無(wú)桿泵采油-西南石油大學(xué)

1、機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院第四章第四章 無(wú)桿泵采油無(wú)桿泵采油機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院無(wú)桿泵采油無(wú)桿泵采油 為了減少抽油桿事故和克服有桿抽油設(shè)備中抽油泵為了減少抽油桿事故和克服有桿抽油設(shè)備中抽油泵排量降低的不足，排量降低的不足，徹底改變有桿抽油設(shè)備的工作方式，徹底改變有桿抽油設(shè)備的工作方式，無(wú)桿抽油設(shè)備得到了快速的發(fā)展。無(wú)桿抽油設(shè)備的特點(diǎn)無(wú)桿抽油設(shè)備得到了快速的發(fā)展。無(wú)桿抽油設(shè)備的特點(diǎn)是：取消了抽油桿，把驅(qū)動(dòng)機(jī)放到井下直接帶動(dòng)抽油泵是：取消了抽油桿，把驅(qū)動(dòng)機(jī)放到井下直接帶動(dòng)抽油泵抽油。這樣就較好地解決了采油技術(shù)發(fā)展中對(duì)抽油設(shè)備抽油。這樣就較好地解決了采油技術(shù)發(fā)展中對(duì)抽油設(shè)備提出的兩個(gè)十分重要的要求

2、：增加井下泵的傳動(dòng)功率以提出的兩個(gè)十分重要的要求：增加井下泵的傳動(dòng)功率以及擴(kuò)大泵在不同開采條件下的參數(shù)及擴(kuò)大泵在不同開采條件下的參數(shù)( (排量和壓頭排量和壓頭) )調(diào)節(jié)范調(diào)節(jié)范圍。圍。目前，應(yīng)用比較廣泛的無(wú)桿抽油設(shè)備有水力活塞泵、目前，應(yīng)用比較廣泛的無(wú)桿抽油設(shè)備有水力活塞泵、電動(dòng)潛油離心泵、螺桿泵等電動(dòng)潛油離心泵、螺桿泵等。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵第一節(jié)第一節(jié) 水力活塞泵水力活塞泵 水力活塞泵是一種液壓傳動(dòng)的無(wú)桿抽油設(shè)備，其井下水力活塞泵是一種液壓傳動(dòng)的無(wú)桿抽油設(shè)備，其井下部分主要由部分主要由液馬達(dá)、抽油泵液馬達(dá)、抽油泵和和滑閥控制機(jī)構(gòu)滑閥控制機(jī)構(gòu)組成。動(dòng)力組成。動(dòng)力由地

3、面加壓后，經(jīng)油管或?qū)Ｓ脛?dòng)力液管傳至井下，通過(guò)由地面加壓后，經(jīng)油管或?qū)Ｓ脛?dòng)力液管傳至井下，通過(guò)滑閥控制機(jī)構(gòu)不斷改變供給液馬達(dá)的液體流向來(lái)驅(qū)動(dòng)液滑閥控制機(jī)構(gòu)不斷改變供給液馬達(dá)的液體流向來(lái)驅(qū)動(dòng)液馬達(dá)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)抽油泵進(jìn)行抽油。馬達(dá)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)抽油泵進(jìn)行抽油。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 水力活塞泵抽油系統(tǒng)，是由許多不同的機(jī)械或設(shè)備聯(lián)合成的水力活塞泵抽油系統(tǒng)，是由許多不同的機(jī)械或設(shè)備聯(lián)合成的一個(gè)整體。整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分組成，即水力活塞泵抽油裝置以一個(gè)整體。整個(gè)系統(tǒng)由兩大部分組成，即水力活塞泵抽油裝置以及地面流程。水力活塞泵抽油裝置包括：及地面流程。水力活塞泵抽油裝置包

