【正文】 整筒泵大部分采用槽型球室型閉式閥罩，最常用的是四槽結(jié)構(gòu)，對于稠油可用三槽結(jié)構(gòu)。若因設備條件，加工斜槽有困難，可采用直孔結(jié)構(gòu)。大流道結(jié)構(gòu)閉式閥罩用于泵閥效果也是好的。3） 組合型閉式閥罩泵閥由4個零件組合而成，球室是一個可以更換的芯子。這種閥罩的特點是：a) 與槽型球室型閥罩一樣，它具有良好的導向性能；b) 流道面積較小，～；c) 出油孔面積較大，減少液力損失；d) 芯子一般由耐腐蝕，耐磨損的鎢鈷合金精鑄而成，外表面僅需少量加工，制造比槽型球室閥罩簡單。閥罩體和接頭用中碳鋼制造，墊圈用硬橡膠或尼龍制造，材料；利用較合理。e) 可更換芯子，閥罩體可重復使用，可降低成本，并有利于經(jīng)常保持閥罩性能優(yōu)良。組合型閉式閥罩，國外較多的用于整筒抽油泵，尤其多用于有輕微、中等程度腐蝕和嚴重磨損的環(huán)境中。在稠油中不推薦使用。4）幾種閉式閥罩的比較 各種閉式閥罩的有關(guān)數(shù)據(jù)比較見表312。 槽型球室型閉式閥罩是一種性能優(yōu)良德爾閉式閥罩，推薦使用。由于三槽結(jié)構(gòu)磨損后導向能力下降較快，故一般用四槽結(jié)構(gòu)，只有稠油或希望流道面積大些時才用三槽結(jié)構(gòu)。表312 各種閥罩性能對比對比項目倒壇型槽型球室型組合型四槽三槽直孔大流道導向性能飄忽量（mm）～～相對飄忽量～～～～～流道面積比～～～～～～液體流動較好較好較好一般較好一般入座泵效損失大較小較小一般較小較小適應能力一般較好 較好一般較差較好制造工藝性較好較差較差一般較好較好成本較低較高較高一般較低一般綜合評價較差較好較好一般一般一般（3）閥罩主要技術(shù)參數(shù)的選擇 閥罩是抽油泵所有零件中結(jié)構(gòu)設計計算最為繁瑣的零件之一，合理的選擇其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)可以簡化反復調(diào)整的過程，從而獲得較好的設計。下游動閥罩和固定閥罩均選用倒壇形閉式閥罩。4 泵的排量和泵效計算 泵的排量計算當抽油泵柱塞向上移動一個有效沖程長度時，排出的液體體積為 （374）當抽油泵柱塞向下移動同樣值時，排出液體體積為 （375）所以，在柱塞上下兩個沖程中，抽油泵排出的液體體積等于 （376）設柱塞的沖程次數(shù)為,那么抽油泵的每日排液量為 （377）在抽油泵柱塞和抽油機驢頭懸點間有一條長長的傳遞往復運動的抽油桿，抽油桿可看作彈性桿柱，因此，柱塞的運動不但在沖程長度上，而且在相位上和驢頭懸點運動都不一致，就是說柱塞的沖程長度不等于驢頭懸點的沖程長度。在式（344）中用代替，就得到抽油泵的理論排量計算公式 （378） ，按沖次10次/分，充滿系數(shù)n=1計算， （379） 泵效的計算在原油脫氣和冷卻后，在地面測得的抽油泵實際排量，由于各種原因小于理論排量。二者的比值稱為排量系數(shù)，即泵效。影響抽油泵泵效（排量系數(shù)）的因素可分為兩類：一類是不隨時間變化的因素另一類是隨時間變化的因素。屬于不隨時間變化的因素有：混合液中自由氣的影響抽油桿和油管的彈性變形對柱塞有效沖程長度的影響經(jīng)地面脫氣和冷卻后液體體積收縮的影響。屬于隨時間變化的因素有：柱塞和泵筒間的漏失，它取決于兩者的磨損程度和液體中磨礪性雜質(zhì)含量；由于開頭不及時以及磨損和腐蝕引起的泵閥漏失；承受彎載荷的油管接箍密封不嚴處的漏失。應該指出，除了柱塞和泵筒間的間隙漏失量量外，其它漏失量很難用計算方法來確定。一般說來，新抽油泵下井，在工作初期由于柱塞和泵筒的跑合，排量系數(shù)有些下降，然后就在相當長時間內(nèi)維持定值，最后由于閥球閥座的磨損加劇以及柱塞和泵筒得的間隙增大使泵排量開始顯著下降。有時由于抽油泵的襯套錯位以及油管接箍的松開和不密封也會造成排量系數(shù)顯著下降。