【正文】 程時(shí)，推塊帶動(dòng) 閥桿向下移動(dòng)，強(qiáng)制打開梭形閥球。如此周而復(fù)始，重復(fù)進(jìn)行循環(huán)。關(guān)閉進(jìn)油閥，打開出油閥，下泵腔原油進(jìn)入上泵腔。容積增大，壓力減小，進(jìn)油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進(jìn)入下腔，與此同時(shí)，出油閥在其上下壓差作用下關(guān)閉，柱塞上面的上泵腔內(nèi)的原油沿油管排到地 面。 圖 22 泵的工作原理圖 1— 出油閥； 2— 柱塞； 3— 泵筒； 4— 進(jìn)油閥 抽油泵主要是由泵筒、柱塞、進(jìn)油閥（吸入閥或固定閥）、出油閥 (排出閥或游動(dòng)閥 )組成。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 2 封閉環(huán)防氣防砂抽油泵工作原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 普通抽油泵的工作原理 下圖是抽油泵的工作原理圖。最后對(duì)抽油泵的泵筒、柱塞、泵閥、閥罩等主要零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)抽油泵的排量進(jìn)行了計(jì)算，該泵可有效防止卡砂現(xiàn)象。 本文首先設(shè)計(jì)了抽油泵的整體結(jié)構(gòu)。主要研究?jī)?nèi)容有： 、收集相關(guān)資料，完成開題報(bào)告； ，分析其優(yōu)越性； ，并進(jìn)行性能校核； ，設(shè)計(jì)圖紙量不得少于 3張 0號(hào)圖 ； 創(chuàng)新點(diǎn) 針對(duì)目前解決普通抽油泵采油時(shí)產(chǎn)生氣阻，氣鎖及砂卡現(xiàn)象的不足，研制了一種新型長(zhǎng)塞環(huán)防氣防砂抽油泵。泵筒材料大多用 20CrM。勝利油田也已小批量生產(chǎn) CYB70/燕 GLY 和 cyB83/ 型長(zhǎng)泵筒無襯套金屬柱塞抽油泵。近兩年玉門石油機(jī)械廠已小批量生產(chǎn) CYB70/~SGZY 長(zhǎng)筒泵。近幾年為研制異型泵做了大量工作 ,如江漢油田研制了長(zhǎng)沖程泵，泵總長(zhǎng) ，內(nèi)徑 70mm，外徑 90mm，采用軟活塞配整體泵筒結(jié)構(gòu) .與華北油田 Bn型增距式抽油機(jī)配套使用，平均泵效達(dá) 91%.目前我國(guó)抽油泵泵筒仍由多節(jié)短襯套組合而成 。針對(duì)這些問題 ,對(duì)常規(guī)抽油泵結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析 ,設(shè)計(jì)了一種新型 防噴抽油泵 ,可有效防止井噴事故的發(fā)生。 202112,TK452 井 光 桿 斷 脫 , 造 成 原 油 外 泄 ,地面污染 。一旦井噴失控 ,不僅會(huì)造成上百萬甚至上千萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失 ,同時(shí)對(duì)環(huán)境也會(huì)有極大損害 ,甚至?xí)?duì)應(yīng)急搶險(xiǎn)人員的生命安全造成威脅。此外，正在研制不同密度的耐腐蝕、抗沖刷的閥球，以滿足開采不同密度、不同粘度原油的需要。不同含沙量、不同油井介質(zhì)（含水、含 H2S、含 CO2等）應(yīng)選用不同的泵筒 — 柱塞副材料。柱塞除采用鍍硬鉻工藝外，發(fā)展了噴焊鎳基合金工藝，正在試驗(yàn)噴涂陶瓷等工藝。泵筒采用了多種原材料和熱處理工藝，除滲碳外，發(fā)展了碳氮共滲、復(fù)合涂層以及鍍硬鉻等工藝（ HRC68― 72）。例如，用于大排液量的雙作用泵和套管泵（不用油管采油），適用于高油氣比的西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 防氣泵，適用于稠油的開采的流線型泵和液壓反饋泵，適用于多砂油井的防砂泵（如自潤(rùn)滑式防砂泵、伸縮式三管防砂泵等），在定向井中采用的懸掛泵（可防止彎曲），可用于深井抽油的過橋泵，等等。它的下井成功率很高 ,目前已在美國(guó)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。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(shí)油管內(nèi)的井液可向下進(jìn)入工具 ,氣體就可排入其中。 （ 7） 防氣防砂泵 美國(guó) CDI 動(dòng)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(gè)沖程中柱塞都要通過它上下 ,其沖程和柱塞的長(zhǎng)度決定了泵筒的長(zhǎng)度和工具的位置。 隨著科技的發(fā)展，整筒抽油泵取代襯套式抽油泵是抽油泵方面最主要的技術(shù)進(jìn)步之一，整筒抽油泵顯著提高了泵的容積效率（比襯套式抽油泵約提高 20%），延長(zhǎng)了柱塞泵筒副的使用壽命，并可節(jié)約 40%左右的優(yōu)質(zhì)鋼材。