氣液抽油泵設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　氣液混抽泵設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘 要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)的各行各業(yè)均得到迅猛發(fā)展，尤其在石油行業(yè)。抽油泵是油田開發(fā)過程中的主要設(shè)備之一,往往油井中含有大量的氣體而使抽油泵發(fā)生氣鎖，導(dǎo)致抽油泵不能正常工作，抽油效率下降。本次設(shè)計(jì)在普通抽油泵的基礎(chǔ)上，在開有小孔的泵筒上增加了中空管組件來改變了泵在抽油時(shí)的油氣比，因而有效地改善了抽油泵的性能，提

2、高了油田的原油產(chǎn)量, 增加了油田開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　本文結(jié)合我國(guó)油田中普遍存在的油氣比大的油井，這些油井中含有大量的溶解氣體對(duì)抽油泵效率有明顯影響，從現(xiàn)有的防氣抽油泵為出發(fā)點(diǎn)開始研究。首先介紹了國(guó)內(nèi)外防氣抽油泵的發(fā)展現(xiàn)狀，接下來討論了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的氣液抽油泵的工作原理，初步確定了氣液抽油泵的整體結(jié)構(gòu)。然后對(duì)氣液抽油泵的整體結(jié)構(gòu)、尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了泵的外徑和泵筒的長(zhǎng)度。最后對(duì)抽油泵的主要零

3、件，如泵筒、柱塞、泵閥、閥罩等進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算以及校核，并對(duì)抽油泵的排量進(jìn)行了估算。最終確定所設(shè)計(jì)的氣液抽油泵能夠有效防止氣鎖而正常工作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：抽油泵；防氣鎖；氣液抽油泵；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　Design of a Gas-liquid mixing pump</p><p>　　Abstract: With the developm

4、ent of society , the industries are rapid development in china , particularly in the oil industry . Pump is one of main equipment in the process of oilfield development . Often it contains large amounts of gas in oil Wel

5、ls and makes the pump occur gas-lock , which caused the pump not to work normally and the efficiency of pumping descend . On the basis of the pump , the design adds the central hollow-out the tube components to the ordin

6、ary pump cylinder that it has som</p><p>　　In this paper , based on the big oil-gas ratios existing in Wells in our country ,which contains a lot of dissolved gas to have obvious influence from pump efficien

7、cy , and start studying from the existing pump that prevents gas-lock . Firstly , it introduces the pump prevented gas-lock development present situation , then discussed the graduated design , the working principle of t

8、he gas to liquid pump , and preliminarily determines the overall structure of the gas to liquid pump . Next it desig</p><p>　　Key words: Pump ; Prevent gas-lock ; Gas to liquid pump ; Structure design</p

9、><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　緒 論 1</b></p><p>　　課題背景及目的 1</p><p>　　抽油泵的發(fā)展概況 1</p><p>　　論文的研究?jī)?nèi)容 3</p><p><b>　

10、　創(chuàng)新點(diǎn) 3</b></p><p>　　氣液混抽泵的結(jié)構(gòu)及工作原理 4</p><p>　　氣液混抽泵的基本結(jié)構(gòu) 4</p><p>　　氣液混抽泵的工作原理 4</p><p>　　氣液混抽泵的設(shè)計(jì) 5</p><p>　　抽油泵總體尺寸計(jì)算 5</p><p>　　

11、油管直徑與泵徑的匹配 5</p><p><b>　　抽油泵長(zhǎng)度 5</b></p><p>　　抽油泵的主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5</p><p><b>　　古德曼圖 5</b></p><p>　　泵筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算 8</p><p>　　柱塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1

12、8</p><p>　　泵閥的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21</p><p>　　閥罩的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24</p><p>　　中空管的設(shè)計(jì)與計(jì)算 28</p><p>　　泵的排量計(jì)算 29</p><p><b>　　結(jié) 論 31</b></p><p><b>

13、　　參考文獻(xiàn) 32</b></p><p><b>　　致 謝 33</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1課題背景及目的</p><p>　　在石油開發(fā)過程中，油田多居于極復(fù)雜的環(huán)境，具有斷層多，油、 氣、 水分布復(fù)雜，油藏埋藏深、

14、 井況差、 原始油氣比高等特點(diǎn)，由于這些特點(diǎn),使得油田在開發(fā)過程中地層壓力、 液面下降快，產(chǎn)量遞減快。隨著油田的深入開發(fā),氣體對(duì)油井影響日益明顯, 泵效較低，甚至發(fā)生氣鎖等現(xiàn)象；較低的泵效嚴(yán)重影響著原油生產(chǎn)任務(wù)的順利完成,氣體影響是抽油機(jī)井泵效低的主要原因。 對(duì)于含氣油井,消除或減少氣體的影響是采油工程的主要任務(wù)之一。</p><p>　　然而在任意一個(gè)抽油泵中，固定閥與游動(dòng)閥之間必定存在一段距離，稱“防沖距”，

15、其空間稱“余隙容積”，充滿油氣混合物。當(dāng)柱塞下行時(shí)，泵筒內(nèi)壓力升高，余隙容積內(nèi)氣體受壓縮，并溶解于油液中，而柱塞上行時(shí)，泵筒內(nèi)壓力迅速減低，溶解的氣體自油液中分離、膨脹，占據(jù)一定的空間。含氣量較少時(shí)，氣體膨脹后所占空間不大，對(duì)泵效影響不大，但當(dāng)含氣量較大時(shí)，膨脹氣體可能占據(jù)柱塞在泵筒內(nèi)移動(dòng)的空間，且壓力仍然不低于套管中的沉沒壓力，使固定閥打不開，抽油泵無法吸入。這時(shí)柱塞只是使氣體處于交替的壓縮和膨脹狀態(tài)，抽油泵不工作，，產(chǎn)生所謂“氣鎖”

16、。 發(fā)生氣鎖時(shí)，沒有油液排出，抽油機(jī)和泵將做無用功。更為有害的是，在這種含氣井中工作，抽油泵還會(huì)發(fā)生液擊現(xiàn)象，加速了抽油桿柱、游動(dòng)閥罩、固定閥罩油管等井下設(shè)備的損壞。因此，必須設(shè)計(jì)一種新型抽油泵，來較好的解決這一情況，提高石油產(chǎn)量。這時(shí)，能夠在高油氣達(dá)到同樣效果的抽油泵--氣液抽油泵就是很好的研究方向。</p><p>　　通過設(shè)計(jì)這種氣液混合抽油泵，可以達(dá)到排氣抽油或油氣混抽的正常采油目的，避免了低效率、耗時(shí)耗