4、括：水力活塞泵井下機(jī)組、水力活塞泵井下機(jī)組、井下管柱結(jié)構(gòu)和井口井下管柱結(jié)構(gòu)和井口。地面流程包括：。地面流程包括：地面高壓泵機(jī)組地面高壓泵機(jī)組、高壓控高壓控制管匯制管匯、動(dòng)力液處理裝置動(dòng)力液處理裝置和和計(jì)量裝置計(jì)量裝置與與地面管線地面管線。 水力活塞泵對(duì)油層深度、含蠟、稠油、斜井及水平井具有較水力活塞泵對(duì)油層深度、含蠟、稠油、斜井及水平井具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，其強(qiáng)的適應(yīng)性，其主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)是機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，動(dòng)是機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，動(dòng)力液處理費(fèi)用高，計(jì)量困難。力液處理費(fèi)用高，計(jì)量困難。一、一、水力活塞泵采油系統(tǒng)及裝置水力活塞泵采油系統(tǒng)及裝置 1 1、水力活塞泵采油系統(tǒng)水力活塞

5、泵采油系統(tǒng)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 (1) 按系統(tǒng)井?dāng)?shù)分，按系統(tǒng)井?dāng)?shù)分，有單井流程系統(tǒng)、多井集中泵站系統(tǒng)、大有單井流程系統(tǒng)、多井集中泵站系統(tǒng)、大型集中泵站系統(tǒng)。型集中泵站系統(tǒng)。 (2) 按動(dòng)力液循環(huán)分按動(dòng)力液循環(huán)分，主要有閉式循環(huán)方式、開式循環(huán)方式。，主要有閉式循環(huán)方式、開式循環(huán)方式。所謂開式循環(huán)或閉式循環(huán)是指在整個(gè)采油系統(tǒng)中乏動(dòng)力液是否有所謂開式循環(huán)或閉式循環(huán)是指在整個(gè)采油系統(tǒng)中乏動(dòng)力液是否有自己的獨(dú)立通道。動(dòng)力液經(jīng)地面泵加壓使井下泵工作后不與產(chǎn)出自己的獨(dú)立通道。動(dòng)力液經(jīng)地面泵加壓使井下泵工作后不與產(chǎn)出液混合，而從特設(shè)的乏動(dòng)力液獨(dú)立通道排出，再通過(guò)地面泵反復(fù)液混合，而從特

6、設(shè)的乏動(dòng)力液獨(dú)立通道排出，再通過(guò)地面泵反復(fù)循環(huán)使用的，稱為閉式循環(huán)。反之，稱為開式循環(huán)。開式循環(huán)方循環(huán)使用的，稱為閉式循環(huán)。反之，稱為開式循環(huán)。開式循環(huán)方式設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，但動(dòng)力液處理費(fèi)用較高；而閉式循環(huán)方式設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，但動(dòng)力液處理費(fèi)用較高；而閉式循環(huán)方式設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，但動(dòng)力液處理費(fèi)用低。式設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，但動(dòng)力液處理費(fèi)用低。水力活塞泵一般按如下條件進(jìn)行分類水力活塞泵一般按如下條件進(jìn)行分類：機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 (3) 按動(dòng)力液性質(zhì)分按動(dòng)力液性質(zhì)分，有原油動(dòng)力液、水基動(dòng)，有原油動(dòng)力液、水基動(dòng)力液。所謂原油動(dòng)力液和水基動(dòng)力液是指在整個(gè)系力液。所謂原油

7、動(dòng)力液和水基動(dòng)力液是指在整個(gè)系統(tǒng)中所使用的是以原油還是以添加各種防腐劑和潤(rùn)統(tǒng)中所使用的是以原油還是以添加各種防腐劑和潤(rùn)滑劑的水為動(dòng)力液?；瑒┑乃疄閯?dòng)力液。 目前，在油田推廣應(yīng)用中，應(yīng)目前，在油田推廣應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先選用原油做優(yōu)先選用原油做動(dòng)力液的開式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)動(dòng)力液的開式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。在原油粘度。在原油粘度較高或油井含水較高時(shí)，可選用水做動(dòng)力液的閉式較高或油井含水較高時(shí)，可選用水做動(dòng)力液的閉式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 1）開式循環(huán)單井采油系統(tǒng)開式循環(huán)單井采油系統(tǒng) 圖4-1 開式水力活塞泵采油系統(tǒng) 圖4-2 閉式水力

