比抽油机高得多，能节约用电。它可用于很深的高产井，也便于实现油田生产自动化。

抽油采油方法除了电潜泵采油之外还有螺杆泵采油、射流泵采油、水力活塞泵采油等人工举升采油方法。

6.抽油机是如何把原油抽吸到地面上来的进入油田放眼望去，无数台抽油机不紧不慢地上下运动，像是无数高大的毛驴在十分吃力地负重前行，“驴头”不停地上下摆动，类似“作揖磕头”，于是人们给它起了个俗名叫“磕头机”。在国内外油田中，有80%的非自喷井都是用抽油机来采油的。其实，仅仅有抽油机并不能采油，还必须配备井下抽油泵及连接抽油泵和抽油机的抽油杆。磕头机、抽油泵、抽油杆组合起来叫有杆泵抽油系统，这是最传统、最广泛的人工举升采油方法。抽油机主要由底盘、减速箱、曲柄、平衡块、连杆、横梁、支架、驴头、悬绳器及刹车装置、电动机、电路控制装置组成。其工作原理是：由电机供给动力，经传动皮带将电机的高速旋转运动传递给减速器，经两级减速后变为低速转动，并由四连杆机构将旋转运动变为驴头悬点的上下直线往复运动。抽油杆一头用钢丝绳悬挂在驴头悬点上，一头与井下的抽油泵连接，带动下入井中的抽油泵工作，将井液抽汲到地面。

抽油井示意图抽油杆是两端带螺纹的10米左右长的钢杆，每根都用螺纹连接起来，最上端的一根连接抽油机，下端的一根连接抽油泵活塞并将动力传递给抽油泵。

抽油泵工作原理示意图3417抽油泵的原理和水井的手压式抽水泵相似，由工作筒和活塞组成。工作筒接在油管下部，工作筒下部有固定阀门，固定阀门下到井筒液面以下。活塞是空心的，上面有游动阀，它是用抽油杆下到工作筒里去的。抽油杆带动活塞上下运动，当活塞向上运动时，游动阀在液体压力下关闭，这时活塞上面的原油就从工作筒内提升到上面的油管里去，再流到地面管道中。同时，工作筒内下腔室的压力降低，油管外的原油就依靠地层压力顶开固定阀流入工作筒内。同样，当活塞向下运动时，工作筒内下腔室压力升高，固定阀门关闭，工作筒内的原油就顶开游动阀排到活塞上面去，此时，油管外的原油不能进入工作筒内。这样，深井泵活塞上下往复运动，井里的原油就被源源不断地抽到油管里去，并不断地从油管排到地面。

大庆有5万多台抽油机，每一次创新都是一次革命。

大庆一直在进行着抽油机的革命。

由自喷转为机械采油的30年，这种革命从未停止。从最原始的磕头机到异相式抽油机、双驴头机……再到智能间歇提捞式抽油机，这条“革命”路径，其实一直都是一种诠释——

在奉献能源和节约能源之间，大庆人始终在努力寻找一种平衡；轮番亮相的抽油机，是大庆人对科学发展观的践行；

这场革命的方向是低碳、环保、绿色，与人类文明的进步一脉相承……

谁知道城市中那些司空见惯的抽油机，是什么时候出现的？都叫什么名字？又有哪些不同？

又有谁知道，这些抽油机能屹立在千里油田上，是它们50多种“战友”持续革命30多年的结果？

最近的这场抽油机革命，不仅代表着全国28家大中油田里10万多台抽油机的走向，更预演着工业文明与生态文明齐头并进的未来。

一句话引发的革命

常规机去年耗电29.8亿度，至少花费16亿元。技术员说，“要是有一个省电的就好了。”

采油二厂正在使用的一款抽油机，日前引起一行人的极大兴趣。

这行人是陪同中国石油天然气集团公司总经理、党组书记蒋洁敏到大庆调研的。11月份，蒋洁敏在听取采油二厂汇报时，认同这种说法——这款抽油机，颠覆了传统的抽油机，是一场革命。