17、力的工作。尤其在這種油井里發(fā)生氣鎖時(shí)，免除了抽油機(jī)做無用功，對(duì)抽油桿等井下設(shè)備的損害，較好的解決油田中高油氣比的油井的開采工作，相信這種抽油泵一定會(huì)在我國(guó)的石油行業(yè)，尤其各個(gè)油田得到廣泛應(yīng)用！</p><p>　　1.2抽油泵的發(fā)展概況</p><p>　　回顧我國(guó)的抽油泵發(fā)展史，在50 年代，我國(guó)開始仿制東歐、蘇聯(lián)、羅馬尼亞等等國(guó)的襯套抽油泵。60年代，我國(guó)科技人員開始設(shè)計(jì)制造一些特殊泵

18、，如防砂泵、防腐泵等等，但對(duì)預(yù)防井底嚴(yán)重的氣體影響還沒有真正解決。70年代開始制造長(zhǎng)沖程泵、稠油泵以及其他新型的泵。然而設(shè)計(jì)水平和制造工藝的落后，再加上原材料的品種較少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足油田井下各種復(fù)雜情況的需要。80年代末期，抽油泵制造水平逐步由襯套泵發(fā)展到批量生產(chǎn)整筒泵，制造工藝、熱處理工藝有較大的提高，新型泵的品種也不斷增加。但與國(guó)外相比，抽油泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)較少，新品種欠缺。</p><p>　　目前我國(guó)使用

19、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)。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)8.5m，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

20、由多節(jié)短襯套組合而成。過去每節(jié)襯套只有150mm長(zhǎng)，現(xiàn)已大批生產(chǎn)每節(jié)300mm長(zhǎng)的襯套。近兩年玉門石油機(jī)械廠已小批量生產(chǎn)CYB70/1.8～SGZY長(zhǎng)筒泵。還給遼河油田生產(chǎn)了CYB57/6GZY長(zhǎng)筒稠油泵。勝利油田也已小批量生產(chǎn)CYB70/燕GLY和cyB83/3.3GY型長(zhǎng)泵筒無襯套金屬柱塞抽油泵。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。泵筒材料大多用20CrM

21、。，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</p><p>　　然而國(guó)內(nèi)對(duì)于在高油氣比的油井開采，為使高油氣比油井生產(chǎn)正常 ，各油田作了大量工作 ，采取的技術(shù)主要從減少進(jìn)泵液體中的含氣比和降低進(jìn)泵游離氣對(duì)泵閥開啟的影響 2 個(gè)方面進(jìn)行。前者主要由增大沉沒度，降低沖次和采用各種氣錨和適時(shí)放掉套管氣來實(shí)現(xiàn)；后者則靠加大沖程長(zhǎng)度，減少余隙容積及采用特殊結(jié)

22、構(gòu)的防氣抽油泵來達(dá)到 。其中的主要差別在于防氣抽油泵的防氣原理不同，例如采用機(jī)械強(qiáng)制開啟的游動(dòng)閥以減小游離氣對(duì)游動(dòng)閥開啟的影響；采用氣液置換的防氣泵或采用兩級(jí)壓縮抽油泵則是降低壓縮腔內(nèi)的油氣比來提高泵效。所以，上述防氣泵皆是在普通抽油泵基礎(chǔ)上對(duì)閥體或腔體進(jìn)行了一些改進(jìn) ，或增添特種結(jié)構(gòu)而成的新型防氣泵。上述改進(jìn)能較好地防止氣鎖 ，提高泵效 ，但加工難度大，壽命不容易提高，且增加了操作難度。以往，解決抽油泵氣鎖問題采取如下措施：①在泵的結(jié)

23、構(gòu)上，減小柱塞在下死點(diǎn)處和固定閥間的余隙容積,使用雙游動(dòng)閥和兩級(jí)壓縮抽油泵，使用標(biāo)槍閥做游動(dòng)閥下行程強(qiáng)制打開。但此方法泵安全強(qiáng)度差 ，結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，成本高；②利用氣錨將原油中的游離氣體在沒有進(jìn)人泵筒之前分離出來,進(jìn)人套管,定期放氣。這種方法對(duì)減少氣體對(duì)泵工作的影響有一定效果 </p><p>　　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。當(dāng)柱塞上行

24、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。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。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。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)</p>

25、<p>　　另外，美國(guó)Oil Well公司研發(fā)的一種防氣抽油泵，具有氣液混抽的作用，可以用于開采含有大量氣體的原油。其泵筒有上、下泵筒組成，兩種之間用加長(zhǎng)短節(jié)連接，泵的柱塞很長(zhǎng)，可搭接在上、下泵筒之間，在泵筒內(nèi)形成上部、中部和下部三個(gè)油室，工作過程中柱塞起封隔上、下泵筒的作用。但是，這種泵在結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜，加工難度大，不容易生產(chǎn)使用，需要改進(jìn)。</p><p><b>　　1.3論文研究?jī)?nèi)容

26、</b></p><p>　　我設(shè)計(jì)的氣液混合抽油泵是基于根據(jù)生產(chǎn)需要以功能設(shè)計(jì)為原則 ， 在原抽油泵結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造而進(jìn)行的，其中的主要內(nèi)容如下：</p><p>　　氣液抽油泵的工作原理及防止氣鎖的方法說明：首先查找有關(guān)氣液抽油泵的資料，然后結(jié)合我國(guó)油田的實(shí)際情況對(duì)普通抽油泵的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，最后提出自己的氣液抽油泵，并分析它的防止氣鎖的方法，以及工作原理。</

27、p><p>　　氣液抽油泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：通過對(duì)普通抽油泵的結(jié)構(gòu)分析，再結(jié)合設(shè)計(jì)的任務(wù)要求和自己的防氣鎖方法、工作原理，設(shè)計(jì)氣液抽油泵的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　氣液抽油泵的裝配圖、零件圖的繪制：運(yùn)用自己的CAD繪圖知識(shí)，繪制設(shè)計(jì)的氣液抽油泵的結(jié)構(gòu)圖，包括裝配圖、零件圖等。</p><p><b>　　1.4創(chuàng)新點(diǎn)</b></p>&l

28、t;p>　　在泵筒外添加了中空管組件，由柱塞的移動(dòng)可以在泵筒內(nèi)形成上部、中部和下部三個(gè)油室，為泵內(nèi)的氣體開辟了通道，排除了氣體的干擾，提高了泵效，避免了氣鎖和液擊的發(fā)生。</p><p>　　在普通管式組合泵的基礎(chǔ)上，結(jié)合了它的優(yōu)點(diǎn)，去掉了襯套，也減輕了泵的自身重量；</p><p>　　均采用了管螺紋連接，保證整個(gè)抽油泵的密封性。</p><p>　　2

29、氣液混抽泵的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　2.1氣液混抽泵的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　氣液抽油泵的結(jié)構(gòu)主要由上閥罩組成、泵筒、柱塞、下游動(dòng)閥罩總成、中空管組件固定閥總成等組成。具體結(jié)構(gòu)見下圖：</p><p>　　1—接箍; 2—上閥罩總成; 3—泵筒; 4—柱塞;</p><p>　　5—下游動(dòng)閥罩總成; 6