8、活塞泵采油系統(tǒng) 1-高壓控制管匯；2-地面泵； 1-高壓控制管匯；2-地面泵； 3-發(fā)動(dòng)機(jī)；4-動(dòng)力液罐；5-井口裝置； 3-發(fā)動(dòng)機(jī)； 4-動(dòng)力汽罐； 6-井下泵工作筒；7-沉沒泵 5-井口裝置；6-泵工作筒； 7-沉沒泵機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 2）閉式循環(huán)單井采油系統(tǒng)閉式循環(huán)單井采油系統(tǒng)圖4-1 開式水力活塞泵采油系統(tǒng) 圖4-2 閉式水力活塞泵采油系統(tǒng) 1-高壓控制管匯；2-地面泵； 1-高壓控制管匯；2-地面泵； 3-發(fā)動(dòng)機(jī)；4-動(dòng)力液罐；5-井口裝置； 3-發(fā)動(dòng)機(jī)； 4-動(dòng)力汽罐； 6-井下泵工作筒；7-沉沒泵 5-井口裝置；6-泵工作筒； 7-沉沒泵機(jī)電工程學(xué)院機(jī)

9、電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵2水力活塞泵抽油裝置 水力活塞泵抽油裝置是指用于舉升原油的水力活塞泵井下機(jī)組、井下管柱結(jié)構(gòu)及井口。水力活塞泵抽油裝置的分類方法有兩種： 1)根據(jù)井底安裝方式分為固定式、插入式、投入式三種。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 固定式安裝方式如固定式安裝方式如圖圖4 43(a)3(a)所示，整個(gè)泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是在相同尺寸的所示，整個(gè)泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是在相同尺寸的套管情況下，比其他類型泵的泵徑大、排量大，缺點(diǎn)是起泵必須起油管。套管情況下，比其他類型泵的泵徑大、排量大，缺點(diǎn)是起泵必須起油管。圖4-3 水利活塞泵裝置類型機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 插入

10、式安裝方式如插入式安裝方式如圖圖43(b)所示，一般為同心管閉所示，一般為同心管閉式循環(huán)，泵式循環(huán)，泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。圖4-3 水利活塞泵裝置類型機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 投入式安裝方式又分單管封投入式安裝方式又分單管封隔式和平行管柱式，分別如隔式和平行管柱式，分別如圖圖443 (c)3 (c)、43(d)43(d)和和43(e)43(e)所示。所示。泵工作筒隨油管下至井中，沉沒泵工作筒隨油管下至井中，沉沒泵機(jī)組則從油管中投入，使用液泵機(jī)組則從油管中投入，使用

11、液力下泵和起泵。投入式安裝方式力下泵和起泵。投入式安裝方式水力活塞泵的水力活塞泵的優(yōu)點(diǎn)是優(yōu)點(diǎn)是起下泵方便，起下泵方便，不用上作業(yè)隊(duì)，節(jié)省修井作業(yè)費(fèi)不用上作業(yè)隊(duì)，節(jié)省修井作業(yè)費(fèi)用；用；缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是泵徑受到限制，排量泵徑受到限制，排量較小。較小。圖4-3 水利活塞泵裝置類型機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 (2)根據(jù)井下泵液馬達(dá)與抽油泵端的數(shù)目不同，又可分為雙液馬達(dá)泵和雙泵端泵。雙液馬達(dá)泵可增大揚(yáng)程，雙泵端泵可增大排量。 最常用的有如下三種，即：開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵、閉式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵、開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水

12、力活塞泵圖4-4 投入式泵的工作原理3 3水力活塞泵抽油裝置的工作原理水力活塞泵抽油裝置的工作原理 1)1) 開式循環(huán)單管封隔器投入式泵的工作原理開式循環(huán)單管封隔器投入式泵的工作原理 投入式泵也叫自由泵，即泵隨油管下入投入式泵也叫自由泵，即泵隨油管下入井內(nèi)，由封隔器把井筒上、下分隔，沉沒泵井內(nèi)，由封隔器把井筒上、下分隔，沉沒泵在油管內(nèi)液力作用下起下。在油管內(nèi)液力作用下起下。圖圖44表示了最表示了最簡(jiǎn)單的投入式泵油井裝置簡(jiǎn)單的投入式泵油井裝置，即開式循環(huán)單管，即開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵油井裝置的基本組封隔器投入式水力活塞泵油井裝置的基本組成和工作原理。投入式泵油井裝置基本由以成和工作原

