【文章內(nèi)容簡介】 用。泵固定裝置由導(dǎo)向套，密封支撐環(huán)，芯軸，套性套及接頭組成。導(dǎo)向套上部小孔對閥桿上下運(yùn)動起導(dǎo)向作用，防止柱塞與泵筒偏磨，其側(cè)面長孔相當(dāng)于開式泵罩的出油口。它與芯軸用螺紋連接，密封支撐環(huán)壓在中間，起支撐桿式泵和不讓密封環(huán)上面的原油流回泵筒內(nèi)的作用。芯軸 是固定裝置的主體，下端螺紋與彈性套連接，并讓彈性套與接頭并緊防止松動。彈性套由彈簧鋼制造，在下泵過程中，當(dāng)它經(jīng)過泵支撐裝置上密封支撐環(huán)內(nèi)孔時，其彈性開口向內(nèi)收縮，讓泵通過，隨后彈性開口又張開恢復(fù)到原來尺寸，并用其上外圓錐面向上緊靠在密封支撐環(huán)的下圓錐面上，在正常抽油時阻止泵被上提。而起泵時，能夠用一定的上提力使彈性開口在支撐環(huán)下內(nèi)圓錐面上，向內(nèi)收縮，使泵順利起出。泵支撐裝置由上接頭，支撐密封環(huán)及下接頭組成。上接頭與油管連接，隨油管下到設(shè)計(jì)井深。它與下接頭連接，中間僅固密封環(huán)，起到上 下竄動的作用。下接頭下 端為油管螺紋，可連接尾管和其它下井工具。頂部固定方式是桿式泵最常用的方式，它不僅使用可靠， 10 而且還具有下列優(yōu)點(diǎn)：在柱塞運(yùn)動時可將鎖緊裝置周圍的沙子沖掉，防止沙卡；泵筒可繞頂部鎖緊裝置擺動，在大斜度井下泵時，泵筒和油管都不會損壞。其缺點(diǎn)有：泵筒受內(nèi)壓和液柱向下拉伸的復(fù)合載荷，受力狀況比較惡劣；上沖程開始時泵筒內(nèi)壓高于外部壓力，泵筒內(nèi)孔增大，漏失量有所增加。 定筒式底部固定桿式泵 這種泵由泵的底部鎖緊裝置將泵固定在油管內(nèi)，其結(jié)構(gòu)與定筒式頂部固定桿式泵的結(jié)構(gòu)基本相同。具體區(qū)別是泵的固定裝置在底部。由芯軸， 密封支撐環(huán)和接頭組成。密封支撐環(huán)安裝在彈性芯軸上，并由接頭壓緊。泵的固定裝置的工作原理與可打撈式管式泵固定緊鎖裝置相同，這種泵應(yīng)用也較廣泛。其優(yōu)點(diǎn)為泵筒不會因液柱作用而伸長，只受外壓，間隙不會增大，適合在深井使用。其缺點(diǎn)為在固定支撐套和底部鎖緊裝置的環(huán)形空間機(jī)易沉積沙粒，造成起泵困難，不宜在出沙井內(nèi)使用；工作時泵筒擺動大，加劇閥桿和導(dǎo)向套的磨損，不宜使用長沖程。 動筒式底部固定桿式泵 其泵筒與抽油桿柱相連，并做上下運(yùn)動 .柱塞通過拉管及底部鎖緊裝置固定在油管內(nèi)支撐套上這種泵的泵筒、柱塞、泵固定裝置和 泵支撐裝置與定筒式底部固定桿式泵通用。泵筒出油閥總成，柱塞出油閥總成和拉管總成不同。泵筒出油閥總按柱塞上端，流道較大，由泵筒出油罩，閥球，閥座和接頭組成。上拉管接箍的上，下螺紋分別于拉管和固定裝置的接頭相連。這種泵工作時泵筒上下運(yùn)動，不停攪動井液，沙粒不易沉積在鎖緊裝置上造成沙卡。在間歇抽油井停抽時，頂部閥球封閉閥座，油管中的沙粒不會沉積在泵內(nèi)產(chǎn)生卡泵。但這種泵拉管穩(wěn)定性差，不宜使用長沖程和稠油井中。 密封柱塞泵 密封柱塞泵的柱塞有金屬柱塞和軟密封柱塞之分，前面介紹的都是金屬柱塞泵。軟密封柱塞泵除 柱塞結(jié)構(gòu)與金屬柱塞不同外，其余結(jié)構(gòu)與金屬結(jié)構(gòu)相同，由于軟柱塞密封件具有在壓力作用下能擴(kuò)大直徑和材質(zhì)較軟的特點(diǎn)，所以與之相配和的泵筒內(nèi)孔公差由金屬密封泵筒的 + 增加 +，同時泵筒內(nèi)孔可以不經(jīng)表面處理。目前軟密封柱塞的結(jié)構(gòu)可以分為碗式柱塞，環(huán)式柱塞，碗式和環(huán)式組合柱塞及泵筒組合提填料柱塞。 