30、—中空管組件; 7—固定閥總成</p><p>　　圖2-1　氣液混抽泵結(jié)構(gòu)</p><p>　　2.2氣液混抽泵的工作原理</p><p>　　柱塞上行時(shí)，井底原油經(jīng)固定閥進(jìn)入下部油室，由于低壓和紊流，原油中氣體膨脹，分離氣泡上升至下部油室的頂部；而上一工作過程中存留于中間油室內(nèi)的原油所含的氣體處于受壓縮狀態(tài)，其氣-液比低于下部油室；當(dāng)柱塞脫離泵筒到達(dá)上止

31、點(diǎn)時(shí)，中、下油室連通，兩室混合液的氣-液比介于連通前兩室氣-液比之間，低于井底原油的氣-液比，因而使抽入的液體量增加。</p><p>　　柱塞下行時(shí)，固定閥關(guān)閉，上部油室中的氣體向上運(yùn)動(dòng)，柱塞繼續(xù)下行到一定位置，就有一部分液、氣體被封閉在中間油室內(nèi)；當(dāng)下部油室內(nèi)的液體壓力等于或略大于柱塞腔內(nèi)液體壓力時(shí)，游動(dòng)閥開啟，下部油室中的液體通過柱塞流向上部油室；柱塞接近下止點(diǎn)時(shí)，上部油室與中部油室連通，中部油室液體中被壓

32、縮的氣體逸出。直至下沖程結(jié)束，這樣便完成了一個(gè)抽汲過程。</p><p>　　當(dāng)柱塞又開始上行，上部油室與中部油室再次隔絕開時(shí)，中部油室中的液、氣體處于被壓縮狀態(tài)，且其內(nèi)氣體已有一部分逸出，中間油室內(nèi)的氣-液比較低。因此，當(dāng)柱塞繼續(xù)上行時(shí)，又可以使抽液量增加，從而保證將含氣原油正常地開采出來。</p><p>　　中空腔室的設(shè)置給泵內(nèi)氣體開辟了通道，而中空腔內(nèi)液體與下腔室氣體的交換，又增加

33、了泵筒內(nèi)液體的充滿系數(shù)，降低了泵內(nèi)的氣-液比，排除了氣體的干擾，提高了泵效，避免了氣鎖和液擊的發(fā)生。</p><p>　　3 氣液混抽泵的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1抽油泵總體尺寸計(jì)算</p><p>　　3.1.1油管直徑與泵徑的匹配</p><p>　　管式抽油泵要與油管連接，故油管直徑必須與抽油泵的泵型相匹配。</p>

34、<p>　　(1) 同一種泵型同一種規(guī)格的抽油泵可以與一種規(guī)格或者兩種規(guī)格的油管相匹配，其目的是在空間允許的范圍下提供較大的選擇余地。</p><p>　　(2) 因?yàn)楣苁奖檬遣迦胧焦?，油管?nèi)徑必須大于桿式泵最大外徑，反映為油管尺寸代號(hào)比泵徑尺寸代號(hào)前兩位數(shù)值要大。管式泵大部分也符合此規(guī)律，但有一部分（30-325TH等）油管尺寸代號(hào)反而小于泵徑尺寸代號(hào)的前兩位數(shù)值，說明此時(shí)柱塞直徑大于油管內(nèi)徑，柱

35、塞必須事先放在泵筒內(nèi)，用脫接器與抽油桿連接。</p><p>　　管式泵最大外徑受到套管內(nèi)徑的限制，我國(guó)常用的是套管，壁厚最厚的一種內(nèi)徑為，與它配的抽油泵最大外徑應(yīng)控制在，有時(shí)因作業(yè)需要應(yīng)留出更大的空隙。</p><p>　　3.1.2 抽油泵長(zhǎng)度</p><p>　　抽油泵長(zhǎng)度主要取決于泵筒長(zhǎng)度，它與沖程長(zhǎng)度有關(guān)，具體的說是柱塞長(zhǎng)度、沖程長(zhǎng)度、防沖距和加長(zhǎng)短節(jié)長(zhǎng)

36、度等決定。</p><p>　　推薦柱塞長(zhǎng)度和防沖距按表3-1選擇。</p><p>　　表3-1 推薦柱塞長(zhǎng)度和防沖距</p><p>　　此次設(shè)計(jì)柱塞長(zhǎng)度為1.2m，沖程長(zhǎng)度為4.0m，防沖距為0.6m，下泵深度為1500m，泵筒的總長(zhǎng)度為4.9m，抽油泵總長(zhǎng)為6.4m。</p><p>　　3.2 抽油泵的主要零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算&l

37、t;/p><p>　　因各種零件的結(jié)構(gòu)、作用和工況不同，設(shè)計(jì)計(jì)算的內(nèi)容也有區(qū)別。泵筒、柱塞等零件側(cè)重于強(qiáng)度、剛度的計(jì)算，而泵閥計(jì)算則側(cè)重與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　3.2.1 古德曼圖</p><p>　　石油機(jī)械疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，經(jīng)常利用古德曼圖（圖3-1），它是一張極限應(yīng)力圖。抽油泵是一種往復(fù)泵，各種零件所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，可借用古德曼圖進(jìn)行計(jì)算。<

38、/p><p>　　3.2.1.1 古德曼圖</p><p>　　金屬材料用古德曼圖 ，其橫坐標(biāo)是交變應(yīng)力的平均應(yīng)力，縱坐標(biāo)是最大應(yīng)力和最小應(yīng)力。一張完整的古德曼圖是凸八邊形構(gòu)成的封閉圖形。工作在封閉圖形范圍內(nèi)的零件其壽命可達(dá)到次循環(huán)以上，是安全的。</p><p>　　圖3-1 古德曼圖</p><p>　　3.2.1.2 實(shí)際耐久極限&l

39、t;/p><p>　　試件在周期應(yīng)力作用下，不發(fā)生循環(huán)破壞（循環(huán)破壞次數(shù)達(dá)到次）的最大應(yīng)力稱為耐久極限。耐久極限是通過表面光滑、直徑5 - 7mm圓柱形試件，在轉(zhuǎn)桿壽命試驗(yàn)機(jī)上試驗(yàn)獲得的。大量試驗(yàn)證明：對(duì)于黑色金屬和和部分有色金屬，耐久極限 與材料抗力強(qiáng)度存在一定關(guān)系，并于加載方式有關(guān)，即： </p><p><b>　?。?-1）</b></p>

