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(yùn)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(yùn)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(shí)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(yùn)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(hào)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(xì)砂粒隨柱塞靜止進(jìn)入泵筒和柱塞間的間隙發(fā)生研磨作用，而隨著運(yùn)用周期的延伸，磨損減輕，走漏加劇，直至報(bào)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(jīng)特種加工處理制成，可保障抽油泵從下井任務(wù)到檢泵一直處于無間隙狀況。以油砂混雜液為任務(wù)介質(zhì)（遼河油田原油，80目篩下的砂粒占5％）做井上模仿測(cè)試。在20MPa下，抽吸阻力只要157＋20N，充溢系數(shù)1，由此估計(jì)可進(jìn)步泵效20％~50％。模仿實(shí)驗(yàn)中視察，3種密封的構(gòu)造設(shè)計(jì)和組件的特種唇邊設(shè)計(jì)，阻攔了微細(xì)砂進(jìn)入柱塞2泵筒摩擦副內(nèi)。

　　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(cè)試時(shí)，柱塞運(yùn)行速度1m÷s，延續(xù)抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)30d，泵筒無擦痕，磨損微量，外表平均光明。按此狀況預(yù)算，井下作業(yè)狀況頑劣時(shí)，泵的壽命可到達(dá)215~3a，而泵筒磨損平均，不會(huì)象間隙密封那樣發(fā)生偏磨或腰鼓狀泵筒內(nèi)外表。柱塞本體除裝置了3種密封外，還有2個(gè)游動(dòng)閥和1個(gè)特種造旋閥罩，本體上加工有防砂槽，會(huì)將侵入的細(xì)砂存入防砂槽內(nèi)。模仿實(shí)驗(yàn)中，槽內(nèi)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(nèi)的原油造旋，將混入原油中的砂粒敏捷抽排到泵外。因?yàn)橹蹋诜罌_距雷同狀況下，泵筒延伸700~800mm，檢修泵時(shí)只要改換柱塞上的3種密封件，柱塞本體可屢次運(yùn)用。

　　

 

第三、研制技巧要點(diǎn)：

　　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(gòu)造、安放在柱塞上的地位、組成密封的零件材質(zhì)抉擇、加工精度和加工工藝等是確保抽油泵在暫時(shí)運(yùn)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(wù)的癥結(jié)。圖1所示是各種密封和游動(dòng)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(zhì)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(shí)2個(gè)外環(huán)啟齒互錯(cuò)開180b，內(nèi)環(huán)啟齒與外環(huán)啟齒錯(cuò)開90b，并用銷釘將3個(gè)環(huán)固定，外環(huán)在本身脹力和內(nèi)環(huán)脹力獨(dú)特作用下，緊貼泵筒內(nèi)外表運(yùn)行，脹圈豈但軸向密封好，而且徑向密封也好，故阻攔微細(xì)砂進(jìn)入軸向摩擦副，也可阻攔微細(xì)砂進(jìn)入內(nèi)環(huán)3的外部空隙中，不會(huì)障礙脹圈運(yùn)行中呼吸。件4、5、6為外部填充耐磨金屬或非金屬有機(jī)物制成，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，構(gòu)造本身可保障密封有肯定的外脹性。為避免細(xì)砂等物資侵入密封外部，在件5和6的兩側(cè)加裝了擋圈4，有效地阻攔細(xì)砂等侵入密封體外部而影響張力。件7、8構(gòu)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(nèi)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(gòu)造可保障對(duì)泵筒內(nèi)壁有平均的內(nèi)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(dòng)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(shè)計(jì)，阻攔了細(xì)砂不能進(jìn)入摩擦副內(nèi)起研磨作用，大大削弱了柱塞和泵筒磨損，即不會(huì)削弱抽吸才能。從實(shí)踐模仿運(yùn)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(yùn)行1個(gè)月后柱塞本體上的環(huán)槽內(nèi)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(gòu)造設(shè)計(jì)和在柱塞本體上的地位保障了抽油泵有很強(qiáng)的抽吸力和排油才能，進(jìn)油出油流速高在固定閥罩和游動(dòng)閥上部閥罩上開有造旋槽，見圖2、圖3，使進(jìn)排油流呈強(qiáng)旋流狀，細(xì)砂來不及沉積就被排出泵外。將阻攔細(xì)砂進(jìn)入靜止副和將細(xì)砂敏捷抽排到泵外可看做是主動(dòng)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(dòng)防砂后果和抽油運(yùn)轉(zhuǎn)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(gòu)造抽油泵的同時(shí)，試行了兩種下井工藝。

　　（1）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?yàn)檫@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(gè)專用護(hù)套內(nèi)，護(hù)套有卡爪，當(dāng)柱塞和護(hù)套下到泵筒的口部時(shí)，護(hù)套會(huì)主動(dòng)卡在泵筒口部預(yù)設(shè)卡套內(nèi)而固定，柱塞則可順利公開到泵筒內(nèi)。其二是用一種特別的膠結(jié)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(diào)防沖距，因改良的斯特槽密封只是暫時(shí)壓型態(tài)，下井后會(huì)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(nèi)也整個(gè)關(guān)上。這種膠結(jié)劑在井內(nèi)石油氣和原油腐蝕下，失去局部膠結(jié)強(qiáng)度后，各道彈性密封脹圈受脹力作用被關(guān)上。

　　（2）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(nèi)，再接開釋套和泵筒，開釋套接油管柱一起下入井內(nèi)，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(shí)，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)。