有杆抽油系统——第3章 抽油泵.

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1、第3章 抽油泵 China University of Petroleum 第3章 抽油泵 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 3.33.3 特殊用途的抽油泵特殊用途的抽油泵 3.4 3.4 有杆泵抽油井井下附属设备有杆泵抽油井井下附属设备 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 有杆抽油泵属于一种特殊形 式的往复泵，动力从地面经抽油 杆传到井下，抽油泵的柱塞在抽 油杆柱的带动下作往复运动，将 油井中的液体举升到地面，其工 作原理图如图所示。有杆抽油泵 简称有杆泵。 机械能转化为流体

2、压能的设备机械能转化为流体压能的设备一、抽油泵的工作原理 一、抽油泵的工作原理 有杆抽油泵属于一种特殊形 式的往复泵，动力从地面经抽油 杆传到井下，抽油泵的柱塞在抽 油杆柱的带动下作往复运动，将 油井中的液体举升到地面，其工 作原理图如图所示。有杆抽油泵 简称有杆泵。 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 抽油泵主要由泵筒泵筒、柱塞柱塞、进油阀进油阀（吸入阀或固定 阀）、出油阀出油阀（排出阀或游动阀）组成。 (一)泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的 游动阀受管内液柱压力而关闭。 泵吸入的条件： 泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。 A-上冲程 1)上冲

3、程 泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱 压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被 打开。 泵内吸入液体、井口排出液体。 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 B-下冲程 2)下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。 泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。 柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲 程内完成进油与排油的过程。 光杆冲程：光杆从上死点到下死点的距离。 泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上 液柱压力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上 部，使泵排出液体。 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作

4、特点 （二)泵的理论排量 泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在柱塞在 泵内让出容积泵内让出容积、井内液体进泵井内液体进泵和从泵内排出井内液体从泵内排出井内液体。 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体 体积都等于柱塞让出的体积： 每分钟的排量为： 每日排量: 泵的理论排量 冲次：一分钟的时冲次：一分钟的时 间内抽油泵吸入与间内抽油泵吸入与 排出的周期数。排出的周期数。 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 （三）泵效计算 泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。 影响泵效

5、的因素 (3) 漏失影响 (1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 (2) 气体和充不满的影响 (4) 体积系数的影响 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 （四）提高泵效的措施（四）提高泵效的措施 (1)(1)选择合理的工作方式选择合理的工作方式 选用长冲程、低冲次，减小气体影响，降低悬点载荷，特别选用长冲程、低冲次，减小气体影响，降低悬点载荷，特别 是稠油井。是稠油井。 连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。 深井抽汲时，深井抽汲时，S S和和N N的选择一定要避开不利配合区。的选择一定要避开不利配合区。 (2)

6、(2)确定合理沉没度。确定合理沉没度。 (3)(3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。 (4)(4)使用油管锚减少冲程损失。使用油管锚减少冲程损失。 (5)(5)合理利用气体能量及减少气体影响。合理利用气体能量及减少气体影响。 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 二、抽油泵的工作特点二、抽油泵的工作特点 抽油泵外径受井眼尺寸的限制，只能是立式结构。在冲次相 同的条件下，要增加泵的排量，就须增大冲程长度，加长泵 的尺寸。 抽油泵在井下工作，有的需要装在3000多米的深处，这样， 柱塞上下压差很大，要维持柱塞与泵筒间的密

7、封性和耐磨性 ，提高泵效和延长使用寿命，就需要耐压泵筒和较长的柱塞 。 抽油泵的工作和使用周期，受抽油杆强度和刚度的影响，如 抽油杆的变形和振动，影响柱塞有效冲程长度和泵的平稳性 。 抽油泵在恶劣环境下连续工作。如油井含气、含砂；介质腐 蚀、结垢；高压、高粘度流体和较高的温度等。 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 由于抽油泵具有以上工作特点，抽油泵应满足如下要求：由于抽油泵具有以上工作特点，抽油泵应满足如下要求： (1) 要有足够的强度和较好的密封性。 (2) 要求工作可靠，寿命长。对阀、柱塞、泵筒等要具有较 高的耐磨性和抗腐蚀性。 (3) 要有较高的泵效。

8、(4) 要求安装、使用和修理方便。 第3章 抽油泵 3.13.1 抽油泵的工作原理及工作特点抽油泵的工作原理及工作特点 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 3.33.3 特殊用途的抽油泵特殊用途的抽油泵 3.4 3.4 有杆泵抽油井井下附属设备有杆泵抽油井井下附属设备 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 抽油泵的类型及基本参数 标准抽油泵的结构及特点 软密封柱塞泵 组合抽油泵 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 一、抽油泵的类型及基本参数一、抽油泵的类型及基本参数 1.1.有杆泵的分类有杆泵的分类: : 有杆泵的分类方式有很多种，按照有杆泵的有杆

9、泵的 安装固定及下入方式安装固定及下入方式可将其分为管式泵和杆式泵管式泵和杆式泵。 按照用途用途分为常规抽油泵和专用抽油泵常规抽油泵和专用抽油泵，常规抽油泵又 称标准抽油泵，是按照标准设计的；专用泵是具有专门用途 的抽油泵，其结构与标准抽油泵不同，又称之为特种泵，如 抽稠泵、防砂泵等。 按有无衬套有无衬套，分为整筒泵和组合泵（衬套泵）整筒泵和组合泵（衬套泵）。组合泵 的外筒内装有许多节衬套组成泵筒与柱塞配套，而整筒泵没 有衬套。整筒泵取代组合泵是有杆泵的巨大进步。 分类 按照抽油泵在油管上的固定方式可分为：管式泵和杆式泵。 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 特点： 结构简单、