又因連續(xù)油管直徑比抽油桿大 ,它與油管間的環(huán) 空較小 ,可快速地將井液抽出地表 ,防止油管結(jié)蠟。這樣一來 ,就可用連續(xù)油管代替抽油桿抽油。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) （ 6） 高效抽油泵 連續(xù)油管抽油系統(tǒng) 美國(guó)連續(xù)油管公司開發(fā)了一種包括井下和地面設(shè)備的連續(xù)油管抽油系統(tǒng)。礦場(chǎng)示功圖測(cè)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。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)果可使柱塞和泵筒均勻磨損 ,延長(zhǎng)其使用壽命。在泵下行時(shí) ,它們就會(huì)被向上沖洗 ,通過錐形腔的三翼形內(nèi)表面進(jìn)入油管。該種旋流柱塞有桿泵 ,可在下行時(shí)強(qiáng)制攜帶柱塞與泵筒之間聚集的機(jī)雜物 ,使其通過排出孔進(jìn)入柱塞中心 ,在其中與其他井液混合入泵 ,再被排入油管。柱塞在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)被快速磨損 ,特別是會(huì)在柱塞和泵筒表面產(chǎn)生劃痕。它可使產(chǎn)液中的砂、砂礫、硫化鐵和其它微粒快速通過泵總成 ,防止它們聚集在泵筒與柱塞之間。由此可見 ,它適用于嚴(yán)重出砂井 ,采用它可降低采油成本 ,縮短油井停產(chǎn)時(shí)間 ,延長(zhǎng)油井免修期 ,并可使“死井”變“活” ,增產(chǎn)原油。這樣一來 ,油流的上行分速度就可反過來作用于螺旋槽上緣 ,對(duì)泵體產(chǎn)生一個(gè)扭矩 ,在該扭矩的作用下 ,泵體和柱塞就可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ,這時(shí)因抽油桿柱是通過旋轉(zhuǎn)接頭與泵體連接的 ,柱塞就可在泵筒內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng) ,柱塞在每一下沖程的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ,就可使其外圓均勻磨損 ,并可清除柱塞與泵筒之間的積砂。 (3) 自旋轉(zhuǎn)柱塞泵 美國(guó)研制了一種自旋轉(zhuǎn)柱塞抽油泵 ,其泵體與柱塞之間為剛性連接 ,并且其泵體外表面還加工有可經(jīng)由通道與其內(nèi)腔連通的螺旋槽。它采用雙層鍍鉻或聚合物柱塞密封 ,可有效地防止地層微粒和壓裂砂進(jìn)入泵的柱塞泵筒內(nèi)。上沖程時(shí) ,游動(dòng)閥關(guān)閉 ,泵筒內(nèi)所有井液可由打開的固定閥托架進(jìn)入油管 ,并被抽吸到地表。 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(shí)閥桿遇卡。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。 b) 多相泵 美國(guó) Quinn 泵公司新近開發(fā)了一種多相泵。礦場(chǎng)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。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。此外其轉(zhuǎn)換裝置上還裝有一個(gè)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。它有一個(gè)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(shí)的動(dòng)力液管柱是被水、稀油或煤油充滿。防砂泵、自旋轉(zhuǎn)柱塞泵和旋流柱塞抽油泵等防砂泵及防氣泵、連續(xù)油管抽油泵和防氣防砂抽油泵。 國(guó) 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 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。這樣，泵內(nèi)腔的油氣混合物便可以順利通過梭形閥座內(nèi)孔，經(jīng)環(huán)形閥罩側(cè)壁及時(shí)排出含氣量較高的油液，完全避免了由于氣體易壓縮造成出油閥開啟滯后或打不開的問題，有效防止氣鎖，實(shí)現(xiàn)泵向油管的排液。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 1 緒 論 研究意義 由于泵筒上部的密封總成具有刮砂環(huán)和自動(dòng)補(bǔ)償組合式密封環(huán)，沙粒很難進(jìn)入密封筒，有效地防止了砂卡，上沖程時(shí)，抽油桿直接拉動(dòng)閥桿上移，強(qiáng)制梭形閥球 坐封于球形閥座上，泵內(nèi)腔體積增大，壓力降低，固定閥及時(shí)打開，實(shí)現(xiàn)了泵內(nèi)吸入液體。 