【正文】 防氣抽油泵設(shè)計 摘 要： 在高氣液比油井中，氣體對泵效的影響十分嚴(yán)重。這些氣體占據(jù)泵腔的部分體積，會降低泵腔內(nèi)的充滿度，導(dǎo)致抽油泵閥球開啟滯后，甚至出現(xiàn)“氣鎖”現(xiàn)象?！皻怄i”時還會發(fā)生“液壓沖擊”，造成有桿抽油系統(tǒng)的振動，加速其損壞。結(jié)果造成抽油機(jī)井頻繁作業(yè)，使檢泵周期縮短，開發(fā)成本增加。 本文介紹的防氣抽油泵采用機(jī)械起動和關(guān)閉的標(biāo)槍閥結(jié)構(gòu)，克服了氣鎖現(xiàn)象。 本文首先介紹了國內(nèi)外抽油泵的發(fā)展現(xiàn)狀，接著論述了防氣抽油泵的工作原理，初步確定了氣液抽油泵的整體結(jié)構(gòu)。然后對氣液抽油泵的整體結(jié)構(gòu)、尺寸進(jìn)行了設(shè)計計算， 確定了泵的外徑和泵筒的長度。最后對抽油泵的主要零件，如泵筒、柱塞、泵閥、閥罩等進(jìn)行了設(shè)計計算以及校核，并對抽油泵的排量進(jìn)行了計算。 通過本文的研究，對抽油泵的研制起到一定的促進(jìn)作用。 關(guān)鍵詞： 氣鎖；防氣抽油泵； 低產(chǎn) ； 結(jié)構(gòu)設(shè)計 Antigas pump design Abstract In the well with high gas/oil ratio, the gas has the destructive influence to the pump efficiency. These gases hold partial volumes of pump cavity and reduce the fullness in the pump cavity, which will cause the valve ball’s opening lag of sucker rod pumps and will even result in the “gas lock”. The “shock from hydraulic pressure” follows the “gas lock”, which causes the vibration of oil pumping system and accelerates its damage. The result creates the frequent work of oil pumping well, reduces the pump examining cycle and increases the exploiting cost. This a rticle describes the antigas pump can overe the “gas lock” by machinery starting and the closed javelin valve structure. In this paper, it introduces the pump prevented gaslock development present situation , then discussed the graduated design , the working principle of the antigas pump , and preliminarily determines the overall structure of the antigas pump . Next it designed and calculated the antigas pump to the overall structure and dimensions , determined the pump diameter and the length of the pump cylinder . In the end , the main parts , such as pump cylinder , pump plunger , pump valve and valve cover , are designed , calculated and checked for pump , then the output volume is calculated . Eventually , it determines antigas pump what they design can prevent effectively gas lock and work normally . Their are some certain effects though study of this paper in promote the develop of the oil pump. Key words: gas lock。 antigas pump。 low production。 