抽油泵的結(jié)構(gòu)和類型

1、1.抽油泵的結(jié)構(gòu)和類型抽油泵的結(jié)構(gòu)和類型1.1 抽油泵的基本結(jié)構(gòu)抽油泵的基本結(jié)構(gòu)u抽油泵實(shí)際上相當(dāng)于單缸單作用柱塞泵的水力部分，抽油泵實(shí)際上相當(dāng)于單缸單作用柱塞泵的水力部分，主要由泵筒、柱塞和泵閥組成，典型的抽油泵結(jié)構(gòu)如主要由泵筒、柱塞和泵閥組成，典型的抽油泵結(jié)構(gòu)如下下圖圖所示。所示。 第第3節(jié)節(jié) 抽油泵抽油泵 1.2 抽油泵的基本類型抽油泵的基本類型u抽油泵的基本類型可分為兩類：管式泵和桿式泵。二抽油泵的基本類型可分為兩類：管式泵和桿式泵。二者的主要區(qū)別在于泵筒的固定方式不同。者的主要區(qū)別在于泵筒的固定方式不同。u管式泵（如下圖管式泵（如下圖a所示）的泵筒通過接箍固定在油管所示）的泵筒通過接

2、箍固定在油管串的最下部，隨油管一起下入井內(nèi)；桿式泵（如下圖串的最下部，隨油管一起下入井內(nèi)；桿式泵（如下圖b、c所示）的特點(diǎn)是整個(gè)泵作成一體，接在抽油桿柱所示）的特點(diǎn)是整個(gè)泵作成一體，接在抽油桿柱下端，隨抽油桿一起下入井內(nèi)，然后用固定裝置固定下端，隨抽油桿一起下入井內(nèi)，然后用固定裝置固定在油管中。桿式泵有兩種基本結(jié)構(gòu)：定筒式（圖在油管中。桿式泵有兩種基本結(jié)構(gòu)：定筒式（圖b）和動(dòng)筒式（圖和動(dòng)筒式（圖c）。定筒式泵工作時(shí)泵筒固定，柱塞）。定筒式泵工作時(shí)泵筒固定，柱塞作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵筒在油管內(nèi)一般用卡簧和支承環(huán)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵筒在油管內(nèi)一般用卡簧和支承環(huán)固定。動(dòng)筒式泵工作時(shí)泵筒作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而柱

3、塞固定。動(dòng)筒式泵工作時(shí)泵筒作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而柱塞則固定在油管下端的錐座上。則固定在油管下端的錐座上。 (b) (c) (a) u管式泵與桿式泵相比，結(jié)構(gòu)簡單，且由于泵的外廓尺管式泵與桿式泵相比，結(jié)構(gòu)簡單，且由于泵的外廓尺寸不受油管內(nèi)徑限制，柱塞直徑可以作得較大，因此寸不受油管內(nèi)徑限制，柱塞直徑可以作得較大，因此排量較大；但修井作業(yè)時(shí)只有將抽油桿和油管一起起排量較大；但修井作業(yè)時(shí)只有將抽油桿和油管一起起到地面，才能將整個(gè)油泵起出。桿式泵檢泵很方便，到地面，才能將整個(gè)油泵起出。桿式泵檢泵很方便，只要起出抽油桿即可將泵一起取出，節(jié)省起下作業(yè)時(shí)只要起出抽油桿即可將泵一起取出，節(jié)省起下作業(yè)時(shí)間，減少油管

4、螺紋的磨損，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，間，減少油管螺紋的磨損，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，柱塞直徑小，排量低。因此，一般在深井、低產(chǎn)井常柱塞直徑小，排量低。因此，一般在深井、低產(chǎn)井常用桿式泵，淺井、高產(chǎn)井往往采用管式泵。用桿式泵，淺井、高產(chǎn)井往往采用管式泵。 1.3 抽油泵的基本參數(shù)抽油泵的基本參數(shù)u表征抽油泵技術(shù)性能的參數(shù)主要為（表征抽油泵技術(shù)性能的參數(shù)主要為（SY-5059-91）泵徑：指抽油泵柱塞的公稱直徑，泵徑：指抽油泵柱塞的公稱直徑，mm。柱塞長度：指泵柱塞的名義長度，柱塞長度：指泵柱塞的名義長度，m。泵筒長度：泵筒上下接箍之間的長度，泵筒長度：泵筒上下接箍之間的長度，m。加長短節(jié)長度：泵