40、<p>　　式中 ：—耐久極限，M Pa；</p><p>　　—材料強(qiáng)度極限，M Pa；</p><p>　　—加載方式系數(shù)，彎曲:, 軸向拉壓:，</p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)： 。</b></p><p>　　實(shí)際使用的零件與試樣有差異，工況與試驗(yàn)條件也不盡相同，應(yīng)將耐久極限根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整

41、，使之能適應(yīng)實(shí)際情況，調(diào)整后的數(shù)據(jù)稱為實(shí)際耐久極限。影響實(shí)際耐久極限的因素主要有偏載情況、直徑大小、工件表面質(zhì)量和介質(zhì)性質(zhì)等。</p><p><b>　　偏載系數(shù)（）</b></p><p>　　軸向拉壓，因偏心而產(chǎn)生不確定的彎曲，將影響實(shí)際耐久極限。對(duì)于抽油泵零件而言可取偏載系數(shù)。</p><p><b>　　直徑系數(shù)（）<

42、/b></p><p>　　抽油泵泵筒可?。骸?</p><p><b>　　工件表面系數(shù)</b></p><p>　　工件表面粗糙度對(duì)耐久極限有較大的影響，而且材料強(qiáng)度極限越大，影響越明顯。抽油泵零件表面大部分經(jīng)過機(jī)械加工，故推薦表面系數(shù)為：</p><p><b>　?。?-2）</b>

43、</p><p><b>　　腐蝕情況系數(shù)（）</b></p><p>　　一般取～，腐蝕情況越嚴(yán)重，系數(shù)越小，無腐蝕。</p><p><b>　　實(shí)際耐久極限</b></p><p>　　綜合比較，實(shí)際耐久極限為:</p><p><b>　　（3-3）<

44、/b></p><p>　　3.2.1.3 交變應(yīng)力</p><p>　　最小應(yīng)力min，最大應(yīng)力max，平均應(yīng)力m，應(yīng)力振幅a，應(yīng)力振程r ，它們之間的關(guān)系如下：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><

45、p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　3.2.1.4 應(yīng)力集中系數(shù)</p><p>　　對(duì)于抽油泵而言，大部分零件的危險(xiǎn)斷面在螺紋上，推薦按表3-2確定應(yīng)力集中系數(shù)。</p><p>　　表3-2 螺紋應(yīng)力集中系數(shù)</p><p>　　3.2.2 泵筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p>&l

46、t;p>　　泵筒是抽油泵的主要零件，柱塞在其內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽汲油液，它又是固定閥、泵筒接箍的支持件，因此加工難度較大。</p><p>　　3.2.2.1 對(duì)泵筒的性能要求</p><p>　　泵筒與柱塞形成一運(yùn)動(dòng)副，要保證柱塞運(yùn)轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)靈活無阻卡，且磨損均勻；</p><p>　　保證泵筒與柱塞之間有足夠的密封能力；</p><p&g

47、t;　　要有足夠的強(qiáng)度、剛度和疲勞強(qiáng)度，能適應(yīng)深抽需要；</p><p><b>　　要有較好的耐磨性；</b></p><p>　　要有較好的抗腐蝕能力。</p><p>　　3.2.2.2 泵筒的材料選擇</p><p>　　從井下介質(zhì)情況來看，主要存在的的固體顆粒和腐蝕性物質(zhì)，不同井中固體顆粒大小、含量和腐蝕性物

48、質(zhì)的化學(xué)成分、濃度都有變化，應(yīng)該根據(jù)不同介質(zhì)選擇相應(yīng)的泵筒材料。為了更好的發(fā)揮材料的使用性能，還應(yīng)該與采用的工藝結(jié)合起來，以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　制造泵筒的毛坯是精密鋼管（冷拔、冷軋無縫管）。這種毛坯尺寸精度高，表面質(zhì)量好，可以有效的控制加工余量。</p><p>　　泵筒摩擦表面強(qiáng)化工藝主要有碳氮共滲（或滲碳），氮化和鍍鉻等。各種泵筒材料與工藝對(duì)井下介質(zhì)的適應(yīng)能力，對(duì)

49、于常用幾種工藝滲（鍍）層厚度及硬度推薦數(shù)值見下表3-3: </p><p>　　表3-3 泵筒滲（鍍）層厚度及硬度</p><p>　　3.2.2.3 泵筒的技術(shù)要求</p><p>　　內(nèi)徑制造偏差為mm。</p><p><b>　　形位偏差</b></p><p>　　泵筒全長(zhǎng)內(nèi)內(nèi)徑變動(dòng)量

50、要求控制在制造公差內(nèi)，即最大為0.05mm。</p><p>　　內(nèi)孔圓柱度用綜合測(cè)量，基本尺寸為D的泵筒，用的綜合量規(guī)檢查時(shí)應(yīng)能通過。</p><p>　　內(nèi)孔表面粗糙度不大于Ra0.4。</p><p>　　滲（鍍）層厚度與硬度</p><p>　　對(duì)于常用幾種工藝滲層厚度即硬度推薦數(shù)值見表3-3。</p><p>

51、;　　3.2.2.4 泵筒強(qiáng)度計(jì)算 </p><p>　　按泵筒壁厚可以分為薄壁筒、中厚壁筒、厚壁筒和超厚壁筒。API規(guī)范中，薄壁筒=3.175mm，厚壁筒=6.35mm，超厚壁筒=8～12mm，而中厚壁筒的壁厚尺寸可有生產(chǎn)廠家自定，一般去=4.763mm。我們選擇厚壁筒的管式泵=6.35mm，由文獻(xiàn)[1]可知，泵筒的基本尺寸初定如圖3-2：</p><p>　　圖3-2 泵筒的基本尺寸&

52、lt;/p><p><b>　　材料選擇</b></p><p>　　由文獻(xiàn)[3，表4-6]，結(jié)合氣液抽油泵的工況，泵處于高硫化氫、二氧化碳和磨損的情況下，綜合考慮選擇鍍鎳的45# 碳素鋼泵筒（硬度為68HRC）。</p><p>　　危險(xiǎn)工況、危險(xiǎn)部位和危險(xiǎn)斷面</p><p>　　抽油泵在工作過程中，上下行程受力情況和危

53、險(xiǎn)部位如圖3-3：</p><p>　　上行程 下行程</p><p>　　圖3-3 抽油泵受力分析</p><p>　　無論在上行程或下行程均為危險(xiǎn)工況，上行程時(shí)泵筒危險(xiǎn)部位在柱塞上方，而下行程時(shí)泵筒在全長(zhǎng)內(nèi)均為危險(xiǎn)部位。</p><p>　　泵筒危險(xiǎn)斷面是兩端螺紋處，推薦螺紋處計(jì)算直徑為：</p>

54、<p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中 —— 螺紋處計(jì)算直徑，mm;</p><p>　　—— 螺紋螺紋大徑，mm；</p><p><b>　　—— 螺距，mm。</b></p><p>　　計(jì)算內(nèi)徑 </p>