這樣，抽油泵的泵效（排量系數(shù)）可由下列幾部分組成 式中 泵筒的充滿系數(shù)，進入泵內(nèi)的液體體積與柱塞讓出的泵內(nèi)體積之比； 柱塞的沖程損失系數(shù)，考慮到抽油桿和油管柱的彈性變形后的柱塞沖程與光桿沖程之比，表示桿、管彈性伸縮對泵效的影響； 液體的漏失系數(shù)，考慮到泵工作時液體漏失對泵效的影響； 液體的收縮系數(shù)，由于泵效是以地面產(chǎn)出液的體積計算，考慮到液體從井下到達地面時原油脫氣引起體積減小對泵效的影響。下面較詳細地討論上述幾個系數(shù)及其計算方法。 泵筒的充滿系數(shù) 多數(shù)油田在深井開采期，都是在井底流壓低于飽和壓力下生產(chǎn)的，即使在高于飽和壓力下生產(chǎn)，泵口壓力也低于飽和壓力。因此，在抽汲時總是氣液兩相同時進泵，氣體進泵必然減少進入泵內(nèi)的液體量而降低泵效。當氣體嚴重影響是，可能發(fā)生“氣鎖”，即在抽汲時由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹，使吸入和排出閥無法關(guān)閉，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。如上所述，泵筒的充滿系數(shù)是考慮被輸送液體中自由氣的影響。充滿系數(shù)等于進泵的液體體積V比上進泵的混合液體積，而后者則是液體體積和自由氣體體積之和。 （380）式中 R當壓力溫度條件下泵吸入處的氣液體積比。上式?jīng)]有考慮到輸送油氣混合液時抽油泵的余隙的余隙積對充滿系數(shù)的影響，因此得出的值偏高。抽油泵的余隙容積是當柱塞在下死點時，在固定閥和游動閥間的體積。當柱塞向下沖程到達下死點時，在泵余隙積中還存留有一部分含天然氣的原油。這時，由于油管中壓力一般很大，使存留在余隙容積中的天然氣受壓縮，全部轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈿?。而當柱塞開始下一個向上沖程時，抽油泵的吸入過程不是立即開始的，只有當原來在余隙容積中的天然氣從溶解氣轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂蓺?，即天然氣壓力由飽和壓力降低到泵筒中吸入壓力時，抽油泵才開始吸入原油（或混合液）。這樣就使進入泵筒的混合液體體積減小了。為了考慮抽油泵余隙容積的影響，威爾諾夫斯基給出了另一個泵筒充滿系數(shù)的表達式，它有下列形式： （341）式中 k—余隙容積系數(shù)，它等于余隙容積比以柱塞上沖程所走過的體積，即。 上述推導時假設余隙容積中氣體的分離和溶解都是瞬時進行的，所以用上式計算得出的值偏低。而實際的泵筒充滿系數(shù)值之間。因此，確定最大值和最小值的平均數(shù)作為泵筒的充滿系數(shù) = （381）根據(jù)抽油泵工況可得出充滿系數(shù)以中原油田采油三廠的W153井為例，=1/45==600/4000=、余隙容積系數(shù)代入上式（381）得： 柱塞的沖程損失系數(shù) 一般情況下，柱塞沖程小于光桿沖程，它是造成泵效小于1的重要因素。抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮愈大，柱塞沖程與光桿沖程的差別愈大，泵效就愈低。抽油桿柱所受的載荷不同，則伸縮變形的大小不同。抽油桿所受的載荷主要有：抽油桿柱及液柱載荷（靜載荷）；抽油桿柱和液柱的慣性載荷及抽油桿柱的振動載荷（動載荷）。不論是上沖程還是下沖程，抽油桿振動引起的伸縮對柱塞沖程的影響是一致的，既要增加都增加，要減小都減小。至于究竟是增加還是減小，將取決于抽油桿柱自由振動和懸點擺動引起的強迫振動的相位配合。因此對于深井，在一定的沖程、沖數(shù)范圍內(nèi)，增加沖數(shù)時，由于振動的影響，泵的排量增加不多，甚至不增加。柱塞沖程損失系數(shù)由下式可求得： （382）式中 —沖程損失。