它的革命性表现在，没有电泵，就连抽油杆也只是一根绳子，除了一个抽子在地下，其余设备都在地上。

这款抽油机，从研制开发到真正投产，用了4年时间，花掉4000万元。于今年10月份研制成功。它的名字叫智能间歇提捞式抽油机，由大庆北研公司研制。

北研研制这款抽油机非常偶然。四年前，一个在油田工作多年的技术员，对北研老总鄂德刚说，现在的抽油机用电量太大，要是有一个省电的就好了。

这名技术员说的“现在的抽油机”，指的是游梁式抽油机，也就是像一个驴头似的磕头机，还叫常规机。因为无论地下有没有油，它都昼夜不停地运转，做了很多无用功，所以耗电大。

耗电究竟有多大？一份最新数据显示，去年这种抽油机一年耗电29.8亿度，能占油田生产总耗电量的1/3。按0.545元一度电计算，至少需花费16亿元。

这名技术员只是说说，但是听者有意。鄂德刚回到公司，就跟员工们商量，研制耗电量小的抽油机。

大家一致认为，可以研制一个抽子，伸到油管里，等油满的时候就把油抽上来，不满就不抽，那样就省电了。

大家还觉得，抽油杆在油管里容易磨偏，更换起来很费时，抽油泵在地下换一次也得3万多元。所以应该用油管代替抽油泵，用柔软的绳子代替抽油杆。

说起来容易，可是，实践起来却很困难。折中曲回，4年才成功。仅他们研制代替抽油杆的钢丝绳，就进行了200多次试验。最终，他们的这项技术获得了国家专利。

提捞机比常规机省钱节电

产生同样多的吨液省电50%以上，加上维护等费用，一台提捞机一年至少节省费用10万元。

目前，这种智能间歇提捞式抽油机已经开始推广，采油二厂、三厂、六厂、九厂，吉林、长庆等油田都有它的身影。

智能间歇提捞的意思是，机械平时不运转，等地下的液体上升时，它的“胶桶”能感知到，然后伸下去提捞。

因为这个特点，它更适用于低产井，也使它与常规机相比，产生同样的吨液，能省电50%以上。

以采油七厂葡178—82井为例，同样一天采出5吨液，常规机耗电84度，新型抽油机耗电10度。两厢对比，后者省电88%。

此外，这种抽油机与常规机相比，还有一个最大的特点是能除砂、除泥、除垢、刮蜡，因此检泵周期长，经济效益可观。

采油二厂的三元驱区，在中后期开采时，使用常规机，结垢严重，平均一个月检一次泵。使用新型抽油机，已经运行了350多天，至今没有出现故障。

一般情况下，常规机检一次泵至少花费3万元，同时还需要作业费2万多元。对比发现，智能间歇提捞式抽油机没有抽油泵及附属配件，仅此一项就省3万元。它的抽子损坏时，只需抽出来更换，价格不超过100元。综合起来，一年能比常规机至少节省费用10万元。

节约是科技带来的，但是它的成本，与常规机的基本相当。

抽油机革命30年从未停止

大庆油田从自喷转为机械采油的30年来，抽油机的革命一直在进行。

智能间歇提捞式抽油机的问世，颠覆了常见的抽油机。

事实上，大庆油田从自喷转为机械采油的30年来，抽油机的革命就一直没有停止过。

东北石油大学机械科学与工程学院的姜民政教授，从大学开始就和抽油机打交道了，谈起大庆油田抽油机的革命史，他如数家珍。

大庆油田采用机械采油，是从上世纪70年代开始的。当时用的抽油机，是美国人在1905年发明的，学名叫游梁式抽油机，俗称磕头机、常规机。

当时，原油已经进入5000万吨稳产阶段，因此对抽油机的选择并不挑剔，只要能抽油就行。

不过两三年以后，随着高产井（产量600方吨液）的出现，即使是采用直径最大的“90泵”也满足不了提液要求，因此出现了适合高产井的潜油电泵。

1981年，大庆油田成立电泵公司，专门研制潜油电泵。其产品系列涵盖了从50吨液到550吨液的范围，基本满足油田正常生产需要。

10年后，仅大庆油田就应用了2500多台潜油电泵。目前随着国外市场的需要，经过技术革新，潜油电泵的最高额定排量可达900吨液。

可是，随着高产井的减少，它耗电大的特点就显得越发明显了。随着油田对节能的重视，它的数量开始下降，如今只剩下2000台。

这期间，采油二厂曾开辟实验区，研究抽油机的节能降耗问题，引进的新型抽油机有20多种。但是到最后，只有异相式抽油机经受住了考验。

异相式抽油机，在构造上和常规机没有太大的区别，只是比常规机多一个极位夹角，但能省电10%。异相机在采油二厂成功之后，随即在全油田推广。

上世纪90年代后期，油田含水上升，油井增加，提液能力要求增加，耗电量增加，所以又掀起一场新型抽油机研制高潮，先后涌现了摆杆式、宽带式、六连杆式、齿轮式等30多种抽油机。

