CN104632592B - 超长行程采油泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超长行程抽油泵，它包括泵筒、柱塞、阀座、油管接箍，泵筒内活塞两端分别装有柱塞出油阀和泵筒进油阀，超长冲程抽油泵的泵筒全长大于50米，用5根以上泵筒连接组成，每根泵筒Ⅰ或泵筒Ⅱ长度大于等于10米，泵筒之间用泵筒接箍螺纹连接，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.02mm，柱塞采用喷焊柱塞，柱塞密封面长度大于或等于1.5米，柱塞与泵筒之间的配合间隙为一级间隙0.03‑‑‑0.07。本发明一次性投资少，提高开采量，泵效比高，节能效果明显，使用方便。适合各种条件的油田使用。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，确切地说它是一种超长行程采油泵。
背景技术
石油开采中广泛使用的是游梁式抽油机、无油梁式抽油机和螺杆泵，但螺杆泵采油适用于浅井、油比较稠、含砂量较高的油井，工艺要求较高。游梁式抽油机指含有游梁，通过连杆机构换向，曲柄重块平衡的抽油机，俗称“磕头机”。通常由普通交流异步电动机直接拖动。其曲柄带以配重平衡块带动抽油杆，驱动井下抽油泵做固定周期的上下往复运动，把井下的油送到地面。在一个冲次内，随着抽油杆的上升/下降，而使电机工作在电动/发电状态。上升过程电机从电网吸收能量电动运行；下降过程电机的负载性质为位势负载，加之井下负压等使电动机处于发电状态，把机械能量转换成电能回馈到电网。然而，井下油层的情况特别复杂，有富油井、贫油井之分，有稀油井、稠油井之别。恒速应用问题显而易见。如抛却这些不谈，就抽油机油泵本身而言，磨损后的活塞与衬套的间隙漏失等都是很难解决的问题，况且变化的地层因素如油中含砂、蜡、水、气等复杂情况也对每冲次抽出的油量有很大的影响。但是抽油泵对采油影响很大，虽然传统的游梁式抽油机皮实耐用、但传动路径长、机械效率低、大马拉小车、行程调参困难，并且受游梁式抽油机结构所限，抽油泵行程一般在六米左右，泵效较低，耗能较高。为此，人们又发明了无油梁式抽油机。目前市场上有一种“智能宽皮带式抽油机”（专利号200620085658.4），这种抽油机具有长冲程、低冲次，适合大泵提液、小泵深抽场合、也适合稠油开采，是推广量最大的一种无油梁式抽油机。它取消取传统意义的抽油泵，实际上以油杆做泵筒，由于油杆很长，加工质量很难保证，抽油过程中泄露严重，并且它仍然采用的是传统油梁式抽油机用的电机，还是大马拉小车，并且维修困难，成本高。中国专利号CN103670339A公开了一种“皮带钢丝绳组合牵引数字化节能抽油机”，它实际上是依靠电机的正反转带动两套皮带传动系统来拉活塞，泵的冲程还是收到限制，泵效比没有得到多大的提高。还有名称为 “一种自动化间歇抽油装置”的实用新型专利，专利号为200620147780.3），它也是依靠电机正反转来实现拉动活塞的，泵的冲程仍然受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种超长行程采油泵，超长行程抽油泵，它包括泵筒、柱塞、阀座、油管接箍，泵筒内活塞两端分别装有柱塞出油阀和泵筒进油阀，其特征在于：超长冲程抽油泵泵筒全长大于50米，用5根以上泵筒组成，每根泵筒长度大于等于10米，泵筒之间用泵筒接箍螺纹连接，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.02mm，柱塞采用喷焊柱塞，柱塞密封面长度大于或等于1.5米，柱塞与泵筒之间的配合间隙为一级间隙0.03-0.07mm）。泵筒一端安装油管接箍I，另一端安装油管接箍Ⅱ。 