5、筒上下所配加長短節(jié)的長度，加長短節(jié)長度：泵筒上下所配加長短節(jié)的長度，m。2抽油泵的排量抽油泵的排量u抽油泵實(shí)際上是一個(gè)單缸單作用立式柱塞泵，其理論排抽油泵實(shí)際上是一個(gè)單缸單作用立式柱塞泵，其理論排量為：量為： QT=1440FSn u地面實(shí)際得到的液體排量與理論排量有較大的差別，這地面實(shí)際得到的液體排量與理論排量有較大的差別，這主要是由四個(gè)因素引起的，這四個(gè)因素為：抽油桿柱和主要是由四個(gè)因素引起的，這四個(gè)因素為：抽油桿柱和油管串在載荷作用下的彈性變形使柱塞的有效沖程油管串在載荷作用下的彈性變形使柱塞的有效沖程p小小于懸點(diǎn)沖程；柱塞與泵筒之間存在漏失（軟柱塞除外）于懸點(diǎn)沖程；柱塞與泵筒之間存在漏

6、失（軟柱塞除外）及泵閥的滯后引起的漏失；自由氣的影響；液體降溫后及泵閥的滯后引起的漏失；自由氣的影響；液體降溫后的收縮。這些影響因素通常用泵效表示。的收縮。這些影響因素通常用泵效表示。u實(shí)際抽油泵排量為實(shí)際抽油泵排量為=BQT 3抽油泵的泵效抽油泵的泵效u抽油泵實(shí)際排量小于理論排量，二者的比值實(shí)際上是泵抽油泵實(shí)際排量小于理論排量，二者的比值實(shí)際上是泵的排量系數(shù)，在采油工程中通稱為泵效。抽油泵的泵效的排量系數(shù)，在采油工程中通稱為泵效。抽油泵的泵效主要受四個(gè)因素的影響，可表示為：主要受四個(gè)因素的影響，可表示為： B=scqVu其中其中s是沖程損失的影響；是沖程損失的影響；q表示漏失的影響；表示漏失

7、的影響； c 是氣是氣體的影響；體的影響；V為液體降溫收縮的影響。為液體降溫收縮的影響。 第第4 4節(jié)節(jié) 抽油桿抽油桿 1. 概概 述述u抽油桿是有桿抽油設(shè)備的重要部件，它將地面抽油機(jī)的抽油桿是有桿抽油設(shè)備的重要部件，它將地面抽油機(jī)的能量傳到井下，帶動(dòng)井下泵工作，抽油桿的強(qiáng)度決定了能量傳到井下，帶動(dòng)井下泵工作，抽油桿的強(qiáng)度決定了整套抽油設(shè)備的下泵深度和排量。整套抽油設(shè)備的下泵深度和排量。1.1 抽油桿的結(jié)構(gòu)、材料抽油桿的結(jié)構(gòu)、材料 u普通抽油桿，其桿體是實(shí)心圓形斷面的鋼桿，兩端為帶普通抽油桿，其桿體是實(shí)心圓形斷面的鋼桿，兩端為帶外螺紋的接頭和扳手方頸等構(gòu)成的桿頭。桿與桿之間通外螺紋的接頭和扳手

8、方頸等構(gòu)成的桿頭。桿與桿之間通過接箍連接。過接箍連接。GB7229-87抽油桿及其接箍抽油桿及其接箍 規(guī)定，抽規(guī)定，抽油桿的桿體直徑分為油桿的桿體直徑分為13、16、19、22、25、29mm等級(jí)等級(jí)別，長度為別，長度為7.62m和和8m。抽油桿所用材料分為、。抽油桿所用材料分為、三個(gè)等級(jí)（見表三個(gè)等級(jí)（見表4-6）。）。 1.2 幾種新型抽油桿幾種新型抽油桿1.2.1 玻璃纖維抽油桿玻璃纖維抽油桿u玻璃纖維抽油桿是由玻璃纖維桿體和兩端帶外螺紋及扳玻璃纖維抽油桿是由玻璃纖維桿體和兩端帶外螺紋及扳手方的鋼接頭組合而成。鋼接頭是利用特殊的粘接工藝手方的鋼接頭組合而成。鋼接頭是利用特殊的粘接工藝與桿