这期间能真正站住脚的只有双驴头抽油机。双驴头，也就是比常规机多一个驴头，但能省电20%左右，同时具备常规机耐用、可靠的优点。

除了常规机、异相机、双驴头机、潜油电泵，螺杆泵同样是抽油机持续革命中的健将。

全国分享“大庆革命”

大庆油田目前已有6500口井应用螺杆泵，占有70%的国内市场。

与常规机一样，螺杆泵开始也是舶来品。1986年，大庆油田采油工程研究院从加拿大和德国引进10台螺杆泵，“大卸八块”后，开始研究。

引进螺杆泵，是因为它小巧灵便，安装时不像常规机似地动用大型设备，而且比常规机省电30%到40%，价格低一半，检泵周期也只差100多天。所以，螺杆泵有一次性投资少（能少3万多元）、节能明显的技术优势。

当年，魏纪德刚从东北石油大学毕业，被分配到采研院，就开始了螺杆泵的研究。现在，他是采研院举升室党支部书记。

他说，螺杆泵在千米地下用的橡胶，高温高压后容易变形，与钢体外壳粘接的橡胶容易脱落，抽油杆在剧烈震动下也总碰油管。为解决这些问题，他们用了五六年的时间。

从90年代起，他们研制的螺杆泵开始在大庆油田小范围应用，主要适合粘稠、含气、含砂比较高的油井。到2000年，相应技术成熟，开始大规模应用。

5年以后，螺杆泵配套技术获得国家科技进步二等奖，该技术不仅改变了常规机的举升采油方式，还有空心转子螺杆泵洗井工艺、等壁厚等3项技术达到世界领先水平。

到今年10月底，大庆油田已经有6500口井应用螺杆泵，并且在以每年800台的数量激增。同时，它不仅占有国内70%的螺杆泵市场，而且还走出了国门。

常规机“打而不倒”的道理

上世纪80年代，人们就喊出了“打倒抽油机”的口号，但是直到今天它仍然“屹立”，主要是它皮实、耐用。

到去年末，大庆有5万多口油井，使用的抽油方式是这样的：常规机、双驴头机、异相机占80%，螺杆泵占9%，提捞机占5%，潜油电泵占4%，其他如塔架机、直线抽油机等仅占2%。

从这个比例能够看出，无论怎样革命，“大块头”常规机仍然是主流。

其实早在上世纪80年代，人们就对常规机颇有微词，还喊出了句口号叫“打倒抽油机”。

它是美国人发明的，距今已经有105年的历史。可是至今，全世界200多万口油井，有95%还在使用。“打而不倒”，姜民政说，“主要是它皮实、耐用，尽管它确实费电。”

他进一步认为，对于采油来说，能让油井不停产，也就是抽油机不出事故是第一位的，当然如果能节能那就更好了。

比如在上世纪90年代后期，出现一种宽带机，节能40%以上，没有推广起来，就是因为它可靠性差、维修不便。

所以30多年来，抽油机经过一番优胜劣汰后，只剩下这么几种。

对于未来，姜民政经过30多年的观察后认为，常规机和异相机还会存在一段时间，同时也会逐步改进。随着低产井的增多，螺杆泵会大有前途，潜油电泵在陆上油田的应用面临严峻考验。新型抽油机，如直线抽油机、提捞机等，尽管节电能力比常规机大大提高了，但是能否适应油田的变化，还要靠时间来检验。

河南工人日报 2016-06-28 16:49 发表于河南

十大能工巧匠之一的孙韧兴在操作数控机床　摄影/陈傲黎

2016年度“河南省十大能工巧匠”评选结果日前揭晓，孙韧兴、陶留海、李元化、王保辉、曹宁昌、朱晔晖、刘桂军、赵新民、杜红涛、孙建垒10名职工荣获“河南省十大能工巧匠”称号。

