CN1687595A - 一种抽油泵陶瓷柱塞 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田采油设备中的抽油泵陶瓷柱塞的制造技术。陶瓷柱塞的本体是一根具有一定长度的管状圆柱体，由钢质内层和耐磨的陶瓷质外套覆合而成。本设计有意识地把管状的陶瓷体分成至少两段以上对接，其目的是减小陶瓷体在受到外力冲击时导致其破碎的内应力，同时也为了使车削加工方便、受温度变化的影响小。每段陶瓷体两端的凸形锥面与定位套的凹形锥面对接，使定位既方便又快捷准确，柱塞的上端设有45°角的螺旋出油槽和刮刀式清垢套，使原油中的泥砂等杂质不会滞留和粘附在泵体内壁上，可减少夹砂卡泵事故的发生。该柱塞对减少抽油机停机台时，降低运行成本，提高采油效率和经济效益都具有十分显著的作用。

Description

一种抽油泵陶瓷柱塞

                    技术领域

本发明涉及油田采油设备的制造技术领域，尤其指一种抽油泵中的活塞即抽油泵陶瓷柱塞的制造技术。

                    背景技术

抽油泵是油田采油系统中的主要设备之一，而柱塞又是抽油泵的关键部件。因此柱塞性能的好坏直接关系到抽油效率即“泵效”的高低。由于油井的地质状况相当复杂，油层中的原油粘稠度、温度、含砂量、含硫量等情况参差不一。以往在油田中大量使用的抽油泵的柱塞通常都用合金钢制作，它长时间在高温、高含砂量的环境中运行中很容易被腐蚀。柱塞与泵体内壁之间接触又很精密，那怕有一点点细微砂粒夹进中间，就很容易擦毛、磨损而使柱塞报废。虽然后来有人发明了陶瓷质的柱塞，但仍不能避免发生夹砂卡泵现象，甚至使陶瓷体碎裂而损坏报废的事故发生。抽油泵更换一次柱塞，是一件比较麻烦的事情，它必须停机后将在一、二千米深的井下工作的抽油泵及柱塞吊上地面，清理干净泵体中的杂质、泥砂，换上新的柱塞。如果泵壳内壁也被擦毛的话，那麻烦就更大了，不得不更换整台抽油泵。由此造成的油井产油量、人工、设备损失很大。因此，采油工人都希望有一种耐高温、抗腐蚀、使用寿命长的抽油泵柱塞问世。

                     发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有抽油泵的陶瓷柱塞存在易夹砂卡泵而导致碎裂的缺陷，设计一种耐高温、抗腐蚀且不易碎裂的陶瓷柱塞，从而延长柱塞和整机的使用寿命，使油井少停产，提高油田的经济效益。

本发明解决技术问题的技术方案是：设计一种带有清砂、清垢装置的抽油泵陶瓷柱塞，使其在不停的运行中实现随时自动清砂、清垢，减少因夹砂而发生卡泵使陶瓷体碎裂的事故。

本发明的陶瓷柱塞的本体是一根长长的中空圆柱体，包括导砂接头、清垢套、上阀罩、上游动阀、上接头、定位套、陶瓷体、中心杆、下接头、下阀罩、下游动阀、下游动阀接头、缓冲弹簧和导向头。所述本体中间是一根中空的圆筒形钢管即中心杆，其外面套有耐高温、抗腐蚀、耐磨的陶瓷质圆筒即陶瓷体。中心杆的中空内腔是原油通道，上端设有上游动阀，上游动阀上面还设有上阀罩。上阀罩上面是上接头及清垢套，最上端是导砂接头。本体的下端连接下游动阀及下阀罩和下接头，下面设有下井导向头和缓冲弹簧。

所述导砂接头外侧设有几条成45°角的螺旋状出油槽，可使原油呈螺旋状喷出，其流速相对增大，对泵壁有一定的冲洗作用。

所述清垢套前端设计成刮刀形状，使其在向上运动时可刮除泵体内壁上的污垢。

所述陶瓷体分设成至少两段以上，目的是消除内应力，防止碎裂和使车削加工容易。

所述对接陶瓷体用的钢质定位套的两端面设计成凹形锥面，与陶瓷体的凸形锥面接触对接，可使定位既准确又快捷，且同心度高。

所述导向头用定位螺钉固定在中心杆下端，导向头的外面套有缓冲弹簧，其目的是万一发生柱塞落井或落地事故时使冲击力减小，不会使柱塞变形或振碎陶瓷体。

本发明在抽油泵中使用时，由于导砂接头周围设有45°角的螺旋状出油槽，因而使出油的流速相对增大，对泵壁也有一定的冲洗作用，可减少原油中的泥沙在泵体内壁上的滞留。同时由于把柱塞前端的清垢套设计成刮刀形状，粘附在内壁上的泥沙、污垢可被随时刮除并随原油一起从出油槽喷出，因而大大减少了夹砂卡泵现象的发生。本发明与现有技术相比，具有耐高温、抗腐蚀、陶瓷体不易碎裂，使用寿命长等诸多优点，这对油田减少抽油机停机台时，降低运行成本，提高经济效益具有显著作用。

