【正文】 ................... 4 國內外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................... 4 本文研究內容 ....................................................................................................... 8 創(chuàng)新點 ................................................................................................................... 8 研究進度 ............................................................................................................... 8 2 大排量防噴抽油泵工作原理及總體結構設計 ............................................................. 9 普通抽油泵的工作原理 ....................................................................................... 9 大排量防噴抽油泵工作原理及結構設計 ......................................................... 10 結構設計 ................................................................................................... 10 工作原理 ................................................................................................... 10 3 大排量防噴抽油泵設計 ............................................................................................... 12 抽油泵總體尺寸計算 ......................................................................................... 12 油管直徑與泵徑的匹配 ........................................................................... 12 抽油泵長度 ............................................................................................... 12 抽油泵的主要零件的設計與計算 ..................................................................... 12 古德曼圖 [15] ............................................................................................... 12 泵筒的設計與計算 ................................................................................... 15 柱塞的設計與計算 ................................................................................... 23 泵閥的設計與計算 ................................................................................... 25 閥罩的設計與計算 ................................................................................... 28 防噴閥的設計 ........................................................................................... 32 泵的排量計算 ..................................................................................................... 33 4 結論 ............................................................................................................................... 38 參考文獻 ............................................................................................................................. 39 致 謝 ................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。下沖程時，推塊帶動閥桿向下移動，強制打開梭形閥球。 長塞環(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。為了推動有桿泵采油的技術進步和提高其采油的經濟效益 ,國外石油機械制造商投入了大量的人力和物力 ,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 。 (1) 抽稠泵 a) 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管柱組成的雙管柱。因它抽吸的稠油不從桿管間排出 ,可減少稠油沿桿管環(huán)空運動的摩擦力。其柱塞上方的環(huán)形單流閥還可消除氣鎖。 目前采用該種雙管泵已可使注蒸汽熱采井增產原油 ,使早先有桿柱斷脫的冷采井在最高產量下生產 ,并可抽吸特高粘原油。其結果可降低抽油電耗和油井維護成本 ,大幅度延長油井免修期。