Structure desig1490008574 I 目 錄 1 緒論 ........................................................... 1 國內(nèi)外抽油泵發(fā)展現(xiàn)狀 .................................. 1 國外抽油泵發(fā)展及介紹 ................................ 1 國內(nèi)抽油泵發(fā)展及介紹 ................................ 3 國內(nèi)外抽油泵優(yōu)缺點(diǎn)介紹 ................................ 5 國外抽油泵生產(chǎn)大國所生產(chǎn)的抽油泵特點(diǎn) ................ 5 國內(nèi)所生產(chǎn)的抽油泵類型比較 .......................... 6 研究意義 .............................................. 6 課題研究內(nèi)容 .......................................... 7 創(chuàng)新點(diǎn) ................................................ 7 研究進(jìn)度 .............................................. 8 2 氣液抽油泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 ...................................... 9 防氣抽油泵的基本 結(jié)構(gòu) .................................. 9 防氣抽油泵工作原理 .................................... 9 3 防氣抽油泵結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................. 10 抽油泵總體尺寸計算 ................................... 11 油管直徑與泵徑的匹配 ............................... 11 抽油桿規(guī)格與泵徑的匹配 ............................. 11 抽油泵最大外徑 ..................................... 11 抽油泵長度 ......................................... 12 抽油泵主要零件的設(shè)計與計算 ........................... 12 古德曼圖 ........................................... 12 泵筒的設(shè)計與計算 ................................... 17 柱塞的設(shè)計與計算 .................................. 27 泵閥的設(shè)計與計算 ................................... 28 閥罩的設(shè)計與計算 ................................... 32 泵的排量計算 ......................................... 35 4. 結(jié) 論 ........................................................ 36 5. 參考文獻(xiàn) ...................................................... 37 6. 致 謝 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。1490008574 1 1 緒論 國內(nèi)外抽油泵發(fā)展現(xiàn)狀 有桿抽油泵由于結(jié)構(gòu)簡單、工藝成熟、操作簡便、維修容易，仍然是美國和俄羅斯等國的主要機(jī)械采油設(shè)備。 目前全世界約有 75%的油井是用有桿泵開采的 ,有桿泵是有桿抽油裝置的最關(guān)鍵部分，它應(yīng)用抽油桿的垂直運(yùn)動或鋼纜帶動井下柱塞泵工作。 國外抽油泵發(fā)展及介紹 國外石油機(jī)械制造商投入了大量的人力和物力來推動有桿泵采油的技術(shù)進(jìn)步和提高其采油的經(jīng)濟(jì)效益。近年來先后研制成功了一系列新型有桿抽油泵 ,即 ,雙管泵和多相泵等抽稠泵 。抗沖蝕泵、自旋轉(zhuǎn)柱塞泵、防砂防氣泵和旋流柱塞抽油泵等防砂泵及連續(xù)油管抽油泵、下沖程有桿泵和帶收集柱塞抽油泵等高效抽油泵。 （ 1） 防氣泵 美國 Harbison Fischer 公司研制了一種可在氣鎖情況下使用的新型有桿泵 ,其泵筒上部為逐漸增大的錐形。