55、;<p>　　螺紋危險(xiǎn)斷面處，承載面積的計(jì)算如下：</p><p>　　由于是厚壁筒，選擇外螺紋泵筒，</p><p><b>　　; </b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中 —— 危險(xiǎn)斷面承載面積，mm2；</p>&l

56、t;p>　　—— 計(jì)算內(nèi)經(jīng)，mm；</p><p>　　—— 計(jì)算外徑，mm。</p><p><b>　　載荷分析</b></p><p><b>　　筒內(nèi)、外壓力：</b></p><p>　　泵筒內(nèi)、外壓力是由井液造成的，其計(jì)算式為：</p><p><b&

57、gt;　?。?-9）</b></p><p>　　式中 —— 筒內(nèi)、外壓力，MPa；</p><p>　　—— 井液密度，kg／m3，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可取=103 kg／m3；</p><p>　　—— 下泵深度，m，要求1500 m；</p><p>　　—— 井口回壓，MPa，依實(shí)際情況確定，一般取 = 1.5～5 MPa，計(jì)算時(shí)

58、可取 = 2 MPa，故有</p><p>　　= 16.7 MPa</p><p><b>　　附加軸向載荷</b></p><p>　　附加軸向載荷包括泵筒組自重、尾管重量、井液浮力及柱塞和泵筒之間的摩擦力等。因泵筒組自重占軸向載荷的比例不大，可忽略不計(jì)；為安全起見，井液浮力不予考慮。故附加軸向載荷及應(yīng)力為</p><

59、p><b>　?。?-10）</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中 —— 附加軸向載荷，N；</p><p>　　—— 附加軸向載荷應(yīng)力，MPa；</p><p>　　W —— 尾管重量，kg，查文獻(xiàn)[3，表4-9]，在下泵1500m時(shí)，允許掛尾

60、管重量4223 kg；</p><p>　　—— 柱塞與泵筒之間的摩擦力，N，井液粘度不大，摩擦力可以忽略不計(jì)，故設(shè)計(jì)時(shí)按 = 0考慮。</p><p>　　= 41385.4 N </p><p><b>　　= </b></p><p>　　= 53.44 MPa </p><p><

61、b>　　應(yīng)力分析</b></p><p>　　對(duì)于泵筒上任一應(yīng)力元，它均受到三向應(yīng)力，軸向應(yīng)力切向應(yīng)力徑向應(yīng)力，則危險(xiǎn)點(diǎn)在泵筒內(nèi)徑處。</p><p>　　圖3-4 泵筒應(yīng)力分析圖</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　= 44／54</b>

62、;</p><p><b>　　= 0.81</b></p><p><b>　　許用應(yīng)力</b></p><p>　　泵筒一般用塑性材料制造，推薦許用應(yīng)力為：</p><p><b>　　（3-13）</b></p><p>　　式中 [] —— 許

63、用應(yīng)力，MPa；</p><p>　　———— 材料屈服極限，MPa，45# 碳素結(jié)構(gòu)鋼為353MPa；</p><p>　　n —— 安全系數(shù)，n = 1.2 ～ 1.6，一般管式泵可取n = 1.4 。</p><p>　　[] = 353 / 1.4</p><p>　　= 252.14 MPa</p><p>

64、;<b>　　強(qiáng)度條件</b></p><p>　　采用第四強(qiáng)度理論可較好的解決塑性材料三向應(yīng)力強(qiáng)度問題，根據(jù)第四強(qiáng)度理論其當(dāng)量應(yīng)力為</p><p>　　= （3-14）</p><p>　　管式泵的三向應(yīng)力大小見下表：</p><p>　　表3-4 抽油泵的應(yīng)力分析</p><p

65、><b>　　因此，</b></p><p><b>　　= </b></p><p>　　= 123.09 MPa</p><p>　　[] > , 滿足強(qiáng)度條件</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　

66、令 （3-16）</p><p><b>　　= 5.04</b></p><p>　　有 （3-17）</p><p>　　= （3-18）</p><p><b>　　= </b><

67、/p><p>　　= 48.89 MPa </p><p><b>　　最大下泵深度</b></p><p>　　當(dāng)附加軸向載荷Qc = 0 時(shí)，求得從強(qiáng)度出發(fā)的最大下泵深度，</p><p>　　= （3-19）</p><p>　　= （48.89 － 2 ）/ 9.

68、8×10-3</p><p><b>　　= 4784 m</b></p><p>　　> 1500 m，滿足條件</p><p><b>　　允許掛尾管重量</b></p><p>　　我們可以得出從強(qiáng)度出發(fā)某下泵深度H時(shí)允許加尾管重量W，</p><p&g

69、t;　　W1 =F = （3-20）</p><p><b>　　= </b></p><p>　　= 18781.09 kg</p><p><b>　　滿足假設(shè)條件。</b></p><p>　　3.2.2.5 泵筒疲勞強(qiáng)度計(jì)算</p><p><

70、;b>　　交變應(yīng)力</b></p><p>　　泵筒軸向載荷為（應(yīng)力為），最大軸向應(yīng)力是筒內(nèi)壓力形成的軸向應(yīng)力與最小軸向應(yīng)力之和，考慮應(yīng)力集中系數(shù)，故交變應(yīng)力為</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b&g

71、t;　　=1.91</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　=3.0</b></p><p><b>　　=160.32</b></p><p><b>　?。?-23）</b></p>

72、<p><b>　　=</b></p><p><b>　　=440.46</b></p><p><b>　?。?-24）</b></p><p><b>　　=0.5 </b></p><p><b>　　=140.07<

73、/b></p><p>　　= （3-25）</p><p><b>　　=1.91</b></p><p><b>　　=280.14</b></p><p>　　=0.5 （3-26）</p>

74、<p><b>　　=0.5</b></p><p><b>　　=300.39</b></p><p><b>　　古羅曼圖的應(yīng)用</b></p><p>　　泵筒用45號(hào)鋼，計(jì)算時(shí)所取數(shù)據(jù)為： ，，可取加載方式系數(shù)，偏載系數(shù)，直徑系數(shù)，表面系數(shù)腐蝕情況系數(shù)，應(yīng)力集中系數(shù)</p&g

75、t;<p>　　泵筒在井下時(shí)一般受拉，即，故它工作在古德曼圖的Ⅰ區(qū)或Ⅱ區(qū)，其分界處的平均應(yīng)力為為 </p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　=272.96 MPa </p><p>　　其中 （3-28）</p><p&g

76、t;　　泵筒的疲勞強(qiáng)度極限為</p><p><b>　?。?-29）</b></p><p>　　— 允許最大應(yīng)力振程</p><p><b>　　— 實(shí)際應(yīng)力振程</b></p><p><b>　　最大下泵深度</b></p><p>　　最大下泵