泵筒采用拧扣摩擦钳工具在现场连接。 泵筒采用精密冷拔无缝钢管，要求材料在保证标准规定强度要求的情况下，经过反复轧拔工艺，确保泵筒内外壁等壁厚，直线度不超过0.05mm/M；内外径同轴度不超过0.10mm；为保证每个单根泵筒与组装后泵筒的直线度，对每根泵筒进行下料后校直、镀铬后校直、螺纹加工后校直以及与相邻泵筒组装后校直共四道校直工序，为保证每根泵筒的直线度，要求每个班采用校正杆对珩磨机的加紧装置进行一次校正；校直后进行珩磨，在珩磨前校直泵管直线度为0.05mm/米以内，进行珩磨后进入激光熔履和镀铬以及加工螺纹，螺纹加工采用不旋转加工数控机床，用6米的涨心胎具通过以内孔定心为基准，加工泵管外螺纹，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.02mm。为防止螺纹加工中因震动产生的弯曲变形，螺纹加工采用工件不旋转加工工艺；确保每根成品泵管的直线度在1500mm的通径规检测时拉动灵活，每根泵管之间用泵管接箍连接起来。泵管接箍的加工采用精度0.01mm的翻转卡盘，夹持外径先加工一端，数控机床自动翻转卡盘再加工另一端，保证接箍同轴度不超过0.02mm。
本发明的优点是：一次性投资少，系统效率高，实现了几代采油人追求的，长冲程、低冲次的梦想。彻底根除过去抽油机井油管及抽油杆偏磨现像的发生。降低了单井的维护费用。特别本发明在每小时10次冲程的情况下，排液也达到19.6立方米，可见，本发明节能效果明显。
附图说明
图1是本发明中超长冲程抽油泵泵筒结构示意图。
图2是本发明超长冲程泵组合状态示意图。
图中1是油管接箍Ⅰ，2是拉杆，3是B室，4是柱塞出油阀，5是泵筒Ⅰ，6是柱塞，7是柱塞进油阀，8是泵筒接箍，9是泵筒Ⅱ，10是A室，11是泵筒进油阀，12是油管接箍Ⅱ；B室是泵筒上部腔室，A室是泵筒下部腔室。
具体实施方式
本发明的泵筒全长通常大于或等于50米左右，用5根以上泵筒组成，泵筒之间用螺纹连接，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.01mm。柱塞原材料：使用45号钢冷拔无缝钢管，在保证材料强度符合国家相关材料标准与抽油泵国家标准的前提下，要求壁厚偏差不超过0.10mm;外径圆度不超过0.05mm；直线度不超过0.10mm/M。这样给我们后续加工中的无心磨削和校直工序的质量保证提供了必要的技术保证。
阀球、阀座采用碳化钛阀球配碳化钨的球座的匹配方式，每对球座研磨后须进行64.2KPa的真空度检测，3分钟无压降方为合格。入厂产品在进行标准规定的硬度检测、理化分析、晶相分析合格后方可进入生产车间。
泵筒材料：采用精密冷拔无缝钢管，要求材料在保证标准规定强度要求的情况下，经过反复轧拔工艺，确保泵筒内外壁等壁厚，直线度不超过0.05mm/M；内外径同轴度不超过0.10mm；材料质量的严格要求，为后续工序的生产组织提供必要的技术支持。
柱塞：为保证柱塞在超长泵管中的拉动灵活性和密封性能，柱塞采用喷焊柱塞，柱塞密封面长度大于或等于1.5米，柱塞6与泵筒之间的配合间隙为一级间隙（0.03mm-0.07mm）。泵筒一端安装油管接箍I，另一端安装油管接箍Ⅱ。
上冲程时在液柱压力下可产生少量的膨胀，减小柱塞与泵筒之间的密封间隙，从而降低漏失量。因为其本身具有一定的自动伸缩功能，可在一定程度上减少柱塞上下冲程中的阻力。柱塞在生产中为保证直线度，先后要经过材料校直、喷焊后的热校直、在与球座、阀罩装配后采取先整体校直，再整体通过无心磨削工艺，从最大程度上消除柱塞因螺纹加工造成的直线度下降，以及组装带来的偏心问题，最后成品的直线度控制在全长范围不超过0.02mm。