13、理。投入式泵油井裝置基本由以下部分組成：下部分組成：井口捕捉器、井口四通閥、中井口捕捉器、井口四通閥、中心油管、沉沒機(jī)組、泵筒、固定閥和封隔器心油管、沉沒機(jī)組、泵筒、固定閥和封隔器等等。封隔器把套管分為上、下兩個(gè)空間，中。封隔器把套管分為上、下兩個(gè)空間，中心油管又把封隔器上部空間分為兩個(gè)通道。心油管又把封隔器上部空間分為兩個(gè)通道。 下泵狀態(tài)下泵狀態(tài)工作狀態(tài)工作狀態(tài)起泵狀態(tài)起泵狀態(tài) 起泵結(jié)束起泵結(jié)束機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 2) 2) 閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵的工作原理閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵的工作原理 閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵如圖閉式循環(huán)平行管柱投入

14、式水力活塞泵如圖43(e)43(e)所示，所示，它和開式循環(huán)單管封隔器式管柱的差別在于：在中心油管旁多它和開式循環(huán)單管封隔器式管柱的差別在于：在中心油管旁多了一根小直徑的旁通管，它直通泵筒上的乏動(dòng)力液排出孔，因了一根小直徑的旁通管，它直通泵筒上的乏動(dòng)力液排出孔，因此乏動(dòng)力液就不再和產(chǎn)出液混合而直接從此旁通管排出地面經(jīng)此乏動(dòng)力液就不再和產(chǎn)出液混合而直接從此旁通管排出地面經(jīng)少許處理后又進(jìn)入地面泵反復(fù)使用，而產(chǎn)出液則從油套管環(huán)形少許處理后又進(jìn)入地面泵反復(fù)使用，而產(chǎn)出液則從油套管環(huán)形空間返出，使原油處理量減少了一半。空間返出，使原油處理量減少了一半。 所以，所以，閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵的運(yùn)行

15、成本最閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵的運(yùn)行成本最低低，可以選用優(yōu)質(zhì)動(dòng)力液或水基動(dòng)力液。但是增加了地面上的，可以選用優(yōu)質(zhì)動(dòng)力液或水基動(dòng)力液。但是增加了地面上的乏動(dòng)力液管線和井內(nèi)管柱的側(cè)管，鋼材消耗較多，作業(yè)費(fèi)用也乏動(dòng)力液管線和井內(nèi)管柱的側(cè)管，鋼材消耗較多，作業(yè)費(fèi)用也較高。較高。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵3 3）開式循環(huán)平行管拄投入式泵的工作原理開式循環(huán)平行管拄投入式泵的工作原理 圖圖43(d)43(d)為開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵，為開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵，側(cè)管接通封隔器下部的油套管環(huán)形空間，通過(guò)此管把聚側(cè)管接通封隔器下部的油套管環(huán)形空間，通過(guò)此管把聚集在封

16、隔器下部油套管環(huán)形空間的氣體排出。由于沒有集在封隔器下部油套管環(huán)形空間的氣體排出。由于沒有乏動(dòng)力液的專用通道，所以乏動(dòng)力液仍必須和產(chǎn)出液混乏動(dòng)力液的專用通道，所以乏動(dòng)力液仍必須和產(chǎn)出液混合后從油套管環(huán)形空間排出。合后從油套管環(huán)形空間排出。此種泵主要用于油井含氣此種泵主要用于油井含氣較高的情況。較高的情況。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵4水力活塞泵井下機(jī)組的工作原理水力活塞泵井下機(jī)組的工作原理 水力活塞泵井下機(jī)組主要由液馬達(dá)、泵和主控滑閥三部水力活塞泵井下機(jī)組主要由液馬達(dá)、泵和主控滑閥三部分組成。分組成。 (1)液馬達(dá)：液馬達(dá)：將動(dòng)力液的壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動(dòng)泵工作，常將動(dòng)力液的壓能

17、轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動(dòng)泵工作，常用的是往復(fù)柱塞式液馬達(dá)。用的是往復(fù)柱塞式液馬達(dá)。 (2)泵：泵：將液馬達(dá)傳遞給它的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓能，用將液馬達(dá)傳遞給它的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓能，用來(lái)提高油層產(chǎn)出液的壓能，常用的是往復(fù)柱塞泵。來(lái)提高油層產(chǎn)出液的壓能，常用的是往復(fù)柱塞泵。 (3)主控制滑閥：主控制滑閥：利用液壓差動(dòng)原理控制液馬達(dá)和泵柱塞做利用液壓差動(dòng)原理控制液馬達(dá)和泵柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的換向控制機(jī)構(gòu)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的換向控制機(jī)構(gòu)。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 通常情況下，水力活塞泵機(jī)組有通常情況下，水力活塞泵機(jī)組有單作用單作用和和雙作用雙作用兩兩種。前者在柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只在單一行程排出被增