77、深度時(shí)，，故有 ，，，并有。</p><p>　　先假設(shè)工作在?區(qū)，由[3，表4-5]得 </p><p><b>　　2（－）==2，</b></p><p>　　有 （3-30）</p><p><b>　　=176

78、.5</b></p><p>　　顯然 < ，所以工作在Ⅱ區(qū)。</p><p><b>　　由于，，所以</b></p><p>　　= （3-31）</p><p><b>　　=</b></p><p><b&

79、gt;　　=4056 m</b></p><p>　　最大下泵深度應(yīng)是從強(qiáng)度出發(fā)所得和從疲勞出發(fā)所得之中的小者，所以最大下泵深度==4056 m</p><p><b>　　允許加尾管重量</b></p><p>　　計(jì)算與下泵深度H相應(yīng)的尾管重量W時(shí)，有=，，，。先假設(shè)工作在?區(qū)則 </p&

80、gt;<p>　　=3530.5×1.91×3×16.7</p><p>　　=305.15 MPa</p><p>　　= 1.91 × 3 × 16.7 = 95.69MPa</p><p>　　顯然，故工作在?區(qū)。此時(shí)有</p><p><b>　　==，<

81、/b></p><p><b>　　故 ， </b></p><p><b>　　（3-32）</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　= 6777kg</b></p><p>　　允許加

82、尾管重量應(yīng)是從強(qiáng)度出發(fā)所得與從疲勞出發(fā)所得中的小者，所以取=6777kg</p><p><b>　　泵筒壽命計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)抽油泵標(biāo)準(zhǔn)和推薦做法來選擇抽油泵，在一般情況下，泵筒具有足夠的強(qiáng)度、剛度和疲勞強(qiáng)度，通常泵筒的主要破壞形式是磨損和腐蝕。所以常用磨蝕的情況來估算泵筒壽命。</p><p>　　磨蝕速度 把單位時(shí)間

83、內(nèi)磨蝕量的總和稱為磨蝕速度，它與泵筒柱塞材料、表面強(qiáng)化工藝和井況有關(guān)，可以測(cè)定或憑經(jīng)驗(yàn)確定，一般情況下平均磨損速度小于0.01mm／1000h。</p><p><b>　　檢泵周期與壽命 </b></p><p>　　抽油泵使用壽命主要取決與泵筒，抽油泵經(jīng)過一段時(shí)間的使用后，間隙漏失量大增，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)使用的程度就需要檢泵。檢泵時(shí)有兩種情況，一是泵筒未達(dá)到磨蝕極限，仍

84、可繼續(xù)使用或經(jīng)珩磨圓整修復(fù)后繼續(xù)使用，即做一次檢泵工作，從下井到檢泵所經(jīng)歷的時(shí)間稱為檢泵周期。二是泵筒已達(dá)磨損極限，需要報(bào)廢，有條件時(shí)可重鍍修復(fù)，從該泵開始使用到報(bào)廢所應(yīng)力的時(shí)間稱為壽命。</p><p>　　設(shè)抽油泵經(jīng)過一個(gè)檢泵周期的使用，其磨蝕量為，則允許檢泵次數(shù)為 （3-33）</p><p>　　式中 ——泵筒磨蝕極限，mm；</p

85、><p>　　——每一檢泵周期泵筒磨蝕量，mm；</p><p>　　——每次修珩泵筒的珩量，mm；</p><p>　　n ——允許檢泵次數(shù)，應(yīng)取比計(jì)算結(jié)果略小的整數(shù)</p><p>　　對(duì)于小泵而言，一般n＞1，即可以使一個(gè)或多個(gè)檢泵周期；對(duì)于大泵而言，可能n＜1，即使用一個(gè)檢泵周期后泵筒將報(bào)廢。所以檢泵周期和壽命計(jì)算為 </p

86、><p>　　3.2.3 柱塞的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　柱塞是抽油泵重要零件，它與泵筒組成一個(gè)運(yùn)動(dòng)副，同時(shí)它又是游動(dòng)閥、柱塞上部閥罩等零部件的支持件。</p><p>　　3.2.3.1 對(duì)柱塞的性能要求</p><p>　　（1）柱塞的材料、強(qiáng)化工藝應(yīng)與泵筒構(gòu)成理想的匹配；</p><p>　　避免因電化學(xué)作

87、用而加快腐蝕、磨損和粘住，像鍍鎳泵筒不可配用鍍鎳柱塞等。</p><p>　　柱塞與泵筒的磨損速度相仿或柱塞略快些。</p><p>　　柱塞與泵筒表面摩擦系數(shù)以小些為佳。</p><p>　　（2）要有足夠的強(qiáng)度、剛度；</p><p>　?。?）要有較好的耐磨、抗腐蝕能力；</p><p>　　（4） 盡量減少液力

88、損失。</p><p>　　3.2.3.2 柱塞的材料選擇</p><p>　　柱塞的材料主要有碳素鋼、合金鋼、不銹鋼和有色金屬等，常用的是碳素鋼。柱塞表面強(qiáng)化工藝主要是金屬噴焊和鍍鉻，由于噴焊層在厚度，結(jié)合強(qiáng)度、耐磨、抗腐蝕和易形成油膜等方面都優(yōu)于鍍鉻，且與共滲泵筒，鍍鉻、鍍鎳泵筒都能構(gòu)成良好的匹配，使用較廣。依據(jù)文獻(xiàn) [3，表4-11] 柱塞材料的選擇，結(jié)合泵的工作條件為含氣量較高的

89、油井，初選含有高硫化氫、二氧化碳和磨損工況下作金屬噴焊處理的45 #碳素鋼材料。</p><p>　　由于泵筒的內(nèi)徑為44 mm，根據(jù)文獻(xiàn) [1]，柱塞的基本尺寸初步設(shè)計(jì)為</p><p>　　圖3-5 柱塞的基本尺寸</p><p>　　3.2.3.3 柱塞強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　查文獻(xiàn) [3，表4-3]，推薦的柱塞長(zhǎng)度和防沖距&l

90、t;/p><p><b>　　危險(xiǎn)斷面</b></p><p>　　推薦的內(nèi)螺紋計(jì)算直徑：</p><p><b>　　（3-34）</b></p><p><b>　　= 38 mm</b></p><p><b>　?。?-35）</b

91、></p><p><b>　　= 36 mm</b></p><p>　　內(nèi)螺紋柱塞的危險(xiǎn)斷面在螺紋處，危險(xiǎn)斷面面積F為：</p><p><b>　?。?-36）</b></p><p>　　= 640 mm2</p><p><b>　　推薦柱塞內(nèi)

92、孔直徑：</b></p><p><b>　?。?-37）</b></p><p><b>　　= 26 mm</b></p><p><b>　　交變載荷及應(yīng)力</b></p><p>　　柱塞最大載荷發(fā)生在柱塞上行程，可以用下式估算：</p>