碗式柱塞由高強(qiáng)度耐油橡膠或尼龍等材料制成碗形環(huán)，用不銹鋼或換銅制成的端環(huán)，兩端是青銅制成的磨損環(huán)，芯軸，鎖緊螺帽和兩個變徑接頭組成。靠柱塞上，下差使皮碗在上沖程的脹大，形成良好 的密封。這種柱塞可以在不出沙，溫度底于 82 度， 11 下泵深度不超過 1500 米的油井中使用。表 23給出了下泵深度與皮碗的關(guān)系 表 23 下泵深度與皮碗的關(guān)系 下泵深度 mm 600 1000 1500 1500以上 皮碗個數(shù) 36 48 60 72或更多 密封環(huán)與泵筒配合間隙 mm 1． 4 1． 4 1． 7 密封環(huán)硬度 中 硬 硬 硬 1． 碗式和環(huán)式組合柱塞 碗式和環(huán)式柱塞由碗形環(huán)，密封環(huán)，隔離環(huán)組成。其使用參數(shù)和范圍與碗式柱塞，環(huán)式柱塞相似，這種柱塞更適合出沙井中。 填料式柱塞由一種高強(qiáng) 度耐又橡膠制成的柔性密封圈和皮碗等零件組成。皮碗是活動的，油管中的液柱壓力作用在密封皮碗上壓縮密封圈脹大，使其僅靠泵筒內(nèi)壁形成了密封其使用范圍與其它軟柱塞密封基本相同。 抽稠油的深井泵 稠油井自償式降粘技術(shù)是針對提高超稠油的開發(fā)效益這一難題而提出的 。 該技術(shù)是在抽油井井口安裝一個加藥罐，一個加藥泵，在抽油井生產(chǎn)到中后期時 (特殊情況前期也可采用 )，由抽油機(jī)動力帶動加藥泵向油套環(huán)形空間連續(xù)性加入一定濃度的降粘劑，以降低超稠油井井底的原油粘度，從而達(dá)到降低原油在井底、 井筒及地面管線的流壓，提高抽油井單井產(chǎn)油量的目的，以提高超稠油井的開采效益與以往采用的降粘技術(shù)相比它具有工藝流程簡單，投資少，機(jī)動靈活性強(qiáng)，油井見效快，經(jīng)濟(jì)效益明顯等特點(diǎn) 。 1998年現(xiàn)場共應(yīng)用 10 口井，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益 。 12 第 6 章 無間隙密封抽油泵 現(xiàn)在我國各油田使用的抽油泵柱塞和泵筒間多以間隙密封為主。為解決泵的防砂問題，多在柱塞上加工環(huán)形切槽，為方便檢修泵時沖砂，安裝可拆出的固定閥，或在固定閥上加存砂槽。為了解決耐磨問題，泵筒用合金鋼加特種熱處理，再珩磨加工，或用 45號鋼碳氮共滲，再珩磨加工；柱塞用合金鋼電鍍硬鉻，或噴焊耐磨合金，再磨削加工。即使采取上述措施，泵的防砂和耐磨效果并不理想。究其原因是間隙密封造成微細(xì)砂粒隨柱塞運(yùn)動進(jìn)入泵筒和柱塞間的間隙產(chǎn)生研磨作用，而隨著使用周期的延長，磨損加重，泄漏加劇，直至報(bào)廢。 新研制的防砂式無間隙密封抽油泵成功地解決了抽油泵存在的上述問題，即用無間隙密封代替間隙密封 。柱塞長度改短，只有間隙密封柱塞長度的一半；柱塞本體上安裝改進(jìn)的斯特槽可脹密封。中硬度耐磨脹圈和高硬度耐磨脹圈。這 3種密封的組件均由耐磨、摩擦系數(shù)小 、彈性好的材料經(jīng)特種加工處理制成，可保證抽油泵從下井工作到檢泵始終處于無間隙狀態(tài)。以油砂混合液為工作介質(zhì) (遼河油田原油， 80目篩下的砂粒占 5%)做井上模擬測試。在 20MPa 下，抽吸阻力只有 157+20N，充滿系數(shù) 1，由此預(yù)計(jì)可提高泵效 20%~50%。模擬試驗(yàn)中觀察， 3 種密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組件的特種唇邊設(shè)計(jì)，阻止了微細(xì)砂進(jìn)入柱塞泵筒摩擦副內(nèi)。 