18、種。前者在柱塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，只在單一行程排出被增壓的液體；而后者在上、下行程均排出被增壓的液體。壓的液體；而后者在上、下行程均排出被增壓的液體。通常高排量泵都采用雙作用方式。通常高排量泵都采用雙作用方式。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵圖圖4-5 4-5 單作用泵的工作原理單作用泵的工作原理（a a）下沖程；（）下沖程；（b b）上沖程）上沖程1-1-液馬達(dá)活塞；液馬達(dá)活塞；2-2-活塞桿；活塞桿；3-3-主控制滑閥；主控制滑閥；4-4-水力活塞泵活塞水力活塞泵活塞 圖4-5是國(guó)產(chǎn)水力活塞泵井下機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。該泵為差動(dòng)式單作用水力活塞泵，它的作用原理如下：機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程

19、學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵二、二、常用水力活塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理常用水力活塞泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理 1 1長(zhǎng)沖程大排量雙作用泵長(zhǎng)沖程大排量雙作用泵 1)1)結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成2)2)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)3)3)工作原理工作原理4)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):長(zhǎng)沖程、雙作用、排量大和效率高。長(zhǎng)沖程、雙作用、排量大和效率高。圖圖46 46 長(zhǎng)沖程雙作用泵原理圖長(zhǎng)沖程雙作用泵原理圖1-1-拉桿；拉桿；2-2-換向滑閥；換向滑閥；3-3-吸入閥；吸入閥；4-4-排出閥；排出閥；5-5-換向閥；換向閥；6-6-下活塞；下活塞；7-7-固定閥；固定閥；8-8-上活塞上活塞機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵2 2. .

20、長(zhǎng)沖程不平衡式單作用泵長(zhǎng)沖程不平衡式單作用泵 此類泵是在此類泵是在“基本型基本型”基礎(chǔ)上進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)改變而基礎(chǔ)上進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)改變而成。其成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沉沒泵中一個(gè)活塞直徑變小，只有一是沉沒泵中一個(gè)活塞直徑變小，只有一組吸入排出閥，設(shè)在小直徑活塞一端，大直徑活塞一端組吸入排出閥，設(shè)在小直徑活塞一端，大直徑活塞一端的上端始終作用著泵排出壓力。的上端始終作用著泵排出壓力。工作原理與工作原理與“基本型基本型”相同相同。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)有液馬達(dá)活塞直徑比泵端活塞直徑大，泵壓有液馬達(dá)活塞直徑比泵端活塞直徑大，泵壓力比小力比小( (泵端活塞與液馬達(dá)活塞的作用面積之比泵端活塞與液馬達(dá)活塞的作用面積之比) )

21、，可顯，可顯著增加泵的舉升能力，與著增加泵的舉升能力，與“基本型基本型”相比，在相同的井相比，在相同的井口工作壓力條件下，口工作壓力條件下，泵揚(yáng)程可提高泵揚(yáng)程可提高65%-124%65%-124%。適應(yīng)低液。適應(yīng)低液面、產(chǎn)量小的油井。面、產(chǎn)量小的油井。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵3.3.長(zhǎng)沖程平衡式單作用泵長(zhǎng)沖程平衡式單作用泵 此類泵也是在此類泵也是在“基本型基本型”的基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部改變而成。其局部改變而成。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沉沒泵的兩個(gè)活塞中，上是沉沒泵的兩個(gè)活塞中，上端的一個(gè)活塞直徑比下端活塞直徑小，并設(shè)計(jì)成一定比端的一個(gè)活塞直徑比下端活