                    附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的导砂接头和清垢套结构示意图；

图3是本发明的陶瓷体对接用定位套示意图；

图4是本发明的缓冲结构示意图；

图中各部名称及标记：1.导砂接头、2.清垢套、3.上阀罩、4.上游动阀、5.上接头、6.定位套、7.陶瓷体、8.原油通道、9.紧固螺钉、10.中心杆、11.下接头、12.下阀罩、13.下游动阀、14.定位螺钉、15.下阀接头、16.缓冲弹簧、17.导向头、18.螺旋出油槽、19.刮刀口。

                    具体实施方式

现结合实施例对本发明作进一步的详细描述：如图1至图4所示，陶瓷柱塞的本体是一根具有一定长度的圆管状柱体，内层是钢质的中心杆10，中心杆10的内腔为中空的原油通道8，外层包覆有陶瓷体7，陶瓷体7的外壁与抽油泵的泵体内壁紧密配合，使抽油泵具有抽吸地下原油的功能。陶瓷体7与中心杆10的两层之间以一定间隙配合，并有紧固螺钉9固定成一体，为了减小导致管状陶瓷体7破碎的内应力，并使其车削加工方便，设计时把陶瓷体7分成至少两段以上(本实施例中将陶瓷体分成三段加工和对接)，每段的两端都设置有钢质的定位套6。定位套6的两端面设计成凹形锥面，与陶瓷体7的凸形锥面紧密接触，目的是在装配时使两段陶瓷体7和定位套6对接定位既准确又快捷，且同心度高。所述柱塞本体的上端为导砂接头1，与抽油杆相连接，周围设有45°角的螺旋出油槽18，下面是刮刀式清垢套2，与泵体内壁精密接触，在柱塞向上运行时，清垢套2前端的刮刀口19可将粘附在泵体内壁上的泥沙、污垢刮除并随原油一起喷出。在抽油杆上下运动的带动下，柱塞在泵体内也作上下的抽油运行。其运行过程是：当柱塞被抽油杆带动向下运动时，上游动阀4和下游动阀13被原油顶开，原油进入柱塞内腔即原油通道8，当柱塞被抽油杆带动往上运动时，上游动阀4和下游动阀13被自动关闭，原油从螺旋出油槽18喷出。当柱塞第二次向下运动时，上游动阀4和下游动阀13再一次打开，重复上述抽油过程，使地下原油源源不断地被抽吸上来。与此同时，清垢套2前端的刮刀口19随柱塞往上运动时，将泵体内壁上粘附的泥砂和污垢刮除而随原油一起从螺旋出油槽18急速喷出。

Claims (5)

1.一种油田采油设备抽油泵陶瓷柱塞，其圆管状本体由钢质内层和陶瓷质外层覆合而成，包括中心杆(10)、导砂接头(1)、清垢套(2)、陶瓷体(7)、上游动阀(4)、下游动阀(13)、上阀罩(3)、下阀罩(12)、定位套(6)、上接头(5)、下接头(11)、定位螺钉(14)、下阀接头(15)、缓冲弹簧(16)和导向头(17)，其特征是所述的外层陶瓷体(7)至少分成两段，每段两端用钢质定位套(6)对接定位，陶瓷体(7)和中心杆(10)之间以一定间隙配合，并用紧固螺钉(9)固定成一体，中心杆(10)内腔是原油通道(8)，上端设有上游动阀(4)和上阀罩(3)，下端设有下游动阀(13)和下阀罩(12)，上游动阀(4)和下游动阀(13)通过上接头(5)和下接头(11)固定并将柱塞连成整体。

2.如权利要求1所述的一种抽油泵陶瓷柱塞，其特征是所述的导砂接头(1)设置在柱塞本体上端，与抽油机的抽油杆连接，导砂接头(1)的周围设有成45°角的螺旋出油槽(18)。

3.如权利要求1所述的一种抽油泵陶瓷柱塞，其特征是所述的清垢套(2)设在导砂接头(1)下面，前端部呈刮刀口(19)形状，并紧贴泵体内壁随柱塞作上下运行。

4.如权利要求1所述的一种抽油泵陶瓷柱塞，其特征是所述的定位套(6)设置在每段陶瓷体(7)的两端，其两个端面均设计成凹形锥面，与陶瓷体(7)的凸形锥面对接定位。

5.如权利要求1所述的一种抽油泵陶瓷柱塞，其特征是所述的导向头(16)设在柱塞的下端，用定位螺钉(14)将其固定在中心杆(10)的下端，其周围套有缓冲弹簧(17)。

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