CN109667753A - 盲孔型储沙抽油泵柱塞 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的盲孔型储沙抽油泵柱塞，属于油田采油设备领域，于柱塞本体的外表面布设有圆形凹坑，圆形凹坑的口部为入沙口，圆形凹坑的凹陷区为储沙室，在所述柱塞本体外表面的假想展开平面中，每个所述圆形凹坑的圆心与相邻两个所述圆形凹坑的圆心呈等边三角形排布。本发明通过在柱塞本体的外表面设置有规则分布的盲孔结构的凹坑，进一步减少柱塞‑泵筒这对摩擦副之间的摩擦系数，增加了原油的流通通道，有利于油膜的润滑效应产生，进而降低柱塞在泵筒中往复运动的阻力，提升抽油泵柱塞的耐磨性能，延长抽油泵与柱塞的工作寿命，实现采油成本低投入。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田采油设备领域，具体地涉及盲孔型储沙抽油泵柱塞。
背景技术
目前，油田井下防砂抽油泵已广泛应用于各个油田采油作业，防砂式抽油泵已经出现多种样式，比如长柱塞防砂泵、动筒式防砂泵等，由于抽油泵的防砂装置和结构较为简单，在采油过程中经常由于地层砂粒、压裂砂及油泥等杂质进入到抽油泵，这类杂质进入到抽油泵后将导致一系列后续问题：
(1)抽油泵的泵筒-柱塞这对摩擦副之间摩擦增大，加剧了柱塞磨损，缩短了柱塞的使用寿命。
(2)杂质不断进入泵筒后，抽油泵的采油工作效率大大下降，逐渐地抽油泵失效，无法进行采油工作。
(3)抽油泵失效后，会出现泵卡等一系列问题，导致抽油机无法正常工作，此时就需要停产检维修，再次搬上作业设备，单井采油成本增加，若有多口井出现该类问题，那么采油成本投入将大幅增加。
发明内容
本发明的目的是为了克服和解决现有技术存在的抽油泵柱塞在受到砂粒的摩擦作用而导致易磨损的问题，本发明提供的盲孔型储沙抽油泵柱塞，在柱塞表面设置有规则分布的盲孔结构的凹坑，减少了柱塞-泵筒这对摩擦副之间的摩擦面积，降低了柱塞的运动阻力，提升环空间隙内携砂能力，提升了柱塞的耐磨性能。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于，于柱塞本体的外表面布设有圆形凹坑，圆形凹坑的口部为入沙口，圆形凹坑的凹陷区为储沙室，在所述柱塞本体外表面的假想展开平面中，每个所述圆形凹坑的圆心与相邻两个所述圆形凹坑的圆心呈等边三角形排布。
所述圆形凹坑的圆坑直径为D1，沿所述柱塞本体轴向相邻两个圆形凹坑间距为D2，D1：D2＝1：(1.2～2.0)。
所述圆形凹坑的圆坑直径D1为5mm～12mm，沿所述柱塞本体轴向相邻两个所述圆形凹坑间距D2为6mm～24mm。
在所述柱塞本体表面涂覆有耐磨镀层。
在所述圆形凹坑内部设置有耐磨块。
所述耐磨块的外端面最高位置低于柱塞本体的外表面。
所述耐磨块为石墨柱。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：通过在柱塞本体的外表面设置有规则分布的盲孔结构的凹坑，进一步减少柱塞-泵筒这对摩擦副之间的摩擦系数，增加了原油的流通通道，有利于油膜的润滑效应产生，进而降低柱塞在泵筒中往复运动的阻力，提升抽油泵柱塞的耐磨性能，延长抽油泵与柱塞的工作寿命，实现采油成本低投入。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：
图1是盲孔直腔型耐磨抽油泵柱塞示意图。
图2是盲孔直腔型耐磨抽油泵柱塞剖视图。
图3是盲孔袋型耐磨抽油泵柱塞示意图。
图4是盲孔袋型耐磨抽油泵柱塞剖视图。
附图标记说明：1为柱塞本体；2为入沙口；3为储沙室；4为耐磨镀层。
具体实施方式
如图1至图4所示，为使柱塞在往复运动期间能够得到更多的润滑效应，于柱塞本体1的外表面布设有圆形凹坑，圆形凹坑的口部为入沙口2，圆形凹坑的凹陷区为储沙室3，在柱塞本体1外表面的假想展开平面中，每个圆形凹坑的圆心与相邻两个圆形凹坑的圆心呈等边三角形排布，规律整齐，这种排布规律可较好蓄存油液，有利于柱塞运动时减缓摩擦阻力，延长柱塞工作寿命。