93、<p><b>　　（3-38）</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　?。?-39）</b></p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　= 20.9 MPa</p>

94、<p><b>　　許用應(yīng)力：</b></p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　式中 —— 許用應(yīng)力，MPa；</p><p>　　—— 材料屈服極限，MPa；</p><p>　　n —— 安全系數(shù)，n=1.2 ~ 1.6，取1.4 。</p&g

95、t;<p>　　= 353 / 1.4</p><p><b>　　= 252.14</b></p><p><b>　　，安全。</b></p><p>　　3.2.4 泵閥的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　泵閥由閥球與閥座組成，是抽油泵重要組件和易損件。它對(duì)抽油泵的泵效與工作可靠性

96、有很大的影響。</p><p>　　3.2.4.1 對(duì)泵閥的性能要求</p><p>　　有良好的密封性能，以保證抽油泵在各種工況下正常工作；</p><p>　　有良好的密封穩(wěn)定性，使球閥及時(shí)在異常力作用下仍能工作；</p><p>　　閥球啟閉靈活、迅速，不得有阻滯現(xiàn)象，更不允許卡死；</p><p>　　閥座孔

97、面積較大，入口處阻力較??；</p><p>　　閥球開啟瞬間的過流面積較大，提高進(jìn)油效能；</p><p>　　對(duì)閥座口上沉積物有較強(qiáng)的沖刷能力，保證工作可靠；</p><p>　　有較好的耐磨性能，較強(qiáng)的抗腐蝕能力和較大的密度。</p><p>　　上述性能要求與泵閥材料、結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以泵閥設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、選材和表面硬化工藝設(shè)計(jì)。&

98、lt;/p><p>　　3.2.4.2 泵閥的材料選擇</p><p>　　根據(jù)工況，查文獻(xiàn)[3，表4-13]，選擇鎢鈷鉻合金材料的閥球和閥座，它有較好的耐磨性和抗腐蝕性，工藝性較好，成本低廉，是國(guó)內(nèi)較受歡迎的材料。</p><p>　　3.2.4.3 泵閥的技術(shù)要求</p><p>　　閥球直徑制造偏差為。</p><p

99、><b>　　圓度偏差</b></p><p>　　< 50 圓度偏差<1.5</p><p>　　> 50 圓度偏差<2</p><p>　　表面粗糙度Ra0.4。</p><p>　　閥表面兩端面平行度0.025mm，表面粗糙度Ra0.8；密封面研前粗糙度Ra0.4。</p&g

100、t;<p>　　閥球應(yīng)與座進(jìn)行真空度實(shí)驗(yàn)，有兩種試驗(yàn)方法。</p><p><b>　　l）常規(guī)實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　真空度高于0.085Mpa，5秒鐘內(nèi)真空度不下降。</p><p><b>　　2）判別實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　真空度高于0.085Mpa，觀察

101、真空度下降速度，小于5kPa/min為合格品，小于3kPa/min為優(yōu)質(zhì)品，真空度下降速度越小越好。</p><p>　　球與座應(yīng)達(dá)到互換要求。</p><p>　　3.2.4.4 泵閥的計(jì)算</p><p><b>　　閥球</b></p><p>　　游動(dòng)閥球直徑的選擇：</p><p>&

102、lt;b>　?。?-42）</b></p><p>　　= 27.2 mm</p><p>　　查文獻(xiàn)[3，表4-15] 閥球直徑規(guī)格，取= 28.575 mm。</p><p><b>　　固定閥球直徑選擇：</b></p><p>　　固定閥球直徑應(yīng)該根據(jù)結(jié)構(gòu)空間選擇，一般比游動(dòng)閥球大0 ～ 2

103、檔，參照文獻(xiàn)[1]中固定閥球的設(shè)計(jì)尺寸要求，我們選擇 38.1 mm。</p><p><b>　　閥座</b></p><p><b>　　閥座口結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　閥座的材料為鎢鈷鉻合金，則選擇帶維護(hù)式的比較好。</p><p>　　圖3-6 帶護(hù)錐式閥口簡(jiǎn)圖</p>

104、<p><b>　　閥座錐角的選擇</b></p><p>　　常用閥座錐角取值范圍為。從閥座口過流面積的大小、密封性能的優(yōu)劣、泵閥啟閉的靈活程度、密封穩(wěn)定性的好壞和始啟瞬間過流面積的大小等角度綜合考慮，的理想取值范圍為。取推薦值= 。</p><p><b>　　閥座外形結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　由

105、于扁平型是最常用的一種，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。如果適當(dāng)減少它與閥罩的接觸面積，可以較強(qiáng)的密封能力。故選擇扁平型。</p><p>　　圖3-7 閥座基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　泵閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算如下表：</p><p>　　表3-5 泵閥的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　3.2.5 閥罩的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p>&

106、lt;p>　　閥座是對(duì)抽油泵泵效有明顯影響的零件。由于閥罩所處的空間較小，要求結(jié)構(gòu)緊湊，這給設(shè)計(jì)帶來一定困難，所以閥罩設(shè)計(jì)著重于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　3.2.5.1 對(duì)閥罩的性能要求</p><p>　　（1）有良好的導(dǎo)向性能，減少球在球室內(nèi)飄忽，提高抽油泵充滿系數(shù)；</p><p>　　（2）有適度的流道面積，減少液力損失；</p>

107、;<p>　?。?）合理的閥球回跳高度；</p><p>　?。?）有足夠的強(qiáng)度、適當(dāng)?shù)挠捕扰c耐磨性，良好的抗腐蝕能力。</p><p>　　3.2.5.2 閥罩的材料</p><p>　　閥罩一般用碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼等材料制造，組合型閥罩的芯子也有用耐磨合金制造。</p><p>　　熱處理用調(diào)質(zhì)工藝，硬度HB229—

108、269。</p><p>　　槽型球室型閉式閥罩，它是一種整體結(jié)構(gòu)的閉式閥罩。選用球室內(nèi)有四條圓弧狀凹直槽，形成主要的液體流道。并選用鉆與直槽相應(yīng)的直孔出油孔。這種槽型球室型閉式閥罩的特點(diǎn)是：</p><p>　?。?）有良好的導(dǎo)向性能，閥球的飄忽量很小，相對(duì)飄忽量四槽為0.05。</p><p>　?。?）四槽球室型實(shí)際流道面積比為0.15—0.19。</p

109、><p>　?。?）井液自下向上流過斜槽時(shí)，液體對(duì)球閥有一個(gè)向下的分力，使閥球不會(huì)緊靠在球室頂端，這樣不但增加了出油孔面積，而且當(dāng)柱塞反方向時(shí)，此分力促使閥球迅速下落，減少入座泵效損失。</p><p>　　圖3-8 槽型球室斷面 圖3-9 流道面積析</p><p>　　綜上，上游動(dòng)閥罩選擇開口閥罩，下游動(dòng)閥罩選擇四槽型球

