防砂式無間隙的密封抽油泵

 

第一、常見抽油泵存在的問題：

　　如今我國各油田運用的柱塞和泵筒間多以間隙密封為主。常見抽油泵存在的問題：

　　1、泵的防砂問題，通常運用的處理方式是：多在柱塞上加工環(huán)形切槽，為不便檢修泵時沖砂，裝置可拆出的固定閥，或在固定閥上加存砂槽。

　　2、耐磨問題，通常運用的處理方式是：泵筒用合金鋼加特種熱處理，再珩磨加工，或用45號鋼碳氮共滲，再珩磨加工；柱塞用合金鋼電鍍硬鉻，或噴焊耐磨合金，再磨削加工。

　　3、即便采取上述辦法，泵的防砂和耐磨后果并不幻想。究其起因是間隙密封形成微細砂粒隨柱塞靜止進入泵筒和柱塞間的間隙發(fā)生研磨作用，而隨著運用周期的延伸，磨損減輕，走漏加劇，直至報廢。

第二、防砂式無間隙密封抽油泵的研制技巧：

　　新研制的防砂式無間隙密封抽油泵勝利地處理了抽油泵存在的上述問題，即用無間隙密封替代間隙密封；柱塞長度改短，只要間隙密封柱塞長度的一半；柱塞本體上裝置改良的斯特槽可脹密封。中硬度耐磨脹圈和高硬度耐磨脹圈。這3種密封的組件均由耐磨、摩擦系數(shù)小、彈性好的資料經特種加工處理制成，可保障抽油泵從下井任務到檢泵一直處于無間隙狀況。以油砂混雜液為任務介質（遼河油田原油，80目篩下的砂粒占5％）做井上模仿測試。在20MPa下，抽吸阻力只要157＋20N，充溢系數(shù)1，由此估計可進步泵效20％~50％。模仿實驗中視察，3種密封的構造設計和組件的特種唇邊設計，阻攔了微細砂進入柱塞2泵筒摩擦副內。

　　因短柱塞本體上裝置的3種密封有可脹性，故泵筒和柱塞本體的加工精度大大下降。測試時，柱塞運行速度1m÷s，延續(xù)抽吸運轉30d，泵筒無擦痕，磨損微量，外表平均光明。按此狀況預算，井下作業(yè)狀況頑劣時，泵的壽命可到達215~3a，而泵筒磨損平均，不會象間隙密封那樣發(fā)生偏磨或腰鼓狀泵筒內外表。柱塞本體除裝置了3種密封外，還有2個游動閥和1個特種造旋閥罩，本體上加工有防砂槽，會將侵入的細砂存入防砂槽內。模仿實驗中，槽內有微量砂粒，柱塞本體上部的造旋閥罩和泵筒下部的造旋閥罩可借助柱塞的壯大抽吸力為抽入泵內的原油造旋，將混入原油中的砂粒敏捷抽排到泵外。因為柱塞短，在防沖距雷同狀況下，泵筒延伸700~800mm，檢修泵時只要改換柱塞上的3種密封件，柱塞本體可屢次運用。

　　

 