9、體連接在一起的。與桿體連接在一起的。u玻璃纖維抽油桿的特點(diǎn)是：重量輕，其密度不到鋼材密玻璃纖維抽油桿的特點(diǎn)是：重量輕，其密度不到鋼材密度的度的1/3，可以大大降低抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，減少能量的，可以大大降低抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，減少能量的消耗；彈性模量小，比鋼材小接近一倍，合理選擇沖次消耗；彈性模量小，比鋼材小接近一倍，合理選擇沖次可使抽油泵柱塞超沖程工作，提高有效沖程長度，增加可使抽油泵柱塞超沖程工作，提高有效沖程長度，增加產(chǎn)量；抗腐蝕性能好，使用壽命長，但玻璃纖維抽油桿產(chǎn)量；抗腐蝕性能好，使用壽命長，但玻璃纖維抽油桿不能承受壓縮載荷，只能用作油井上部桿柱，并且不適不能承受壓縮載荷，只能用作油井上

10、部桿柱，并且不適宜大斜度井和井眼急劇變化的井段。另外，使用溫度不宜大斜度井和井眼急劇變化的井段。另外，使用溫度不能超過能超過163。 1.2.2 空心抽油桿空心抽油桿u空心抽油桿是以鋼管為本體，利用摩擦焊接技術(shù)將帶外空心抽油桿是以鋼管為本體，利用摩擦焊接技術(shù)將帶外螺紋和內(nèi)螺紋的接頭分別連接在兩端，不須用接箍連接，螺紋和內(nèi)螺紋的接頭分別連接在兩端，不須用接箍連接，與桿上的內(nèi)外螺紋連接成管柱。與桿上的內(nèi)外螺紋連接成管柱。u這種抽油桿除與普通抽油桿一樣可作為傳動(dòng)件外，還可這種抽油桿除與普通抽油桿一樣可作為傳動(dòng)件外，還可以從管的內(nèi)通徑向井下注入破乳劑、稀釋劑、防腐劑、以從管的內(nèi)通徑向井下注入破乳劑、稀

11、釋劑、防腐劑、熱油等，以降低原油粘度，控制油井結(jié)蠟，特別適應(yīng)于熱油等，以降低原油粘度，控制油井結(jié)蠟，特別適應(yīng)于稠油井和結(jié)蠟井的開采。空心抽油桿與無管泵配套使用，稠油井和結(jié)蠟井的開采。空心抽油桿與無管泵配套使用，使原油從其內(nèi)孔流到井口，既起抽油桿作用，又起油管使原油從其內(nèi)孔流到井口，既起抽油桿作用，又起油管作用。由于空心抽油桿抗扭能力比普通抽油桿強(qiáng)，適用作用。由于空心抽油桿抗扭能力比普通抽油桿強(qiáng)，適用于驅(qū)動(dòng)井下螺桿泵。于驅(qū)動(dòng)井下螺桿泵。1.2.3 連續(xù)抽油桿連續(xù)抽油桿u這種抽油桿用連續(xù)的圓鋼制成，沒有接箍，卷繞在一個(gè)這種抽油桿用連續(xù)的圓鋼制成，沒有接箍，卷繞在一個(gè)大滾筒上。大滾筒上。u連續(xù)抽油桿

12、的主要優(yōu)點(diǎn)是：沒有接箍，大大降低了抽油連續(xù)抽油桿的主要優(yōu)點(diǎn)是：沒有接箍，大大降低了抽油桿柱的失效率，因?yàn)槌橛蜅U柱失效的桿柱的失效率，因?yàn)槌橛蜅U柱失效的6580是由于是由于螺紋連接失效造成的；可減小對(duì)油管的磨損；可降低抽螺紋連接失效造成的；可減小對(duì)油管的磨損；可降低抽油桿的工作應(yīng)力，這是由于沒有接箍和頭部鐓粗部分，油桿的工作應(yīng)力，這是由于沒有接箍和頭部鐓粗部分，一般情況比相應(yīng)的普通抽油桿柱減輕一般情況比相應(yīng)的普通抽油桿柱減輕8%10%的重量；的重量；可減輕修井作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率；由于沒有可減輕修井作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率；由于沒有接箍，減少了井液在油管內(nèi)的流動(dòng)阻力。接箍，減少了井液