它是專為抽吸泡沫 /含氣液和稠油設西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 5 計的。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生噴嘴效應 ,使井液在上沖程時快速進泵。泵在下沖程時 ,固定閥首先關閉 ,柱塞繼續(xù)下行游動閥開啟 ,井液進入柱塞上部的泵筒 。 (2) 防砂泵 a) 抗沖蝕泵 美國 Quinn 泵公司開發(fā)了一種抗沖蝕泵 ,由插入式導向罩、鈦硬質合金球 /座和頂部控制總成 3 部分組成。礦場實際使用結果表明 ,采用它可有效地防止泵磨損、砂卡和漏失 ,從而可大幅度延長抽油泵在出砂井中的使用壽命和油 井免修期 ,降低油井維護成本。在下沖程時 ,井內原油可通過上沖程時被堵住的孔進入柱塞 ,再由柱塞內通道進入泵體 ,最后再經由通道進入螺旋槽。采用該種自旋轉柱塞泵 ,已使美國加里福尼亞中部的一個油田的嚴重出砂油井的維護費用下降了 37%,油井小修次數(shù)下降了 51%,修泵費用減少了 48%。 （ 4） 旋流柱塞抽油泵 美國 Eagle 技術革新公司研制了一種可直接安裝在常規(guī)柱塞上方的旋流柱塞 ,生產了一種旋流柱塞有桿泵。 常規(guī)泵的柱 塞與泵筒之間允許井液通過 ,其污物就會在其中聚積。另外由此產生的摩擦力 ,還會造成抽油機自動停機和桿柱斷裂。在泵的整個上行期間 ,機雜物均被收集在該種新型柱塞上部的錐西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 形腔內 。與此同時 ,安裝在該種新型柱塞內的軸向帶孔葉片 ,還可使井液 機雜物不停地旋轉。 （ 5） 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。其結果可均衡柱塞和游動閥上下的壓力 ,在柱塞下行時泵筒內可立即達到高壓 ,使游動閥強制打開 ,這就可從根本上消除泵氣鎖 ,使其在產氣量大的油井上正常使用。由此可見 ,采用它可從根本上消除 泵氣鎖 ,縮小桿柱的應力范圍。它用連續(xù)油管代替常規(guī)抽油桿 ,將帶有回收錨的空心柱塞泵下入油井的油管柱內 ,再將其上端通過與出油軟管相連的空心抽油桿同抽油機驢頭連接。因這種抽油系統(tǒng)無井下連接 ,可消除井下磨損 ,延長油管的使用壽命 ,還可根除桿柱斷脫 ,無須進行打撈作業(yè)。實際使用表明 ,它可在 1 830 m的泵深下 ,以 480 m3/d 的排量長期正常使 用 ,還特別適用于小井眼井。美國 API 有關抽油泵的規(guī)范中已淘汰了襯套式抽油泵（但實際上仍有生產與使用）。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。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 ,這就進一步減少了其中的氣體 ,減輕泵的液擊和氣鎖。 為適應多種油井條件的需要，除了標準抽油泵 以外，出現(xiàn)了許多特殊類型的抽油泵。 在抽油泵零部件方面，主要是不斷提高泵筒一柱塞副的耐久性和閥組件的可靠性。在高礦化度介質中，鍍硬鉻工藝可能是較好的處理方法 。在提高泵 — 柱塞副的耐久性上，注意了泵筒材料與柱塞材料的合理匹配以及泵筒 — 柱塞副材料與油井條件相匹配。為了提高閥組件的抗腐蝕性，用高碳鉻不銹鋼和鑄鈷等材料替代一般的不銹鋼（ 3Cr13）。 在供液充足或連抽帶噴的油井中 ,地層壓力的變動往往會造成油壓、套壓急劇增大 ,此時如果 地面井口防噴設備處理不當或井口設備損壞 ,就會造成井噴失控。 202105,某油田 DK11 井機抽抽噴 ,井口壓力急劇增大 ,緊急實施井口放噴搶險后 ,造成地面污染以及損耗了大量的油氣和 施 工 搶 險 費 用 。202101,TK08 井光桿斷脫 ,抽油機井自噴 ,井口失控 ,造成大面積地面污染。 目前我國使用的抽油泵，有兩種結構型式的桿式泵和四種結構型式的管式泵，桿式泵的使用數(shù)量僅占管式泵的 1%，且桿式泵只有頂部固定型式，適應能力較差 . 我國抽油井基本上采用標準型泵，不能適應稠油、含砂、含水量大、含硫化氫等腐蝕性較強、結蠟嚴重等油井的生產。過去每節(jié)襯套只有 150mm 長，現(xiàn)已大批生產每節(jié) 30omm 長的襯套。還給遼河油田生產了CYB57/6GZY 長筒稠油泵。在長泵筒制造工藝方面，玉門石油機械廠近幾年搞出了兩種整體泵筒制造工藝，即大泵筒內壁鍍鉻和中型泵筒內壁輝光離子氮化。經熱處理后硬度為 HRC60~62，此硬度低于井內工作介質中所含石英砂的硬度，故泵筒內表面 往往被拉傷，嚴重影響抽油泵的使用壽命 . 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 8 本文研究內容 本文針對抽油泵的防風防砂問題，對抽油泵結構及各零部件進行設計，并進行性能校核。該泵采用長柱 塞短泵筒結構，柱塞上端設計成機械強啟閉防氣出油閥總成，密封段采用防沙環(huán)，補償式金屬環(huán)及非金屬環(huán)間隔排列的形式防砂，現(xiàn)場試驗表明，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 90d 以上。然后設計了 防風防砂 抽油泵的整體尺寸，確定了泵的外徑和泵筒的長度。 研究進度 這次畢業(yè)設計的時間為 2021年 3月 1日至 2021 年 6月 4日 ，結合導師的要求和自身的實際情況，決定以下設計進度： 第一階段： 1 周 3周 熟悉論文題目，查找資料，完成開題報告和英文翻譯； 第二階段： 4 周 10周 推導運動學方程，設計抽油泵結構及各零部件結構 ； 第三階段： 11 周 14周 繪制圖紙，撰寫論文； 第 四 階段： 15 周 準備答辯。有桿抽油泵屬于一種特殊形式的往復泵，動力從地面經 抽油桿傳遞到井下，使抽油泵的柱塞作上下往復運動，將油井中石油沿油管舉升到地面上，完成人工舉升采油。上沖程時，柱塞下面的下泵腔。同理，下沖程時，柱塞壓縮進油閥和出油閥之間的原油。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循環(huán)。 西安石油大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 封閉環(huán)防氣防砂抽油泵工作原理及結構設計 結構設計 工作原理 由于泵筒上部的密封總成具有刮砂環(huán)和自動補償組合式密封環(huán)，沙粒很難進入密封筒，有效地防止了砂卡，上沖程時，抽油桿直接拉動閥桿上移，強制梭形閥球坐封于球形閥座上，泵內腔體積增大，壓力降低，固定閥及時打開，實現(xiàn)了泵內吸入液體。這樣，泵內腔的油氣混合物便可以順利通過梭形閥座內孔，經環(huán)形閥罩側壁及時排出含氣量較高的油液，完全避免了由于氣體易壓縮造