關(guān)鍵詞 : 防氣防砂；抽油泵；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） SuckerRod Pumping Failures Diagnostic System Abstract A decision support system was developed based on Failure Root Cause Analysis aiming to reduce the mean time between failures (MTBF) of sucker rod pumping wells. It collects, anizes and integrates data about pulling services, failures, and technical observations and uses a bination of Failures Modes and Effects (FMEA) and Fault tree (FTA) analysis techniques to generate diagnosis. The system is based on an ontology that describes the domain, including: equipments, failures modes and causes. The diagnosis is inferred by a specialist system based on production rules and identifies well severity level based on data aggregation algorithms, in particular, kmeans, which clusters the behavior of similar wells given the subsurface reservoir and equipment characteristics, type of material installed and the failures characteristics. The sucker rod pumping failures diagnostic system is currently being implemented at Petrobras. Initial results are promising: even during pilot tests, analysts were able to detect problems with manufactures and a lack of synchronicity between ponent changes. Key words: sucker rod pumping； structural design。然后設(shè)計(jì)了大排量防噴抽油泵的整體尺寸，確定了泵的外徑和泵筒的長(zhǎng)度。 長(zhǎng)塞環(huán)封閉防砂抽油泵能夠在各種油氣比的油井中高效可靠地工作，既能有效防止氣鎖 ，氣阻，提高泵效，又能消除上下沖程帶來的“液面沖擊”，降低閥罩，泵閥及抽油桿柱等部件所受到的沖擊載荷。 長(zhǎng)塞環(huán)封防氣防砂抽油泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要： 針對(duì)目前解決普通抽油泵采油時(shí)產(chǎn)生氣阻，氣鎖及砂卡現(xiàn)象的不足，研制了一種新型長(zhǎng)塞環(huán)防氣防砂抽油泵。該泵采用長(zhǎng)柱塞短泵筒結(jié)構(gòu)，柱塞上端設(shè)計(jì)成機(jī)械強(qiáng)啟閉防氣出油閥總成，密封段采用防沙環(huán)，補(bǔ)償式金屬環(huán)及非金屬環(huán)間隔排列的形式防砂，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該泵能在各種油田氣比的井中高效可靠地工作，與普通抽油泵相比，平均泵效提高 15%20%，平均單井檢泵周期延長(zhǎng) 90d 以上。 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外抽油泵的發(fā)展現(xiàn)狀，接著論述了長(zhǎng)塞環(huán)防氣防砂抽油泵的工作原理，設(shè)計(jì)了抽油泵的整體結(jié)構(gòu)。最后對(duì)抽油泵的泵筒、柱塞、泵閥、閥罩等主要零件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)抽油泵的排量進(jìn)行了計(jì)算，該泵可有效防止氣鎖，實(shí)現(xiàn)泵向油管的排液。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 1 緒 論 ............................................................................................................................. 4 研究意義 ............................................................................................