當(dāng)柱塞上行接近上死點(diǎn)進(jìn)入該錐形區(qū)后 ,泵的漏失量增加。其結(jié)果可均衡柱塞和游動閥上下的壓力 ,在柱塞下行時泵筒內(nèi)可立 即達(dá)到高壓 ,使游動閥強(qiáng)制打開 ,這就可從根本上消除泵氣鎖 ,使其在產(chǎn)氣量大的油井上正常使用。 礦場示功圖測試表明 ,采用該種新型防氣泵抽油 ,光桿的最小載荷增大 ,抽油桿柱的諧振減小 ,泵上桿柱承受的壓縮載荷降低。由此可見 ,采用它可從根本上消除泵氣鎖 ,縮小桿柱的應(yīng)力范圍。還可消除泵的氣、液擊 ,減輕泵的桿管磨損 ,保證氣量大井正常生產(chǎn)。 （ 2） 防氣防砂泵 美國 CDI 動力裝置公司研制了一種防氣防砂泵 ,其撈砂工具安裝在兩節(jié)泵筒之間 ,在每個沖程中柱塞都要通過它上下 ,其沖程和柱塞的長度決定了泵筒的長度和工具的位置。與目前的刮砂 柱塞和高壓縮閥罩相比 ,其防砂效果是最好的。在泵的下沖程 ,柱塞在完全通過撈砂工具之前 ,泵內(nèi)氣體被截留在柱塞和工具之間 ,這時油管內(nèi)的井液可向下進(jìn)入工具 ,氣體就可排入其中。上沖程柱塞通過工具時 ,保留在其中的井液向下充滿泵筒下方 ,這就進(jìn)一步減少了其中的氣體 ,減輕泵的液擊和氣鎖。它的下井成功率很高 ,目前已在美國一些油田的嚴(yán)重出砂井和產(chǎn)氣量大井上應(yīng)用 ,均獲得了成功。 （ 3） PSZ 陶瓷抽油泵閥 美國 Nilcra 陶瓷公司研制了 PSZ 陶瓷抽油泵閥。經(jīng)過 60 多口油井實驗，結(jié)果表1490008574 2 明：平均檢泵周期延長 倍，每口油井修理費(fèi)用減少 13640 美元，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 4） 下沖程有桿泵 美國 Skilman 泵公司研制的一種下沖程有桿泵，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是即使在下死點(diǎn)，油管內(nèi)的泵塞仍長于泵筒，并且光桿直徑與泵柱塞相同。目前它已被制成管式泵和桿式泵，使用它可以均衡上下沖程時舉升的井液載荷和出油管線壓力，從而可降低桿柱的反向應(yīng)力。在上沖程時，游動閥關(guān)閉，井液充滿柱塞下方的泵筒，桿柱就舉升等于桿柱直徑的液柱，同時油管內(nèi)又增加了光桿和柱塞的體積，而油管內(nèi)的容積不變，因此桿柱不承受井口回壓；在下沖程時，柱塞和光桿下行，使油管內(nèi)容積變化，就可將游動 閥和固定閥之間的井液排入油管，這時光桿進(jìn)入油管內(nèi)滯留井液的增壓作用可將這一部分井液排出地表，并且井液排出的壓力由桿柱質(zhì)量提供，可進(jìn)一步降低下沖程時的輸入功率和桿柱的反向應(yīng)力。礦場使用結(jié)果表明，它具有最大和最小載荷相等、功率需求和電力消耗低、桿柱故障少、油井免修期長、可抗砂和其他固體相磨損的優(yōu)點(diǎn)。 （ 5） 抽稠泵 ① 雙管泵：美國 Multh 泵液面控制公司開發(fā)了一種雙管泵 ,是由一根其中下入抽油桿的動力液管柱和一根生產(chǎn)管柱組成的雙管柱。它有一個裝在抽油桿上的由磨光桿、密封部件和液流轉(zhuǎn)換頭組成的轉(zhuǎn)換裝置 ,可使液流沿生產(chǎn)管 柱上行 ,而這時的動力液管柱是被水、稀油或煤油充滿。因它抽吸的稠油不從桿管間排出 ,可減少稠油沿桿管環(huán)空運(yùn)動的摩擦力。此外其轉(zhuǎn)換裝置上還裝有一個固定環(huán)形閥 ,可防止井液中的砂礫進(jìn)入泵內(nèi)造成砂卡。其柱塞上方的環(huán)形單流閥還可消除氣鎖。如將其轉(zhuǎn)換裝置改為旁通管 ,即可由泵入口注入稀釋劑 ,以抽吸特高粘原油。 目前采用該種雙管泵已可使注蒸汽熱采井增產(chǎn)原油 ,使早先有桿柱斷脫的冷采井在最高產(chǎn)量下生產(chǎn) ,并可抽吸特高粘原油。礦場使用結(jié)果表明 ,該種雙管泵不僅可高效地抽吸稠油 ,防止泵砂卡和氣鎖 ,還可大幅度降低光桿負(fù)荷。其結(jié)果可降低抽油電 耗和油井維護(hù)成本 ,大幅度延長油井免修期。 ② 多相泵：美國 Quinn 泵公司新近開發(fā)了一種多相泵。它是專為抽吸泡沫 /含氣液和稠油設(shè)計的。該種多相泵取消了常規(guī)泵的固定閥和罩 ,可降低井液進(jìn)泵阻力 ,增加入泵流量和完全消除泵的氣鎖 ,并可抽吸含砂乳化液和稠油。其游動閥總成位于柱塞頂部 ,剛性密封環(huán)和固定閥位于泵筒上方 ,這樣就可在泵入口產(chǎn)生噴嘴效應(yīng) ,使井液在上沖程時快速進(jìn)泵。另外 ,用合成材料制造的固定閥托架上還裝有橡膠刮子和密封環(huán) ,可有效地密封閥桿和防止抽油時閥桿遇卡。泵在下沖程時 ,固定閥首先關(guān)閉 ,柱塞繼續(xù)下行游動閥開啟 ,井 液進(jìn)入柱塞上部的泵筒