CN103527458A - 一种柱塞泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柱塞泵。本发明的技术方案要点为：一种柱塞泵，包括泵筒、柱塞和阀，所述的泵筒外侧设有环形外筒，泵筒的上接头与外筒之间设有桥接过液孔，在泵筒的下部设有排油阀，通过排油阀实现泵筒和外筒的连通，在外筒的下部设有进液阀，通过进液阀实现外筒与进液口的连通。本发明将井内液柱压力有效地转移到油管悬挂器处，从而降低了悬点静载荷及管杆上下冲程中交变应力变化幅度大、抽油机悬点载荷变化幅度大、冲程损失大、断脱故障率高和泵漏失量大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及抽油泵技术领域，具体涉及一种柱塞泵。
背景技术
目前常见的柱塞泵的结构主要由泵筒、空心柱塞和阀三部分组成。其工作过程是：柱塞在泵筒内往复运动，在柱塞上行时，游动阀受油管液柱压力作用关闭，柱塞上行使泵腔内压力降低，固定阀在油套环空液柱压力下开启，井液吸入泵筒内同时排液出井；在柱塞下行时，压缩进入泵腔内的液体，使固定阀被关闭，游动阀被顶开，泵腔内的液体通过空心柱塞被置换到游动阀上部并进入油管，等待下次工作循环。
现有的柱塞泵在工作过程中存在以下弊端：
一是：上下行载荷变化大。普通柱塞泵在工作过程中的载荷变化是：当柱塞上行程时，悬点处的载荷等于抽油杆柱重+液柱重+动载荷；当柱塞下行程时，悬点处的载荷等于抽油杆在液体中的重量+动载荷。以38mm的泵，泵深2000m为例，其上行程的总载荷一般为8和左右，而下行程载荷一般仅有4t左右，载荷变化幅度为100%。
二是：大载荷导致柱塞有效冲程下降，光杆冲程损失大。现有的柱塞泵由于上下行程载荷差异较大，造成油管、抽油杆弹性变化大，导致冲程损失大。如在泵径38mm，泵深2000m时，示功图测试结果可显出冲程损失达0.8m，严重影响柱塞泵的抽吸效率。
三是：大幅度的载荷变化引起杆管的交变伤害大，杆管寿命缩短。由于柱塞泵以往复运动为基础的抽吸工作过程，其抽油杆、管柱承受着交变载荷的冲击。以冲次为6n/min计算，每天抽油杆和油管受到交变载荷的冲击有8640次，所以大幅度的交变应力易造成抽油杆管柱疲劳破坏，产生断脱等事故。
四是：泵深愈大，普通柱塞泵的膨胀效应愈大。柱塞泵工作筒内腔承受着液柱压力，此压力越大，柱塞泵工作腔泵筒产生鼓胀效应越明显。鼓胀现象的发生就会降低柱塞泵的密封级别，增加柱塞与泵筒间隙的漏失量，影响泵效。
发明内容
本发明针对现有技术的不足而提供了一种柱塞泵，通过其结构的改进，从而解决了现有柱塞泵上下行程载荷不均、使用寿命短和抽吸效率低的缺陷。
本发明的技术方案为：一种柱塞泵，包括泵筒、柱塞和阀，其特征在于：所述的泵筒外侧设有环形外筒，泵筒的上接头与外筒之间设有桥接过液孔，在泵筒的下部设有排油阀，通过排油阀实现泵筒和外筒的连通，在外筒的下部设有进液阀，通过进液阀实现外筒与进液口的连通，所述的排油阀与进液阀之间设有集液腔，进液阀的上侧设有凡尔罩，泵筒与外筒之间的距离小于排油阀浮球的直径。本发明所述的柱塞为实心柱塞。
本发明的工作原理为：当柱塞上行时，油管内液体被柱塞排出，并依靠排出液柱压力作用关闭排油阀，同时因为柱塞上行，泵筒内压力降低，进液阀在套管液柱压力作用下被开启，吸液入泵；当柱塞下行时，进入泵腔内流体被挤压后压力上升，进液阀关闭，同时排油阀被顶开，泵腔内液体经排油阀排出泵腔进入柱塞泵泵筒与外筒构成的环形空腔内，实现置换液体进入油管，此时油井不出液。通过柱塞的往复运动，完成吸液-排出-挤压-置换的全过程。
此柱塞泵的设计相对于现行柱塞泵的改进主要有以下几点：
一是在工艺上：在原柱塞泵外增加了外筒，形成了外筒与泵筒之间的环形空腔；同时将空心柱塞改为实心柱塞，将排出阀下移；还在泵筒与外筒之间增加了桥接过液孔。