因短柱塞本體上安裝的 3種密封有可脹性，故泵筒和柱塞本體的加工精度大大降低。測試時，柱塞運(yùn)行速度 1m/s，連續(xù)抽吸運(yùn)轉(zhuǎn) 30d，泵筒無擦痕，磨損微量，表面均勻光亮。按此 情況估算，井下作業(yè)情況惡劣時，泵的壽命可達(dá)到 215~3a，而泵筒磨損均勻，不會象間隙密封那樣產(chǎn)生偏磨或腰鼓狀泵筒內(nèi)表面。柱塞本體除安裝了 3 種密封外，還有 2個游動閥和 1個特種造旋閥罩，本體上加工有防砂槽，會將侵入的細(xì)砂存入防砂槽內(nèi)。模擬試驗(yàn)中，槽內(nèi)有微量砂粒，柱塞本體上部的造旋閥罩和泵筒下部的造旋閥罩可借助柱塞的強(qiáng)大抽吸力為抽入泵內(nèi)的原油造旋，將混入原油中的砂粒迅速抽排到泵外。由于柱塞短，在防沖距相同情況下，泵筒縮短 700~800mm，檢修泵時只需更換柱塞上的3種 密封件 ，柱塞本體可多次使用。 油泵的無間隙密封和高泵效 13 柱塞上安裝的 3 種可脹密封的合理結(jié)構(gòu)、安置在柱塞上的位置、組成密封的零件材質(zhì)選擇、加工精度和加工工藝等是確保抽油泵在長期運(yùn)行中始終保持無間隙、耐磨損、低摩擦系數(shù)和高效長壽命工作的關(guān)鍵。圖 1所示是各種密封和游動閥在柱塞上的位置。件 3 為中硬度密封脹圈；件 6為改進(jìn)的斯 特槽密封；件 8為高硬度硬質(zhì)密封脹圈 。件 2 有 2 件，用中硬度耐磨鑄鐵制成 。件 3 用 彈簧 鋼制成。安裝時 2個外環(huán)開口互錯開 180b，內(nèi)環(huán)開口與外環(huán)開口錯開 90b，并用銷釘將 3 個環(huán)固定，外環(huán)在自身脹力和內(nèi)環(huán)脹力共同作用下，緊貼泵筒內(nèi)表面運(yùn)行，脹圈不但 軸 向密封好，而且徑向密封也好，故阻止微細(xì)砂進(jìn)入軸向摩擦副，也可阻止微細(xì)砂進(jìn)入內(nèi)環(huán) 3 的內(nèi)部空隙中，不會阻礙脹圈運(yùn)行中呼吸。件 6 為內(nèi)部填充耐磨金屬或非金屬有機(jī)物制成，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，結(jié)構(gòu)本身可保證密封有一定的外脹性。為防止細(xì)砂等物質(zhì)侵入密封內(nèi)部，在件 5和 6的兩側(cè)加裝了擋圈 4，有效地阻止細(xì)砂等侵入密封體內(nèi)部而影響張力。件 8結(jié)構(gòu)同件 3中硬度耐磨脹圈，只是外環(huán) 7 采用特種合金鋼熱 處理制成，其表面硬度小于泵筒內(nèi)表面硬度，彈性好，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，實(shí)現(xiàn)密封是其主要功能。這 3種密封結(jié)構(gòu)可保證對泵筒內(nèi)壁有均勻的內(nèi)脹力和可靠的徑向軸間密封性能，保證抽吸真空度和高的充滿系數(shù)，從而保證了高泵效。 主動防砂功能和長壽命 柱塞本體上安裝的 3 種可脹密封和密封外環(huán)的特種唇邊設(shè)計(jì)，阻止了細(xì)砂不能進(jìn)入摩擦副內(nèi)起研磨作用，大大減弱了柱塞和泵筒磨損，即不會減弱抽吸能力。從實(shí)際模擬運(yùn)行看，以多道防砂為主的可脹密封起到了很好的防砂作用，運(yùn)行 1 個月后柱塞本體上的環(huán)槽內(nèi)僅有少量微粒砂，說明柱塞本體上 開的防砂槽和本體自身均起到了防砂作用。3 種密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在柱塞本體上的位置保證了抽油泵有很強(qiáng)的抽吸力