这次由省总工会、省工业和信息化委员会、省科学技术厅、省财政厅联合评选的“河南省十大能工巧匠”，分别来自军工、石油、电力、钢铁、烟草等行业，涵盖了机械制造、石油开采、钢铁冶炼、电力检修、烟草生产等技术领域。

能工巧匠，亦称“良工巧匠”，最初是指在营造园林建筑方面手艺出色的工匠。北宋文学家李格非在他的传世名文《洛阳名园记·李氏仁丰园》中说：“今洛阳良工巧匠，批红判白，接以它木，与造化争妙。”随着时代的发展进步，现在的“能工巧匠”一词，一般是指各行业技能高超的技术工人。

这次评出的“十大能工巧匠”，都是在2015年度全省职工建功“十二五”技术创新竞赛活动中涌现出的技术能手，今天，我们就聚焦这些能工巧匠，看他们“能”在哪里、“巧”在哪里，从他们身上读懂工匠精神。

能工巧匠的“能”

现代汉语词典对“能”的解释，是有才干、有本事，亦指有才干的人。在工人群体里，称得上“能工巧匠”的，必定有“能耐”。

十大能工巧匠中，孙韧兴和杜红涛堪称“新航双雄”，因为他俩都来自新乡航空工业(集团)有限公司。其中，新航集团首席技师、军品103厂一车间职工孙韧兴，作为中航工业机电系统特级技能专家，是数控车工中的“全能冠军”：除了能熟练操作各种普车、数控车进行复杂壳体、螺杆等零件加工，还掌握了铣工、钳工等多工种设备的操作。他通过自学，又掌握了FANUC、西门子、广数、三菱等多种数控系统的数控程序、宏程序编制及传输，MASTERCAM和达尔康两种大型CAD/CAM绘图和自动编程软件，并且能熟练对复杂零件进行程序编制，实现了操作与技术的完美结合。

新航集团新乡平原航空设备有限公司加工中心技师杜红涛，能够快速熟悉设备并熟练操作各种加工中心，有“加工中心操作王”的美誉。由他接手的公司第一台西门子系统双交换工作台、第一台马扎克系统机床、五轴加工中心等设备，均在最短时间内发挥了最大效益。

中国一拖集团有限公司第三装配厂机一车间数控班班长、高级技师王保辉也是一名加工中心操作工，因为熟练掌握了FANUC、西门子、DMG等多系统80余台数控加工中心的操作及编程技能，敢于“挑战不可能”的他曾利用生产空隙，盯着图纸一口气完成了新产品试制零件的程序编制、工装夹具改进和大轮拖LF2204变速箱壳体及LF954动力换挡变速箱的改型试制任务，被称为中国一拖三装厂的“全能王”。

李元化和刘桂军是十大能工巧匠中的“石化双雄”。其中，中石化中原石油工程有限公司钻井三公司技师工作站站长、高级技师李元化，拥有中国石化唯一的“石油钻井工技能大师”称号。他能够准确判断处理各种井下复杂情况凭听声音就能发现设备故障独创的“李元化起升井架法”，起放各类钻机井架一次到位，不摇不晃收徒150多人，培养出技师、高级技师130多名，有50多个徒弟走上钻井工程师、平台经理等重要岗位。而中石化河南油田采油二厂井楼油矿高级技师、采油工刘桂军，专从最不起眼的地方进行小改小革、解决问题，成为善于解决生产难题的革新发明家。

国网河南省电力公司检修公司高级技师陶留海，最大的能耐就是擅长“在刀尖上跳舞”。因为他是一名高压线路带电检修工，专门从事超高压和特高压带电作业——这是电力系统专业性最强、危险性最大的工种。

安阳钢铁集团有限责任公司炼铁厂高级技师、3号高炉点检作业长曹宁昌，研发的“大型高炉炉喉冷却壁保护板在线更换技术”，实现了高炉不降料面、人不进入炉内，在线更换炉喉保护板，降低了职工的劳动强度，填补了全国同类型高炉更换冷却壁保护板的技术空白。

