【導(dǎo)讀】這些氣體占據(jù)泵腔的部分。體積，會(huì)降低泵腔內(nèi)的充滿度，導(dǎo)致抽油泵閥球開(kāi)啟滯后，甚至出現(xiàn)“氣鎖”現(xiàn)象。“氣鎖”時(shí)還會(huì)發(fā)生“液壓沖擊”，造成有桿抽油系統(tǒng)的振動(dòng)，加速其損壞。成抽油機(jī)井頻繁作業(yè)，使檢泵周期縮短，開(kāi)發(fā)成本增加。本文首先介紹了國(guó)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)。最后對(duì)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(jì)計(jì)算以及校核，并對(duì)抽油泵的排量進(jìn)行了計(jì)算。通過(guò)本文的研究，對(duì)抽油泵的研制起到一定的促進(jìn)作用。

　　

【正文】 5 / (1 0. 75 )?? = ccK?? ?min （ 338） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = ccc KPVK ?? ??m ax （ 339） 1. 29 3 21 . 6 3 6. 81 3? ? ? ? ? 194? MPa PVKca ?? （ 340） 0 . 5 1 . 2 9 3 2 1 . 6? ? ? ? ? MPa ar ?? 2? = PVKc （ 341） 24 1. 3 2 6? ? ? = MPa 0. 5m c c cV K P K???? （ 342） 0. 5 1. 29 3 21 . 6 3 36 . 81? ? ? ? ? ? = （ 2） 古德曼圖的應(yīng)用 表 35 古德曼圖的應(yīng)力振程 區(qū)間 平均應(yīng)力范圍 極限應(yīng)力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 允許最大應(yīng)力振程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 Ⅰ ()~b s n sbn? ? ? ????? Js??? 2K m s? ? ??? 2( )JK s m? ? ??? Ⅱ ()0~ b s nbn? ? ????? (1 )nJ m nb?? ? ??? ? ? (1 )nK m nb?? ? ??? ? ? 2 (1 )mJK n b??? ??? Ⅲ ~0ns??? J m n? ? ??? K m n? ? ??? 2JK n??? Ⅳ ~n s s? ? ?? s2Jm? ? ??? Ks???? 2( )JK s m? ? ??? 40 號(hào)鋼，計(jì)算時(shí)所取數(shù)據(jù)為： b 637MPa? ? ， 353s MPa? ? ，可取加載方式系數(shù) ? ，偏載系數(shù) ? ，直徑系數(shù) ? , 表面系數(shù)4s 0 . 8 9 2 . 1 8 1 0 0 . 7 5bC ??? ? ? ?腐蝕情況系數(shù) ? ，應(yīng)力集中系數(shù) ? ，即 min 0? ? ，故它工作在古德曼圖的 Ⅰ 區(qū)或 Ⅱ 區(qū) ,其分界處的平均應(yīng)力 T? 為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 25 Ts( ) /b n b n??? ? ? ?? ? ?（ ） （ 343） 63 7 35 3 15 4. 79 1 / ( 63 7 15 4. 79 1 )? ? ?（ ） 261. a8MP? JK r? ?? JK? — 允許最大應(yīng)力振程 r? — 應(yīng)力振程 最大下泵深度時(shí) c min0, 0?? ??故 max CpVK? ? ， pVK? ? ， Cr pVK? ? ，并應(yīng)有 JK r??? 。 如果工作在古德曼圖 Ⅰ 區(qū)，由表 35 得最大應(yīng)力振程 JK? 為 2JK S m?? ???（ ） （ 344） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ） a48MP? M P a4 0 1 .5 4 8 8 a3 .5 9 2 MP? 故在 Ⅰ 區(qū)滿足疲勞強(qiáng)度要求。 