22、塞直徑小，并設(shè)計(jì)成一定比例，使上下行程的負(fù)載和工作壓力平衡。只有一組吸入例，使上下行程的負(fù)載和工作壓力平衡。只有一組吸入排出閥組，設(shè)在大直徑活塞一端，小直徑活塞的上端，排出閥組，設(shè)在大直徑活塞一端，小直徑活塞的上端，始終作用著泵的吸入壓力。始終作用著泵的吸入壓力。工作原理工作原理與與“基本型基本型”相同。相同。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是，與是，與“基本型基本型”相比，顯著地降低了泵的壓力比相比，顯著地降低了泵的壓力比和井口工作壓力。相同井口工作壓力，泵的和井口工作壓力。相同井口工作壓力，泵的舉升能力提舉升能力提高高58.5%58.5%。適應(yīng)低液面、產(chǎn)量較小的油井。適應(yīng)低液面、產(chǎn)量較小的油井。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工

23、程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵4 4雙液馬達(dá)雙作用泵雙液馬達(dá)雙作用泵 該泵是在該泵是在“基本型基本型”的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)液馬達(dá)活的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)液馬達(dá)活塞。這樣，不論是上行程還是下行程都由兩個(gè)液馬達(dá)活塞。這樣，不論是上行程還是下行程都由兩個(gè)液馬達(dá)活塞驅(qū)動(dòng)一個(gè)泵端活塞運(yùn)動(dòng)。塞驅(qū)動(dòng)一個(gè)泵端活塞運(yùn)動(dòng)。工作原理工作原理與與“基本型基本型”相同。相同。優(yōu)點(diǎn)為壓力比小、揚(yáng)程高。在相同井口工作壓力條件下，優(yōu)點(diǎn)為壓力比小、揚(yáng)程高。在相同井口工作壓力條件下，泵的泵的揚(yáng)程比相應(yīng)的揚(yáng)程比相應(yīng)的“基本型基本型”提高提高77.2%77.2%；同理，在相同；同理，在相同的動(dòng)液面條件下，抽相同的液量，的動(dòng)液面條件下，抽相同的

24、液量，工作壓力可降低工作壓力可降低44%44%。適應(yīng)深井、低液面、較大產(chǎn)量的油井。適應(yīng)深井、低液面、較大產(chǎn)量的油井。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵5.5.無(wú)閥心換向機(jī)構(gòu)水力泵無(wú)閥心換向機(jī)構(gòu)水力泵 與與“基本型基本型”不同之處不同之處是換向機(jī)構(gòu)完全對(duì)稱是換向機(jī)構(gòu)完全對(duì)稱( (圖圖47)47)，取消了閥心。其取消了閥心。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，是，該泵的換向機(jī)構(gòu)、拉桿、液該泵的換向機(jī)構(gòu)、拉桿、液缸均為對(duì)稱設(shè)計(jì)，裝好吸入缸均為對(duì)稱設(shè)計(jì)，裝好吸入排出閥組后，可以與連接件排出閥組后，可以與連接件顛倒組裝。顛倒組裝。工作原理工作原理與與“基基 本型本型”大同小異。大同小異。 圖圖47 47 無(wú)

25、閥芯換向機(jī)構(gòu)無(wú)閥芯換向機(jī)構(gòu)1-1-閥體；閥體；2-2-滑閥；滑閥；3-3-密封環(huán)；密封環(huán)；4-4-拉桿拉桿機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :(1)(1) 大幅度提高了換向操作力的作用面積，操作力顯著增加，大幅度提高了換向操作力的作用面積，操作力顯著增加，比比“基本型基本型”增加增加1.81.8倍；倍；(2)(2) 減少了摩擦運(yùn)動(dòng)副，提高了各運(yùn)動(dòng)副的浮動(dòng)性和對(duì)中性；減少了摩擦運(yùn)動(dòng)副，提高了各運(yùn)動(dòng)副的浮動(dòng)性和對(duì)中性；(3)(3) 增長(zhǎng)軸向密封面長(zhǎng)度增長(zhǎng)軸向密封面長(zhǎng)度50%50%，改善間隙密封性能。強(qiáng)化機(jī)構(gòu)導(dǎo)，改善間隙密封性能。強(qiáng)化機(jī)構(gòu)導(dǎo)向，提高了主副閥抗偏磨、抗漏沖蝕能力；