根據(jù)虎克定律來計算： （383）式中 —考慮沉沒度影響后的液柱載荷，為上、下沖程中靜載荷之差，N； —泵的排出壓力，Pa； —泵的吸入壓力，Pa； 、—柱塞、抽油桿及油管金屬的橫截面積，； L—抽油桿總長度，m； —液體密度，； E—鋼的彈性模量，； —動液面深度，m.根據(jù)此次設計可計算得=、=1000、=100m、L=1500m、=、=。 將以上計算所得結(jié)果帶入上式（383）得 利用增距系數(shù)K來考慮抽油桿柱慣性載荷在增加柱塞沖程方面的作用，那么可更精確地寫為下列表達式： （384） 其中K為沖程增加系數(shù)，.則沖程損失系數(shù)為： 液體的漏失系數(shù)影響泵效的漏失因素包括：a) 排出部分漏失。柱塞與襯套的間隙漏失、游動閥漏失，都會使從泵內(nèi)噢愛出的液量減少。b) 吸入部分漏失。固定閥漏失會減少進入泵內(nèi)的液量。c) 其它部分的漏失。盡管泵正常工作，由于油管絲扣、泵的連接部分及泄油器密封不嚴，都會因漏失而降低泵效。在正常工作的抽油泵中泵閥的漏失一般很小，液體漏失是在柱塞上、下壓力下降作用下產(chǎn)生的。因為這個壓力降僅當柱塞向上沖程時存在，這么漏失就產(chǎn)生在泵工作循環(huán)的一半時間內(nèi)。但作為整個設計的過程來講，此次液體漏失系數(shù)趨近于1，即： 液體的收縮系數(shù)在泵吸入處的壓力和溫度的條件下，一定體積的原油和水進入抽油泵泵筒，而當它們到地面油罐，由于進行了脫氣和冷卻，原油和水的體積都會發(fā)生變化。為了考慮上述的體積變化，采用了體積系數(shù)，原油的體積系數(shù)用來表示，而水的體積系數(shù)用來表示。液體的體積系數(shù)不是一個固定不變值，而是隨溫度、壓力和溶解氣體量的變化而改變。一般由實驗確定，并用表格式圖線形式給出。液體的收縮系數(shù)是表征混合液的體積從抽油泵吸入條件過渡到標準狀態(tài)時的變化，它可由下式來確定 （385）式中 Q――標準狀態(tài)下原油和水的排量，以體積單位表示?；旌弦褐泻康捏w積百分比為 （386）由此得 將上式代入，簡化后得 （387）由上式可見，當時（即無水時），而當時（即全部為水時）。一般，— 和時，和=—。如取混合液中含水量的百分比，，則計算出由上計算所得結(jié)論可求出泵效（排量系數(shù)）：5 結(jié) 論基于抽油泵原理簡單、可靠耐用、使用方便等優(yōu)點，在石油工業(yè)中得到廣泛應用。因而抽油泵的設計研究也得到了大家的廣泛關(guān)注，各種新產(chǎn)品層出不群。我們此次設計的機械固定于密封分置的桿式抽油泵是在常規(guī)桿式抽油泵的基礎上進行結(jié)構(gòu)改造而成的。我設計的頂部固定底部密封桿式抽油泵，頂部由心軸、密封銅環(huán)、密封座、機械鎖爪等部件組成機械鎖緊裝置，彈性機械鎖爪錨定在密封座上，并以密封銅環(huán)支撐。底部以由皮碗、支撐皮碗座圈、支撐皮碗壓帽、密封短節(jié)等構(gòu)成密封結(jié)構(gòu)。因泵兩端均被固定，對工作筒支撐更加可靠。工作過程中，泵筒、外管的上下兩端分別被機械鎖緊機構(gòu)和皮碗密封結(jié)構(gòu)密封，所行程的環(huán)形油液帶具有壓力調(diào)節(jié)器的作用，有效緩解泵筒內(nèi)油液的交變壓力造成的泵筒內(nèi)徑收縮、外帳趨勢，并對正泵起到扶正、減振作用。柱塞上下運動時，在鎖緊裝置等處形成泵內(nèi)油液壓力大小變化，可將鎖緊裝置四周的砂子沖掉，防止加長接箍、密封銅環(huán)、密封座、機械鎖爪等發(fā)生砂卡，使起泵作業(yè)更加容易，因此適用于含砂油井。由于本人知識有限且經(jīng)驗不足，資料有限，有些設計環(huán)節(jié)仍缺少考慮，望各位老師和同學提出寶貴意見，批評改正。參考文獻【1】[J].【2】中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準. 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