又因?yàn)? C2 sm VK P????（ ） 經(jīng)整理有 sC 3 5 3 / (1 . 2 9 3 ) 9 MP2 a1 . 1p VK?? ? ? ? （ 345）同理工作在 Ⅱ 區(qū) 21 )/JK mn b? ? ? ???（ （ 346） 2 15 4. 79 1 (1 15 2. 22 6 / 63 7 )? ? ? 235. a6MP? M P a40 1. 54 8 2 MP? 故在 Ⅱ 區(qū)滿足疲勞強(qiáng)度要求。 ? ?2 / ( )bbnc mVKp ?????? （ 347） ? ?2 63 7 15 4. 79 1 / 1. 29 3 ( 63 7 15 4. 79 1 )? ? ? ? ? ? ? MPa 26 在下泵深度 H 和筒內(nèi)壓力 P 均未知時(shí)是無(wú)法確定工作在某區(qū)的，求解時(shí)可先初設(shè)在 Ⅰ 區(qū)，由 表 35 得 ? ? c22msm V PK??? ? ? ? （ 348） 有 /2sm? ?? （ 349） 如果 Tm? ?? ,工作在 Ⅰ 區(qū)，否則工作在 Ⅱ 區(qū)。 由上計(jì)算得 ? ? ，則 152 .22 6 261 .8 PaaM P M? 工作在 Ⅱ 區(qū)，則 2maxH 用 Ⅱ區(qū)公式計(jì)算。 ? ? 32 m a x 2 / [ ] ) / 9. 8 10nbb c BnVKH P? ? ?? ?? ? ? ?（ （ 350） 3( ) / 10Bpp ?? ? ? 3( 7 2) / 10 636 m?? ? ? ? 最大下泵深度 maxH 應(yīng)是從強(qiáng)度出發(fā)所得 1maxH 和從疲勞出發(fā)所得 2maxH 之中的小者。則 maxH =6223m 計(jì)算與下泵深度相應(yīng)的尾管重量時(shí)，有 min c cK? ?? ， m ax CCVKc Kp????，0. 5 cmccVK P K????， rcpVK? ? 因?yàn)楣ぷ髟?Ⅱ 區(qū)，因此有 32 [ ( / ) 0. 5 ( 1 / ) ( 9. 8 10 ) ] / 9. 8b c b n BW F K V H p??? ?? ? ? ? ? ? （ 351） ? ?3637 6370. 5 1. 29 1 9. 8 10 2021 23 154. 791834. 6 9. 8???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ????? ? 尾管重量 W 應(yīng)是從強(qiáng)度出發(fā) 1W 和從疲勞出發(fā)所得 2W 之中的小者。 將符合美國(guó) API 標(biāo)準(zhǔn)的整筒管式抽油泵最大下泵深度和允許加尾管重量見(jiàn)表 36 API 管式泵最大下泵深度及允許掛尾管重量 以及表 37 各種抽油泵最大下泵深度 由此可得 對(duì)于兩個(gè)表滿足條件 27 柱塞的設(shè)計(jì) 柱塞是抽油泵重要零件，它與泵筒組成一個(gè)運(yùn)動(dòng)副，同時(shí)它又是游動(dòng)閥、柱塞上部閥罩等零部件的支持件。抽油泵修復(fù)時(shí)往往通過(guò)加大柱塞尺寸來(lái)恢復(fù)泵隙大小的要求。對(duì)柱塞的性能要求 表 36API 管式泵最大下泵深度及允許掛尾管重量 （ t） 下泵深度 （ m） 泵 徑（ mm） maxH 3540 2836 2106 1658 1355 1136 1500 — — 1600 — — 1700 — — — 1800 — — — 1900 — — — 2021 — — — 表 37 各種抽油泵最大下泵深度（ m） 泵型 泵 徑（ mm） TH,TP — 3540 2836 — 2106 — 1658 1355 RHA 2537 2532 1810 — 1254 — — — RWA,RSA 2099 1799 — 1172 — 966 — — RHB,RHT 2895 2891 2231 — 1449 — — — RWB,RSB RWT,RST 2539 2216 — 1326 — 1008 — — 對(duì)柱塞的性能要求 （ 1）柱塞的材料。強(qiáng)化工藝應(yīng)與泵筒構(gòu)成理想的匹配； ① 避免因電化學(xué)作用而加速腐蝕、磨損和粘住，像鍍鉻泵筒不可配用鍍鉻柱塞等。 ② 柱塞與泵筒的磨損速度大體相仿或柱塞略快些。 28 ③ 柱塞與泵筒表面摩擦系數(shù)以小些為佳。 （ 2）要有足夠的強(qiáng)度、剛度； （ 3）要有較好的耐磨、抗腐蝕能力； （ 4）盡量減少液力損失。 柱塞的材料 柱塞的材料主要有 碳素鋼、合金鋼、不銹鋼和有色金屬等，常用的是碳素鋼。 柱塞表面強(qiáng)化工藝主要是金屬噴焊和鍍鉻，由于噴焊層在厚度、結(jié)合強(qiáng)度、耐磨、抗腐蝕和易形成油膜等方面都優(yōu)于鍍鉻，且與共滲泵筒，鍍鉻泵筒都能構(gòu)成良好的匹配，使用日見(jiàn)廣泛。合金鋼淬火柱塞也有少量應(yīng)用。 根據(jù)《抽油泵》結(jié)合防氣抽油泵氣液混合的工況，泵處于高硫化氫、二氧化碳和磨損的情況下，綜合考慮 選擇鍍鎳碳素鋼作為硬柱塞體。（硬度 68HRC）軟柱塞體材料為尼龍。 柱塞的技術(shù)要求 柱塞應(yīng)能適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要，并可以獲得各種不同的泵隙供用戶選擇，將 柱塞外徑分成若干基本尺寸，分別記為 0 號(hào)、 1 號(hào)等。 0 號(hào)柱塞的基本尺寸是公稱尺寸，以后代號(hào)增加 1 號(hào)其基本尺寸減少 。如 0 號(hào)柱塞基本直徑為 d=D， 1 號(hào)為d=…… 修泵時(shí)需要加大柱塞，也用代號(hào)表示為： +1 號(hào)、 +2 號(hào) …… 每加大一號(hào)基本直徑增加 。 （ 1）外徑制造偏差為（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ） （ 2）形位偏差： （ 3） 圓度偏差為 ； （ 4） 柱塞中部徑向跳動(dòng) ； （ 5） 外圓表面粗糙度不大于 。 泵閥的設(shè)計(jì) 泵閥由閥球和閥座組成， 是抽油泵重要組件和易損件。它對(duì)抽油泵的泵效與工作可靠性有很大的影響。 對(duì)泵閥的性能要求 （ 1）有良好的密封性能，以保證抽油泵在各種工況下正常工作； （ 2）有良好的密封穩(wěn)定性，使閥球即使在異常力作用下仍能工作； （ 3）閥球啟閉靈活、迅速，不得有阻滯現(xiàn)象，更不允許卡死； （ 4）閥座孔面積較大，入口處阻力較??； （ 5）閥球開(kāi)啟瞬間的過(guò)流面積較大，提高進(jìn)油效能； （ 6）對(duì)閥口上沉積物有較強(qiáng)的沖刷能力，保證工作可靠； 29 （ 7）有較好的耐磨性能，較強(qiáng)的抗腐蝕能力和較大的密度。 上述性能要求與泵閥材料、結(jié) 構(gòu)有關(guān)，所以泵閥設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、選材和表面硬化工藝設(shè)計(jì)。 泵閥的材料 目前閥球與閥座主要用高鉻不銹鋼、鉻鎢鈷合金或碳化鎢合金制造，也有用有色金屬制造，用軸承鋼做的球和座已趨向淘汰。 （ 1）高鉻不銹鋼球及座 閥球用 9Cr18Mo，閥座用 6Cr18Mo，它有較好的耐磨性和抗腐蝕能力，工藝性較好，成本低廉，是國(guó)內(nèi)較受歡迎的材料。 （ 2）鉻鎢鈷合金球及座 它有較高的密度，較好的耐磨性和很強(qiáng)的抗腐蝕能力，除在高腐蝕加磨損的介質(zhì)中使用性能比碳化鎢硬質(zhì)合金稍差外，其余指標(biāo)接近硬質(zhì)合金，制造成本比 硬質(zhì)合金低，故有優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)也有工廠生產(chǎn)。 （ 3）碳化鎢合金球及座 碳化鎢硬質(zhì)合金球及座的性能很理想，能適應(yīng)稠油和強(qiáng)腐蝕井下介質(zhì)，但制造成本不高，工藝性相對(duì)較差些，國(guó)內(nèi)已有工廠生產(chǎn)。 根據(jù)《抽油泵》結(jié)合防氣抽油泵氣液混合的工況，泵處于高硫化氫、二氧化碳和磨損的情況下，綜合考慮 選擇鉻鎢鈷合金球及座。（硬度 60HRC） 泵閥的技術(shù)條件 閥球及座的硬度要求見(jiàn)表 38 表 38 閥球閥座的材料及硬度 （ 1）閥球直徑制造偏差為 177。 （ 2）圓度偏差 QD ＜ 50 圓度偏差＜ m? QD ＞ 50 圓度偏差＜ 2 m?