钳工技师孙建垒是河南天海电器有限公司模具维修班班长，本是提供维修服务的“配角”，却在三年里完成3项科技发明成果、11项技改成果，研发出几十套新模具，140多套半自动模具经他更改结构，实现了全自动生产，成为技术研发的“主角”。

赵新民是河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂的技改能手和岗位能手，他身为维修班长，5年来参加了200余项技术革新和设备改造工作，年创利润1500多万元，还培养出8名工程师、15名技师、20多名助理工程师。

相比前面的9名能工巧匠，开封光利高科实业有限责任公司职工朱晔晖能文能武：作为安装公司办公室主任，他在做好行政管理事务的同时，常常结合生产经营中遇到的难点开展技术攻关，主持研发的管理系统和新型能源项目建设技术革新，均取得显著经济和社会效益，在2013年至2015年间累计创效2680万元。

能工巧匠的“巧”

技能好、有绝活，还要干得巧。身怀绝技、能耐十足的十大能工巧匠在工作中除了胆大心细，还突出了一个“巧”字。

2013年，孙韧兴接到为某大飞机加工电动燃油泵的任务，这是一种大流量高效离心泵，其中螺旋桨和三维曲面叶轮是保证产品性能的关键零件，设计单位要求将铸造螺旋桨和叶轮改为机械件，给出的时间仅有三天。他设计出了加工刀具和定位方法，却又面临两大困难：车间现有的三轴加工中心无法加工三维叶轮螺旋桨在数控机床上的生产加工也需要有专业刀具和编写宏程序。再大困难都不是事儿。他先巧妙地加工出定位夹具，设计、刃磨了螺旋线刀具，然后在机床上编程、加工。连续备战了20多个小时，破解了两道加工难题，保证了研制节点。

“听声辨识”是杜红涛的绝活。切削参数是否合理决定着加工效率和加工成本的高低、质量的稳定和刀具的耐用度。一次，他发现公司数控加工切削参数不甚理想，存在较多问题，凭着多年的加工经验，他从刀具切削时产生的声音，判断出刀具寿命以及需要进一步优化的参数。通过多次验证与试切，他总结提炼出不同材料、不同性能零件各自的切削规律，并将成果推广、分享给更多的工友。

“石化双雄”李元化和刘桂军，分别围绕钻井和采油巧做文章。

2013年，李元化研制出气动小绞车自动排绳装置，彻底解决了钻井过程中气动小绞车在起吊钻铤及其他重物、无负荷起升和空钩放绳三种状态下钢丝绳松乱的历史性难题。后来，他又巧妙地给老式JC32绞车装上带式刹车和液压盘式刹车，改造成功能更加齐全的教学绞车，满足了教学要求，还为公司节约资金100余万元。

同年，在河南油田采油的刘桂军也没闲着，他在“磕头机”的光杆上下了一番功夫。

稠油开采过程中由于热胀冷缩的作用，注完汽的井往往会出现井偏，导致光杆不在盘根盒中心，给更换盘根增加了困难，井偏严重的井加一次盘根甚至需要三四个人才能完成。刘桂军巧妙地利用钢板、旧盘根盒压帽和圆管，制作成“光杆取正器”，一个人就能完成盘根更换工作，效率大大提高。接着，他又设计了“光杆扶正环”，在盘根上下两边各加装一个圆环的方法把光杆扶正，解决了光杆不居中和漏油问题。

和“新航双雄”“石化双雄”一样，陶留海、王保辉、孙建垒、曹宁昌、赵新民和朱晔晖在建功“十二五”技术创新竞赛活动中，在各自岗位上积极投身技术革新、发明创造和小改小革，用绝活绝技创造了不凡的技术新成果。

“工匠精神”与榜样力量

十大能工巧匠把工匠精神体现得淋漓尽致，也用榜样力量影响着身边的同事工友。

“孙韧兴是不可多得的技术工人。”新航集团副总经理

钢丝绳由钢丝、绳芯及润滑脂制造而成，钢丝受到拉应力作用会发生伸长变形，这是钢材性质决定的。当两根互相接触的钢丝变形不同步时，两根钢丝之间就会发生相对滑动，这种滑动会在钢丝表面产生摩擦力，摩擦力导致钢丝表面磨损问题的发生。