26、向，提高了主副閥抗偏磨、抗漏沖蝕能力； (4)(4) 在相同的現(xiàn)場(chǎng)工作條件下，無(wú)閥心換向機(jī)構(gòu)比在相同的現(xiàn)場(chǎng)工作條件下，無(wú)閥心換向機(jī)構(gòu)比“基本型基本型”的連續(xù)工作周期提高的連續(xù)工作周期提高2.72.7倍以上，抗干擾能力顯著增強(qiáng)。倍以上，抗干擾能力顯著增強(qiáng)。 另外，還可派生出不平衡式、平衡式單作用泵和雙液另外，還可派生出不平衡式、平衡式單作用泵和雙液馬達(dá)馬達(dá)雙作用泵。適用范圍與雙作用泵。適用范圍與“基本型基本型”相似。相似。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵6.閥組式雙作用泵 1) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2) 工作原理 3)優(yōu)點(diǎn) 拉桿直徑設(shè)計(jì)可大一些，從而增加了強(qiáng)度，使換向機(jī)構(gòu)抗干擾能力提高。適應(yīng)范圍

27、與“基本型”類同。 圖圖48 48 閥組式水力泵閥組式水力泵1-1-工作筒；工作筒；2-2-沉沒泵；沉沒泵；3-3-上排出閥；上排出閥；4-4-上吸入閥；上吸入閥；5-5-上活塞；上活塞；6-6-上換向槽；上換向槽；7-7-上三通閥；上三通閥；8-8-先導(dǎo)閥先導(dǎo)閥9-9-下?lián)Q向閥；下?lián)Q向閥；10-10-下三通閥；下三通閥；11-11-下活塞；下活塞；12-12-下吸入閥；下吸入閥；13-13-下排出閥；下排出閥；14-14-固定閥固定閥機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵7.7.差動(dòng)式單作用泵差動(dòng)式單作用泵1)1) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2)2)工作原理工作原理3)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)圖圖4949差

28、動(dòng)式單作用泵差動(dòng)式單作用泵1-1-工作筒；工作筒；2-2-沉沒泵；沉沒泵；3-3-液馬達(dá)柱塞；液馬達(dá)柱塞；4-4-上換向槽；上換向槽；5-5-滑閥；滑閥；6-6-下?lián)Q向槽；下?lián)Q向槽；7-7-泵端閥球；泵端閥球；8-8-抽油泵柱塞；抽油泵柱塞；9-9-固定閥固定閥機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵三、三、水力活塞泵的設(shè)計(jì)計(jì)算水力活塞泵的設(shè)計(jì)計(jì)算 當(dāng)設(shè)計(jì)計(jì)算水力活塞泵裝置時(shí)，一般先給出下列的當(dāng)設(shè)計(jì)計(jì)算水力活塞泵裝置時(shí)，一般先給出下列的原始數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)： （1 1）油井的產(chǎn)量（或必需的采液量）；油井的產(chǎn)量（或必需的采液量）； （2 2）油井中動(dòng)液面深度；油井中動(dòng)液面深度； （3 3）井下

29、機(jī)組的沉沒度；井下機(jī)組的沉沒度； （4 4）井下機(jī)組的安裝型式和油井中管柱的尺寸；井下機(jī)組的安裝型式和油井中管柱的尺寸； （5 5）原油特性：粘度、重度、含水量、含砂量、含原油特性：粘度、重度、含水量、含砂量、含蠟量和含氣量等。蠟量和含氣量等。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵水力活塞泵的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：水力活塞泵的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：1.1. 井下機(jī)組徑向尺寸的確定井下機(jī)組徑向尺寸的確定 一般對(duì)于一般對(duì)于2 2英寸油管，井下機(jī)組的外徑不大于英寸油管，井下機(jī)組的外徑不大于47. 5mm47. 5mm；而對(duì)于而對(duì)于21/221/2英寸油管，井下機(jī)組的外徑不大于英寸油管，井下機(jī)組的外徑不

30、大于58.5mm58.5mm。由于井下機(jī)組徑向尺寸很小，所以給水力活塞泵的結(jié)構(gòu)由于井下機(jī)組徑向尺寸很小，所以給水力活塞泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)許多特殊要求。設(shè)計(jì)帶來(lái)許多特殊要求。2. 活塞組的沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)的選擇活塞組的沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)的選擇 在井下機(jī)組徑向尺寸很小的條件下，為了保證一定的在井下機(jī)組徑向尺寸很小的條件下，為了保證一定的排量，必須盡可能增加活塞組的沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)。排量，必須盡可能增加活塞組的沖程長(zhǎng)度和沖程次數(shù)。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 沖程長(zhǎng)度的增加主要受到機(jī)組中高精度同心部件的結(jié)構(gòu)工藝性、細(xì)長(zhǎng)活塞桿的縱向穩(wěn)定性、工作部件和泵閥的耐久性以及維護(hù)方便等因素的限