泵筒：为切实保证每个单根泵筒与组装后泵筒的直线度，我们对每根泵筒进行下料后校直、镀铬后校直、螺纹加工后校直以及与相邻泵筒组装后校直共四道校直工序。为切实保证每根泵筒的直线度，我们要求每个班采用校正杆对珩磨机的加紧装置进行一次校正；为防止螺纹加工中因震动产生的弯曲变形，螺纹加工采用工件不旋转加工工艺；机床旋转。确保每根成品泵管的直线度在1500mm的通径规检测时拉动灵活。泵筒之间的连接非常重要，泵管接箍连接采用高精度（精度0.01mm）翻转卡盘，夹持外径先加工一端，数控机床自动翻转卡盘再加工另一端，保证接箍同轴度不超过0.02mm；
泵筒加工要求
在珩磨前校直泵管直线度为0.05mm/米以内，进行珩磨后进入激光熔履和镀铬，以及加工螺纹。螺纹加工工艺采用不旋转加工数控机床，用6米的涨心胎具通过以内孔定心为基准，加工泵管外螺纹，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.02mm。 最好在现场采用专用拧扣工具即拧扣摩擦钳工具在现场连接组装。泵工作时，以50米长泵筒为例，柱塞上冲程：柱塞上行50米过程中，A室体积增大，压力减小，在压差的作用下，泵筒进油阀打开，泵筒出油阀关闭，原油通过泵筒进油阀进入泵筒出油阀和泵筒进油阀之间的腔室（A室），直到泵筒进油阀关闭。同时通过柱塞的上行举升原油排油。柱塞下冲程：柱塞下行50米过程中，A室体积减小，压力增大，在压差的作用下，泵筒进油阀关闭，泵筒出油阀打开，原油通过泵筒出油阀进入柱塞上方的油管内（B室），直到泵筒出油阀关闭。整体泵在现场安装完毕后，水压20兆帕5分种不漏为合格，即可使用。以直径44毫米泵为例，现有的：Φ44毫米*3米冲程*3次/分可以达到日排量19.6立方米；本发明：Φ44毫米*50米冲程*1次/6分就可以达到日排量19.6立方米，可见，本发明节能效果显著。
Claims (2)
1.超长行程抽油泵，它包括泵筒、柱塞、阀座、油管接箍，泵筒内活塞两端分别装有柱塞出油阀和泵筒进油阀，超长冲程抽油泵的泵筒全长大于50米，用5根以上泵筒连接组成，每根泵筒Ⅰ(5)或泵筒Ⅱ（6）长度大于等于10米，泵筒之间用泵筒接箍（8）螺纹连接，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.01mm，柱塞（6）采用喷焊柱塞，柱塞（6）密封面长度大于或等于1.5米，柱塞（6）与泵筒之间的配合间隙为一级间隙，其特征在于：泵筒采用精密冷拔无缝钢管，要求材料在保证标准规定强度要求的情况下，经过反复轧拔工艺，确保泵筒内外壁等壁厚，直线度不超过0.05mm/M；内外径同轴度不超过0.10mm；为保证每个单根泵筒与组装后泵筒的直线度，对每根泵筒进行下料后校直、镀铬后校直、螺纹加工后校直以及与相邻泵筒组装后校直共四道校直工序，为保证每根泵筒的直线度，要求每个班采用校正杆对珩磨机的加紧装置进行一次校正；校直后进行珩磨，在珩磨前校直泵管直线度为0.05mm/米以内，进行珩磨后进入激光熔履和镀铬以及加工螺纹，螺纹加工采用不旋转加工数控机床，用6米的涨心胎具通过以内孔定心为基准，加工泵管外螺纹，确保每两根泵筒连接后内径同心度误差不大于0.02mm,螺纹轴线和泵筒同心不大于0.01mm，为防止螺纹加工中因震动产生的弯曲变形，螺纹加工采用工件不旋转加工工艺；确保每根成品泵管的直线度在1500mm的通径规检测时拉动灵活，每根泵管之间用泵管接箍连接起来。
2.根据权利要求1所述的超长行程抽油泵，其特征在于：泵管接箍的加工采用精度0.01mm的翻转卡盘，夹持外径先加工一端，数控机床自动翻转卡盘再加工另一端，保证接箍同轴度不超过0.02mm。
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