二是在工作原理上：改变以原柱塞泵的流体游动方式。原柱塞泵液体基本是直线式的，上行排液出井，同时吸液进泵；下行泵内液体被置换位置，由泵筒进行油管内。而此柱塞泵的液体是回旋式的，上行排液出井，吸液入泵筒内；下行挤压泵筒内液体回转进入泵筒与外筒之间的环形空腔内，并通过桥接通道与油管内液体成为一体，等待下个工作循环。
由该柱塞泵的设计组成与工作原理，相比于现有的柱塞泵其好处主要有：
一是：缩小了上下行程交变载荷的变化幅度，克服了现行柱塞泵载荷变化幅度大的缺点，并可提高抽油机平衡率。具体如下：当柱塞上行时，排油阀因油管液柱压力被关闭，从而将井内液柱重量转移到油管悬挂器处被化解，此时抽油机悬点载荷等于抽油杆在液体中的重量+动载荷；当柱塞下行时，井内液柱重量因为进液阀的关闭而将其重量转移到了油管悬挂器上而被化解，此时抽油机悬点载荷等于抽油杆在液体中的重量+动载荷。由此可以看出，该泵在抽吸工作过程中的液柱质量产生的载荷始终作用在油管上，整个工作过程中的交变载荷的变化仅仅是上下行程时动载荷之间的差别，其载荷交变变化值远小于目前流行的普通柱塞泵。
二是：降低了冲程损失，可提高泵效。因其交变载荷变化小，可消除上下冲程油管、抽油杆弹性伸缩，降低冲程损失，提高泵效。
三是：降低交变载荷对抽油杆、油管的应力伤害。因为交变载荷差值大幅度降低其交变应力对杆管柱造成的伤害也可削弱。可降低抽油杆管断脱的机率。
四是：该泵泵筒在工作过程中内外压力基本平衡，与现行泵相比消除了泵筒在高压下产生的鼓胀效应引起的泵筒与柱塞配合间隙漏失量，提高了泵效。
之外，该柱塞泵的内外筒环空吸排液的结构设计，实心柱塞的使用，使泵耐压提高、漏失量减少。同时，还可以采用加长柱塞，降低间隙漏失量，提高泵效。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图面说明：1、泵筒，2、柱塞，3、拉杆，4、外筒，5、桥接过液孔，6、排油阀，7、进液阀，8、集液腔，9、凡尔罩。
具体实施方式
结合附图详细描述实施例。一种柱塞泵，包括泵筒1、柱塞2和拉杆3，所述的泵筒1外侧设有环形外筒4，泵筒1的上接头与外筒4之间设有桥接过液孔5，在泵筒1的下部设有排油阀6，通过排油阀6实现泵筒1和外筒4的连通，在外筒4的下部设有进液阀7，通过进液阀7实现外筒4与进液口的连通，所述的排油阀6与进液阀7之间设有集液腔8，进液阀7的上侧设有凡尔罩9，用于防止进液阀7的浮球堵塞排油阀6排出液体，所述的泵筒1与外筒4之间的距离小于排油阀6浮球的直径，这样排油阀6的浮球被限制在排油阀6上部的空腔内，排出液体的过程中不会影响液体的正常输送，所述的柱塞2为实心柱塞，拉杆3与实心柱塞相连接。
本发明的工作原理为：当柱塞上行时，油管内液体被柱塞排出，并依靠排出液柱压力作用关闭排油阀，同时因为柱塞上行，泵筒内压力降低，进液阀在套管液柱压力作用下被开启，吸液入泵；当柱塞下行时，进入泵腔内流体被挤压后压力上升，进液阀关闭，同时排油阀被顶开，泵腔内液体经排油阀排出泵腔进入柱塞泵泵筒与外筒构成的环形空腔内，实现置换液体进入油管，此时油井不出液。通过柱塞的往复运动，完成吸液-排出-挤压-置换的全过程。
Claims (4)
1.一种柱塞泵，包括泵筒、柱塞和阀，其特征在于：所述的泵筒外侧设有环形外筒，泵筒的上接头与外筒之间设有桥接过液孔，在泵筒的下部设有排油阀，通过排油阀实现泵筒和外筒的连通，在外筒的下部设有进液阀，通过进液阀实现外筒与进液口的连通。
2.根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述的排油阀与进液阀之间设有集液腔，进液阀的上侧设有凡尔罩。
3. 根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述的泵筒与外筒之间的距离小于排油阀浮球的直径。
4. 根据权利要求1所述的柱塞泵，其特征在于：所述的柱塞为实心柱塞。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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