10、成本低；泵径大，排量大；检泵时需 起出油管，修井工作量大。 应用范围：下泵深度不大、产量较高的井。 （1）管式泵：是把外筒和衬套在地面组装好后，接 在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后把 活塞接在抽油杆柱下端下入泵筒内。 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 （2）杆式泵：是整个泵在地面组装好后接在抽油 杆柱的下端，整体通过油管下入井内，由预先安装 在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。 特点： 检泵不需起出油管，检泵方便；结构复杂，制 造成本高；排量小。 适用范围：下泵深度较大，但产量较低的井 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 2.2. 有有 杆杆 泵泵

11、的的 基基 本本 参参 数数 抽油泵型号表示方法 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 二、标准抽油泵的结构及特点二、标准抽油泵的结构及特点 1 1管式抽油泵的结构及特点管式抽油泵的结构及特点 （1 1）管式抽油泵的结构）管式抽油泵的结构 管式抽油泵的泵筒是按设计的泵挂深度由油管接箍直 接连接在油管的下端，而柱塞则随抽油杆下入泵筒内。管管 式抽油泵从结构上又可分为式抽油泵从结构上又可分为可打捞式管式泵可打捞式管式泵和和不可打捞式不可打捞式 管式泵管式泵。 可打捞式管式抽油泵可打捞式管式抽油泵由泵筒总成泵筒总成、柱塞总成柱塞总成、固定阀固定阀 总成总成、固定阀固定装置固定阀固定装置

12、及固定阀打捞装置固定阀打捞装置组成，如下图所 示。 1-油管接箍；2-加长短节；3-往塞上 部出油阀罩；4-泵筒接箍；5-上出油阀 球；6-阀座；7-柱塞；8-泵筒；9-柱塞 下部出油阀罩；10-下出油阀球；11-阀 座；12-打捞体；13-导向套；14-弹簧 ；15-销子；l6-丝锥式打捞头；17-泵筒 接箍；18-加长短节；19-固定阀罩；20 -固定阀球；21-固定阀座；22-油管接 箍；23-接头；24-密封支撑环；25-弹 性芯轴；26-支撑套。 可打捞式管式抽油泵 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 泵筒总成泵筒总成包括泵筒8、泵筒接箍4、17，加长短节2、18 、

13、油管接箍1、22。 柱塞总成柱塞总成由柱塞上部出油阀罩3，上下出油阀球5、10与 阀座6、11，柱塞7，柱塞下部出油阀罩9组成。 固定阀总成固定阀总成由固定阀罩19、固定阀球20、固定阀座21及 接头23组成，由锁紧装置将其固定。 固定阀锁紧装置固定阀锁紧装置由密封支承环24、弹性芯轴25、支承套 26组成。 固定阀打捞装置固定阀打捞装置由打捞体12、导向套13、弹簧14、销子 15、丝锥式打捞头16组成。 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 泵筒泵筒是管式泵最主要的零件，其两端带有螺纹，内 表面经热处理，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能，并能保 证与柱塞的高精度配合；泵筒接箍一端与

14、泵筒连接并以 额定的上扣扭矩来保证其内孔端面与泵筒端面的密封， 另一端由管螺纹与加长短节连接并密封。 泵筒总成泵筒总成 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 加长短节加长短节上下各一件，分别连接在两端的泵筒接箍 上，其内孔尺寸比泵筒内径略大一点，以保证柱塞在冲程 的上、下死点能越出泵筒一定长度，在泵筒全长范围内均 匀地磨损，这样在修泵时配换合适的加大尺寸的新柱塞就 比较容易。同时让柱塞冲出泵筒还可把泵筒中的积砂带出 泵筒外，起到保护泵筒工作面的作用。一般在计算防冲距一般在计算防冲距 时，应将下加长短节的长度作为泵筒长度来计算。时，应将下加长短节的长度作为泵筒长度来计算。 油管接箍

15、直接连接在井下油管下端，起到把管式抽油 泵固定在油管上的作用。 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 柱塞总成柱塞总成由柱塞上部出油阀罩，上下出油阀球与阀座， 柱塞，柱塞下部出油阀罩组成。 按柱塞两端的螺纹形式分为外螺纹柱塞和内螺纹柱塞。 按表面强化工艺分为镀铬柱塞和喷焊柱塞。喷焊柱塞喷焊柱塞与 镀铬柱塞相比具有表面孔隙率低，耐腐蚀性能好，更耐磨损 ，与各种内壁硬化和电镀的泵筒均能匹配使用等优点。 柱塞总成柱塞总成 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 柱塞直径按与泵筒需要的配合间隙制成若干个尺寸等级以 满足用户需要。由于结构的需要和尺寸的限制，它是抽油泵上由于结构

16、的需要和尺寸的限制，它是抽油泵上 强度最为薄弱的零件，故在选材和热处理方面需要注意。强度最为薄弱的零件，故在选材和热处理方面需要注意。柱塞 下部出油阀罩上与柱塞相连，内装下出油阀球与阀座。出油时 此处的局部压力损失较大，所以应将其流道设计成流线型，而 阀球启闭时液压冲击很大，应适当提高它的强度与硬度。阀球 与阀座是抽油泵的主要零件，其密封性要求高，工况又十分恶 劣，所以阀球与阀座的密封面要进行精密的研磨，还要注意它 的选材和热处理工艺。 3.23.2 抽油泵的类型与结构抽油泵的类型与结构 固定阀总成固定阀总成由固定阀罩、固定阀球、固定阀座及接头组成 。固定阀罩上有一螺孔供打捞固定阀使用。 固定