13、在油管內(nèi)的流動(dòng)阻力。u連續(xù)抽油桿存在的主要問題是：由于裝連續(xù)抽油桿的大連續(xù)抽油桿存在的主要問題是：由于裝連續(xù)抽油桿的大滾筒直徑太大，運(yùn)輸時(shí)有一定的困難；制造質(zhì)量要求高，滾筒直徑太大，運(yùn)輸時(shí)有一定的困難；制造質(zhì)量要求高，成本較高。成本較高。2. 抽油桿柱的失效抽油桿柱的失效u抽油桿柱在工作時(shí)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)抽油桿柱在工作時(shí)作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，其工作條件相當(dāng)惡劣。抽油桿柱失效是有桿抽油系統(tǒng)，其工作條件相當(dāng)惡劣。抽油桿柱失效是有桿抽油系統(tǒng)主要失效形式之一。抽油桿柱失效的原因主要有以系統(tǒng)主要失效形式之一。抽油桿柱失效的原因主要有以下幾個(gè)方面：下幾個(gè)方面：2.1腐蝕疲勞

14、破壞腐蝕疲勞破壞u抽油桿柱在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，周期性地承受和卸掉井液液柱抽油桿柱在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，周期性地承受和卸掉井液液柱的重量加上桿柱本身的重量，使其受到不對(duì)稱的循環(huán)載的重量加上桿柱本身的重量，使其受到不對(duì)稱的循環(huán)載荷。上部桿柱在拉荷。上部桿柱在拉拉應(yīng)力循環(huán)下工作，下部桿柱處于拉應(yīng)力循環(huán)下工作，下部桿柱處于拉拉壓應(yīng)力循環(huán)之下。在循環(huán)應(yīng)力作用下，抽油桿柱易壓應(yīng)力循環(huán)之下。在循環(huán)應(yīng)力作用下，抽油桿柱易產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋的不斷擴(kuò)展最終導(dǎo)致桿體斷裂。產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋的不斷擴(kuò)展最終導(dǎo)致桿體斷裂。u絕大多數(shù)油井的井液都含有絕大多數(shù)油井的井液都含有NaCl，O2成成H2S等腐蝕介等腐蝕介質(zhì)。處于脈動(dòng)應(yīng)力作用下的

15、抽油桿柱，在腐蝕環(huán)境中，質(zhì)。處于脈動(dòng)應(yīng)力作用下的抽油桿柱，在腐蝕環(huán)境中，應(yīng)力疲勞極限大幅度下降，加速了抽油桿柱的疲勞斷裂，應(yīng)力疲勞極限大幅度下降，加速了抽油桿柱的疲勞斷裂，所以抽油桿桿體斷裂失效主要是腐蝕疲勞失效。所以抽油桿桿體斷裂失效主要是腐蝕疲勞失效。2.2 磨損和機(jī)械損傷磨損和機(jī)械損傷u抽油桿柱在油管中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油桿的某些部位抽油桿柱在油管中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，抽油桿的某些部位會(huì)與油管壁接觸，從而被磨損，當(dāng)磨損到一定程度，會(huì)與油管壁接觸，從而被磨損，當(dāng)磨損到一定程度，其斷面不足以承受所受的載荷時(shí)，發(fā)生斷裂。另外，其斷面不足以承受所受的載荷時(shí)，發(fā)生斷裂。另外，在起下抽油桿操作中或運(yùn)輸過程中，有時(shí)會(huì)在抽油桿在起下抽油桿操作中或運(yùn)輸過程中，有時(shí)會(huì)在抽油桿表面留下機(jī)械傷痕。這種有表面?zhèn)鄣某橛蜅U，在井表面留下機(jī)械傷痕。這種有表面?zhèn)鄣某橛蜅U，在井下腐蝕環(huán)境中和交變載荷作用下，傷痕一般會(huì)成為疲下腐蝕環(huán)境中和交變載荷作用下，傷痕一般會(huì)成為疲勞裂紋的起源，結(jié)果加速了抽油桿的腐蝕疲勞破壞。勞裂紋的起源，結(jié)果加速了抽油桿的腐蝕疲勞破壞。2.3 脫、滑扣脫、滑扣u抽油桿柱在下行時(shí)，下部會(huì)受到下行阻力，