将柱塞表面圆形凹坑的圆坑直径设为D1，沿柱塞本体1轴向相邻两个圆形凹坑间距设为D2，经过优选选取，D1：D2＝1：(1.2～2.0)。具体地，圆形凹坑的圆坑直径D1一般可取为5mm～12mm，沿柱塞本体1轴向相邻两个圆形凹坑间距D2可取为6mm～24mm。而圆形凹坑的形状及深度设计则根据工艺进行科学合理的变换或调整，图1及图2为盲孔直腔型凹坑，存沙储沙能力小，但加工工艺简单；图3及图4为盲孔袋型凹坑，存沙储沙能力大，但加工工艺较复杂。
进一步的，在充分考虑柱塞表面非光滑的“凹凸”结构情况下，为提高柱塞表面的耐磨性，柱塞采用镀膜工艺和铸造工艺来增设二次保护。优选的，将柱塞本体1表面进行镀膜处理，耐磨镀层4优选为铬材质，耐磨镀层4覆盖于整个柱塞本体1外表面和泵筒内表面上。将圆形凹坑内部铸造耐磨块，耐磨铸块优选为高纯度石墨柱，耐磨铸块的外端面最高位置低于柱塞本体1的外表面。其中，耐磨镀层4可采用镀铬、镀镍或碳氮共渗等材质工艺但不局限于这几种方式，而耐磨铸块可以选用石墨材质，但不局限于石墨，其他合理的耐磨材料均可以使用。
本发明的工作原理：
在地面抽油机、光杆及抽油杆的带动下，柱塞在泵筒内做上下往复运动，柱塞的运动改变了泵筒内工作压差，使得固定阀球和游动阀球离开或沉降在阀座体上，地层液体通过固定阀和游动阀的开启或关闭在柱塞的运动作用下不断被带至地面。柱塞和泵筒在往复运动期间形成一对摩擦副，二者产生相互作用的摩擦力，当地层出砂(包括改造支撑剂、作业杂质、油泥、垢质)进入泵筒后占据了柱塞可用的运动空间，摩擦阻力突然增大，逐渐地柱塞-泵筒表面开始腐蚀、生锈，遇到大粒径的砂粒会直接导致卡泵，最终造成停产。本发明通过改变柱塞的表面结构，在柱塞表面设置有规则分布的盲孔结构的凹坑，促进原油在柱塞和泵筒形成的环空间隙内不断聚集，形成一种润滑膜效应，减少摩擦副间的摩擦系数，使柱塞运动阻力降低，延长柱塞的工作周期，同时提高柱塞的携砂能力。
Claims (7)
1.盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于，于柱塞本体(1)的外表面布设有圆形凹坑，圆形凹坑的口部为入沙口(2)，圆形凹坑的凹陷区为储沙室(3)，在所述柱塞本体(1)外表面的假想展开平面中，每个所述圆形凹坑的圆心与相邻两个所述圆形凹坑的圆心呈等边三角形排布。
2.根据权利要求1所述的盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于：所述圆形凹坑的圆坑直径为D1，沿所述柱塞本体(1)轴向相邻两个圆形凹坑间距为D2，D1：D2＝1：(1.2～2.0)。
3.根据权利要求1所述的盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于：所述圆形凹坑的圆坑直径D1为5mm～12mm，沿所述柱塞本体(1)轴向相邻两个所述圆形凹坑间距D2为6mm～24mm。
4.根据权利要求1所述的盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于：在所述柱塞本体(1)表面涂覆有耐磨镀层(4)。
5.根据权利要求1所述的盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于：在所述圆形凹坑内部设置有耐磨块。
6.根据权利要求5所述的盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于：所述耐磨块的外端面最高位置低于柱塞本体(1)的外表面。
7.根据权利要求5或6所述的盲孔型储沙抽油泵柱塞，其特征在于：所述耐磨块为石墨柱。
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