【正文】 ................... 4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................... 4 本文研究?jī)?nèi)容 ....................................................................................................... 8 創(chuàng)新點(diǎn) ................................................................................................................... 8 研究進(jìn)度 ............................................................................................................... 8 2 大排量防噴抽油泵工作原理及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................. 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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................... 10 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................................................................................................... 10 工作原理 ................................................................................................... 10 3 大排量防噴抽油泵設(shè)計(jì) ............................................................................................... 12 抽油泵總體尺寸計(jì)算 ......................................................................................... 12 油管直徑與泵徑的匹配 ........................................................................... 12 抽油泵長(zhǎng)度 ............................................................................................... 12 抽油泵的主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ..................................................................... 12 古德曼圖 [15] ............................................................................................... 12 泵筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................................................... 15 柱塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................................................... 23 泵閥的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................................................... 25 閥罩的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ................................................................................... 28 防噴閥的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 32 泵的排量計(jì)算 ..................................................................................................... 33 4 結(jié)論 ............................................................................................................................... 38 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 39 致 謝 ................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。下沖程時(shí)，推塊帶動(dòng)閥桿向下移動(dòng)，強(qiáng)制打開梭形閥球。 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(lái)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(dòng)有桿泵采油的技術(shù)進(jìn)步和提高其采油的經(jīng)濟(jì)效益 ,國(guó)外石油機(jī)械制造商投入了大量的人力和物力 ,近年來(lái)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(guó) 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(dòng)力液管柱和一根生產(chǎn)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(yùn)動(dòng)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(chǎn)原油 ,使早先有桿柱斷脫的冷采井在最高產(chǎn)量下生產(chǎn) ,并可抽吸特高粘原油。其結(jié)果可降低抽油電耗和油井維護(hù)成本 ,大幅度延長(zhǎng)油井免修期。它是專為抽吸泡沫 /含氣液和稠油設(shè)西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 計(jì)的。其游動(dòng)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(chǎn)生噴嘴效應(yīng) ,使井液在上沖程時(shí)快速進(jìn)泵。泵在下沖程時(shí) ,固定閥首先關(guān)閉 ,柱塞繼續(xù)下行游動(dòng)閥開啟 ,井液進(jìn)入柱塞上部的泵筒 。 (2) 防砂泵 a) 抗沖蝕泵 美國(guó) Quinn 泵公司開發(fā)了一種抗沖蝕泵 ,由插入式導(dǎo)向罩、鈦硬質(zhì)合金球 /座和頂部控制總成 3 部分組成。礦場(chǎng)實(shí)際使用結(jié)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(zhǎng)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(hù)成本。在下沖程時(shí) ,井內(nèi)原油可通過(guò)上沖程時(shí)被堵住的孔進(jìn)入柱塞 ,再由柱塞內(nèi)通道進(jìn)入泵體 ,最后再經(jīng)由通道進(jìn)入螺旋槽。采用該種自旋轉(zhuǎn)柱塞泵 ,已使美國(guó)加里福尼亞中部的一個(gè)油田的嚴(yán)重出砂油井的維護(hù)費(fèi)用下降了 37%,油井小修次數(shù)下降了 51%,修泵費(fèi)用減少了 48%。 （ 4） 旋流柱塞抽油泵 美國(guó) Eagle 技術(shù)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(chǎn)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(guò) ,其污物就會(huì)在其中聚積。另外由此產(chǎn)生的摩擦力 ,還會(huì)造成抽油機(jī)自動(dòng)停機(jī)和桿柱斷裂。在泵的整個(gè)上行期間 ,機(jī)雜物均被收集在該種新型柱塞上部的錐西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 形腔內(nèi) 。與此同時(shí) ,安裝在該種新型柱塞內(nèi)的軸向帶孔葉片 ,還可使井液 機(jī)雜物不停地旋轉(zhuǎn)。 （ 5） 防氣泵 美國(guó) 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(jié)果可均衡柱塞和游動(dòng)閥上下的壓力 ,在柱塞下行時(shí)泵筒內(nèi)可立即達(dá)到高壓 ,使游動(dòng)閥強(qiáng)制打開 ,這就可從根本上消除泵氣鎖 ,使其在產(chǎn)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(yīng)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(nèi) ,再將其上端通過(guò)與出油軟管相連的空心抽油桿同抽油機(jī)驢頭連接。因這種抽油系統(tǒng)無(wú)井下連接 ,可消除井下磨損 ,延長(zhǎng)油管的使用壽命 ,還可根除桿柱斷脫 ,無(wú)須進(jìn)行打撈作業(yè)。實(shí)際使用表明 ,它可在 1 830 m的泵深下 ,以 480 m3/d 的排量長(zhǎng)期正常使 用 ,還特別適用于小井眼井。美國(guó) API 有關(guān)抽油泵的規(guī)范中已淘汰了襯套式抽油泵（但實(shí)際上仍有生產(chǎn)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(guò)工具時(shí) ,保留在其中的井液向下充滿泵筒下方 ,這就進(jìn)一步減少了其中的氣體 ,減輕泵的液擊和氣鎖。 為適應(yīng)多種油井條件的需要，除了標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(dòng)往往會(huì)造成油壓、套壓急劇增大 ,此時(shí)如果 地面井口防噴設(shè)備處理不當(dāng)或井口設(shè)備損壞 ,就會(huì)造成井噴失控。 202105,某油田 DK11 井機(jī)抽抽噴 ,井口壓力急劇增大 ,緊急實(shí)施井口放噴搶險(xiǎn)后 ,造成地面污染以及損耗了大量的油氣和 施 工 搶 險(xiǎn) 費(fèi) 用 。202101,TK08 井光桿斷脫 ,抽油機(jī)井自噴 ,井口失控 ,造成大面積地面污染。 目前我國(guó)使用的抽油泵，有兩種結(jié)構(gòu)型式的桿式泵和四種結(jié)構(gòu)型式的管式泵，桿式泵的使用數(shù)量?jī)H占管式泵的 1%，且桿式泵只有頂部固定型式，適應(yīng)能力較差 . 我國(guó)抽油井基本上采用標(biāo)準(zhǔn)型泵，不能適應(yīng)稠油、含砂、含水量大、含硫化氫等腐蝕性較強(qiáng)、結(jié)蠟嚴(yán)重等油井的生產(chǎn)。過(guò)去每節(jié)襯套只有 150mm 長(zhǎng)，現(xiàn)已大批生產(chǎn)每節(jié) 30omm 長(zhǎng)的襯套。還給遼河油田生產(chǎn)了CYB57/6GZY 長(zhǎng)筒稠油泵。在長(zhǎng)泵筒制造工藝方面，玉門石油機(jī)械廠近幾年搞出了兩種整體泵筒制造工藝，即大泵筒內(nèi)壁鍍鉻和中型泵筒內(nèi)壁輝光離子氮化。經(jīng)熱處理后硬度為 HRC60~62，此硬度低于井內(nèi)工作介質(zhì)中所含石英砂的硬度，故泵筒內(nèi)表面 往往被拉傷，嚴(yán)重影響抽油泵的使用壽命 . 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 本文研究?jī)?nèi)容 本文針對(duì)抽油泵的防風(fēng)防砂問(wèn)題，對(duì)抽油泵結(jié)構(gòu)及各零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行性能校核。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。然后設(shè)計(jì)了 防風(fēng)防砂 抽油泵的整體尺寸，確定了泵的外徑和泵筒的長(zhǎng)度。 研究進(jìn)度 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間為 2021年 3月 1日至 2021 年 6月 4日 ，結(jié)合導(dǎo)師的要求和自身的實(shí)際情況，決定以下設(shè)計(jì)進(jìn)度： 第一階段： 1 周 3周 熟悉論文題目，查找資料，完成開題報(bào)告和英文翻譯； 第二階段： 4 周 10周 推導(dǎo)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，設(shè)計(jì)抽油泵結(jié)構(gòu)及各零部件結(jié)構(gòu) ； 第三階段： 11 周 14周 繪制圖紙，撰寫論文； 第 四 階段： 15 周 準(zhǔn)備答辯。有桿抽油泵屬于一種特殊形式的往復(fù)泵，動(dòng)力從地面經(jīng) 抽油桿傳遞到井下，使抽油泵的柱塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)，柱塞下面的下泵腔。同理，下沖程時(shí)，柱塞壓縮進(jìn)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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 封閉環(huán)防氣防砂抽油泵工作原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作原理 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。這樣，泵內(nèi)腔的油氣混合物便可以順利通過(guò)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