110、室的閉式閥罩，固定閥罩選擇倒壇形的閉式閥罩，材料選擇45# 鍍鎳碳素鋼，熱處理工藝使用調(diào)質(zhì)，硬度為HB229 ~ 269。</p><p>　　3.2.5.3 閥罩主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇</p><p>　　游動(dòng)閥閥罩主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇：</p><p>　　圖3-10 游動(dòng)閥閥罩</p><p><b>　　導(dǎo)向直徑D1</b&

111、gt;</p><p><b>　?。?-43）</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　閥罩外徑D2</b></p><p><b>　?。?-44）</b></p><p>　　式中 ———

112、 泵徑，mm。</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　溝槽銑刀直徑d</b></p><p><b>　?。?-45）</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b&g

113、t;　　導(dǎo)向筋寬度c</b></p><p><b>　?。?-46）</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　（3-47）</b></p><p><b>　?。?-48）</b></p>

114、<p>　　，可以保證閥罩有較長(zhǎng)的使用壽命。</p><p>　　固定閥閥罩主要結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇：</p><p>　　圖3-11 固定閥閥罩</p><p><b>　　導(dǎo)向直徑</b></p><p><b>　　（3-49）</b></p><p><b&g

115、t;　　mm</b></p><p><b>　　閥罩外徑D2</b></p><p><b>　?。?-50）</b></p><p>　　式中 ——— 泵筒外徑，mm。</p><p><b>　　mm</b></p><p><b

116、>　　出油孔直徑d</b></p><p><b>　?。?-51）</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　出油孔分布直徑</b></p><p><b>　?。?-52）</b></p>

117、;<p><b>　　mm</b></p><p>　　固定閥罩的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)均采用行業(yè)推薦數(shù)值，因此不必核算，可以保證有較長(zhǎng)的使用壽命。</p><p>　　3.2.6 中空管的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p>　　中空管也是氣液抽油泵的主要零件之一，它和泵筒共同組合成中空管組件，為抽油過程中氣體的流動(dòng)開辟了空間，以實(shí)現(xiàn)氣液混抽的目的。

118、它裝配在泵筒外邊，相當(dāng)于外泵筒，因此需要按泵筒的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.2.6.1 對(duì)中空管的性能要求</p><p>　　保證與泵筒之間有足夠的密封能力；</p><p>　　要有足夠的強(qiáng)度、剛度和疲勞強(qiáng)度，能適應(yīng)深抽需要；</p><p>　　要有較好的抗腐蝕能力。</p><p>　　3.2.6

119、.2 中空管的材料選擇</p><p>　　從井下介質(zhì)情況來看，主要存在的的固體顆粒和腐蝕性物質(zhì)，不同井中固體顆粒大小、含量和腐蝕性物質(zhì)的化學(xué)成分、濃度都有變化，應(yīng)該根據(jù)不同介質(zhì)選擇相應(yīng)的泵筒材料。為了更好的發(fā)揮材料的使用性能，還應(yīng)該與采用的工藝結(jié)合起來，以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　制造中空管的毛坯是精密鋼管（冷拔、冷軋無縫管）。這種毛坯尺寸精度高，表面質(zhì)量好，可以有效的

120、控制加工余量。本設(shè)計(jì)采用鍍鎳。</p><p>　　由已知條件，中空管的基本尺寸初定如圖3-2：</p><p>　　圖3-12 中空管基本尺寸</p><p>　　3.2.6.3 中空管的強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　由以下公式初步確定中空管壁厚：</p><p><b>　?。?-53）</b&

121、gt;</p><p>　　式中 ——壁厚，mm；</p><p>　　——焊接系數(shù)，無焊接；</p><p>　　——管內(nèi)最大工作壓力，MPa；</p><p>　　——中空管內(nèi)徑，mm；</p><p>　　——考慮鑄造偏心及腐蝕所留的裕量，一般取3～8mm；</p><p>　　——材料

122、的許用應(yīng)力，若按抗拉強(qiáng)度取，安全系數(shù)應(yīng)大于4；按屈服強(qiáng)度取，安全系數(shù)取2～3，即一般碳素鋼許用應(yīng)力為1300～1500。</p><p><b>　　= 4.25 mm</b></p><p>　　3.2.6.4 中空管的強(qiáng)度校核</p><p>　　在整個(gè)抽油過程中，它是裝配在泵筒上的，是固定的，僅承受內(nèi)脹和擠壓力，因此只需要對(duì)它的強(qiáng)度進(jìn)行

123、校核即可。</p><p><b>　?。?-54）</b></p><p>　　式中 符號(hào)的意義同式3-50。</p><p><b>　　= 522.7 </b></p><p>　　< ，滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.3 泵的排量計(jì)算</p>

124、;<p>　　當(dāng)抽油泵柱塞向上移動(dòng)一個(gè)有效沖程長(zhǎng)度時(shí)，排出的液體體積為</p><p><b>　?。?-55）</b></p><p>　　當(dāng)抽油泵柱塞向下移動(dòng)同樣值時(shí)，排出液體體積為</p><p><b>　　（3-56）</b></p><p>　　所以，在柱塞上下兩個(gè)沖程中，

125、抽油泵排出的液體體積等于</p><p><b>　?。?-57）</b></p><p>　　抽油泵的每日排液量為</p><p><b>　　（3-58）</b></p><p>　　柱塞的沖程是4.00米，按沖次10次/分，充滿系數(shù)n=1計(jì)算，</p><p><

126、b>　?。?-59）</b></p><p><b>　　4 結(jié) 論</b></p><p>　　基于抽油泵原理簡(jiǎn)單、可靠耐用、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在石油工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。因而抽油泵的設(shè)計(jì)研究也得到了大家的廣泛關(guān)注，各種新產(chǎn)品層出不群。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的氣液抽油泵主要通過對(duì)普通抽油泵的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，已達(dá)到防氣、

127、抽油的目的。首先添加了上、下游動(dòng)閥，通過和固定閥共同作用，控制泵筒內(nèi)的油-氣比，來實(shí)現(xiàn)正常抽油。還在泵筒上開有小孔，為排除氣體對(duì)抽油的干擾提供了通道；并在泵筒外邊添加了中空管，保證了整個(gè)泵筒的密封性，也為油和氣的分離提供了場(chǎng)所。整個(gè)泵的結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，方便加工和使用。</p><p>　　目前，我國(guó)油田的大多數(shù)油井都存在著含氣量大，氣液共存的狀況。在使用普通的泵抽油時(shí)，容易形成氣鎖。一旦發(fā)生氣鎖，抽油泵將無法正常