第三、研制技巧要點：

　　1、油泵的無間隙密封和高泵效

　　柱塞上裝置的3種可脹密封的合理構造、安放在柱塞上的地位、組成密封的零件材質抉擇、加工精度和加工工藝等是確保抽油泵在暫時運行中一直維持無間隙、耐磨損、低摩擦系數(shù)和高效長命命任務的癥結。圖1所示是各種密封和游動閥在柱塞上的地位。件2、3為中硬度密封脹圈；件4、5、6為改良的斯特槽密封；件7、8為高硬度硬質密封脹圈；件2有2件，用中硬度耐磨鑄鐵制成；件3用彈簧鋼制成。裝置時2個外環(huán)啟齒互錯開180b，內環(huán)啟齒與外環(huán)啟齒錯開90b，并用銷釘將3個環(huán)固定，外環(huán)在本身脹力和內環(huán)脹力獨特作用下，緊貼泵筒內外表運行，脹圈豈但軸向密封好，而且徑向密封也好，故阻攔微細砂進入軸向摩擦副，也可阻攔微細砂進入內環(huán)3的外部空隙中，不會障礙脹圈運行中呼吸。件4、5、6為外部填充耐磨金屬或非金屬有機物制成，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，構造本身可保障密封有肯定的外脹性。為避免細砂等物資侵入密封外部，在件5和6的兩側加裝了擋圈4，有效地阻攔細砂等侵入密封體外部而影響張力。件7、8構造同件2、3中硬度耐磨脹圈，只是外環(huán)7采取特種合金鋼熱處理制成，其外表硬度小于泵筒內外表硬度，彈性好，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，完成密封是其重要功用。這3種密封構造可保障對泵筒內壁有平均的內脹力和牢靠的徑向軸間密封性能，保障抽吸真空度和高的充溢系數(shù)，從而保障了高泵效。

　　2、主動防砂功用和長命命

　　柱塞本體上裝置的3種可脹密封和密封外環(huán)的特種唇邊設計，阻攔了細砂不能進入摩擦副內起研磨作用，大大削弱了柱塞和泵筒磨損，即不會削弱抽吸才能。從實踐模仿運行看，以多道防砂為主的可脹密封起到了很好的防砂作用，運行1個月后柱塞本體上的環(huán)槽內僅有大批微粒砂，解釋柱塞本體上開的防砂槽和本體本身均起到了防砂作用。3種密封的構造設計和在柱塞本體上的地位保障了抽油泵有很強的抽吸力和排油才能，進油出油流速高在固定閥罩和游動閥上部閥罩上開有造旋槽，見圖2、圖3，使進排油流呈強旋流狀，細砂來不及沉積就被排出泵外。將阻攔細砂進入靜止副和將細砂敏捷抽排到泵外可看做是主動防砂，防砂后果比現(xiàn)有的抽油泵上單純防砂槽和存砂槽要好得多。從主動防砂后果和抽油運轉中泵筒和柱塞間的低摩擦系數(shù)、高耐磨性和低抽吸阻力看，該泵在井下頑劣工況下具備長命命。

　　3、合理的下井工藝

　　在開發(fā)研制新構造抽油泵的同時，試行了兩種下井工藝。

　?。?）泵筒和柱塞分手下井，即泵筒隨油管柱一起下井，柱塞隨抽油桿柱下井。因為這種抽油泵柱塞下井有難度，倡議采取2種方式：其一是將柱塞容納在一個專用護套內，護套有卡爪，當柱塞和護套下到泵筒的口部時，護套會主動卡在泵筒口部預設卡套內而固定，柱塞則可順利公開到泵筒內。其二是用一種特別的膠結劑將各道在全閉合（封好的脹圈外徑小于柱塞本體外徑）狀況下封好，柱塞再隨抽油桿柱下井，柱塞入泵筒后和普通泵一樣調防沖距，因改良的斯特槽密封只是暫時壓型態(tài)，下井后會很快完成密封和阻砂功用。而其他各道密封在柱塞下入泵筒中2~7d內也整個關上。這種膠結劑在井內石油氣和原油腐蝕下，失去局部膠結強度后，各道彈性密封脹圈受脹力作用被關上。

　?。?）用雙卡脫接器和開釋套銜接抽油泵柱塞和泵筒。下井前，將脫接器下部和柱塞銜接，下入錐形口的泵筒內，再接開釋套和泵筒，開釋套接油管柱一起下入井內，坐好井口后，再把脫接器上部和抽油桿柱銜接下入油管，完成泵整體下井。檢修泵時，可上提抽油桿柱到泵筒上部開釋套部位，開釋套迫使脫接器雙卡收攏，使脫接器上體與下體脫節(jié)，完成提桿柱和提泵作業(yè)。