31、制。如對(duì)于自由安裝式水力活塞泵，當(dāng)沖程長(zhǎng)度達(dá)1m時(shí)，它的總長(zhǎng)應(yīng)為55.5m左右。井下機(jī)組的長(zhǎng)度過(guò)大會(huì)使起下操作和運(yùn)輸復(fù)雜化。實(shí)踐證明，對(duì)于自由安裝式井下機(jī)組，沖程長(zhǎng)度等于1m或少些，基本上就能滿足工藝要求。對(duì)于固定安裝式井下機(jī)組，根據(jù)使用要求的不同，可采用較大的活塞組沖程長(zhǎng)度。一般情況下，沖程長(zhǎng)度可選擇在0.41.0m之間?；钊M沖程次數(shù)的增加受到井下機(jī)組的使用壽命以及泵缸的充滿系數(shù)的限制。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 泵缸的充滿系數(shù)取決于油井中原油粘度和機(jī)組的沉沒度。假如機(jī)組的沉沒度是足夠的話，可以把沖程次數(shù)比正常數(shù)值提高0.51倍，而使機(jī)組不被到損壞。一般的沖程次數(shù)在408

32、5min-1范圍內(nèi)變化。如“科貝”公司生產(chǎn)的井下機(jī)組的額定加速度值可由下式確定 （4-1）式中， 每分鐘的沖程次數(shù)，min-1； S泵活塞的沖程長(zhǎng)度，cm。2254000n S n 當(dāng)泵活塞和液動(dòng)機(jī)活塞的面積比值等于1:1時(shí)，在泵中液流速度小于3m/s，而在泵的出口和液動(dòng)機(jī)槽道中液流速度小于6m/s。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵3. 泵活塞、液動(dòng)機(jī)活塞以及活塞桿直徑比值的確定 根據(jù)給定的機(jī)組工作參數(shù)，正確地選擇泵活塞、液動(dòng)機(jī)活塞以及活塞桿直徑比值是設(shè)計(jì)計(jì)算的重要問題之一。泵活塞和液動(dòng)機(jī)活塞的直徑比值一方面取決于下泵深度，即下泵深度愈大比值愈??；另一方面又受到地面動(dòng)力泵排出壓力的

33、限制。由于地面泵和整個(gè)液壓系統(tǒng)的強(qiáng)度條件，動(dòng)力液的壓力不能超過(guò)一定數(shù)值。在選擇活塞桿直徑比值時(shí)，必須特別注意它的強(qiáng)度，因?yàn)榛钊麠U的強(qiáng)度實(shí)際上限制了井下機(jī)組的活塞組所能承受的載荷數(shù)值。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵下面列舉一些推薦數(shù)值： 泵活塞直徑= 、 或 ； 液動(dòng)機(jī)活塞直徑= ； 活塞桿直徑= 。 上式中的 為油管（下泵用）的名義直徑。 應(yīng)該說(shuō)明，上述比值的正確確定必須在對(duì)水力活塞泵井下機(jī)組基本參數(shù)進(jìn)行多次計(jì)算和對(duì)比基礎(chǔ)上進(jìn)行。2.0d管2.5d管2.0d管4.0d管d管機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院發(fā)d液動(dòng)機(jī)的活塞直徑液動(dòng)機(jī)的活塞直徑泵d活塞泵的活塞直徑活塞泵的活塞直徑桿d活塞桿

34、直徑活塞桿直徑發(fā)F液動(dòng)機(jī)的活塞面積液動(dòng)機(jī)的活塞面積泵F活塞泵的活塞面積活塞泵的活塞面積桿f活塞桿面積活塞桿面積L井下機(jī)組的下泵深度井下機(jī)組的下泵深度沉h井下機(jī)組在沉沒深度井下機(jī)組在沉沒深度動(dòng)h混h井下機(jī)組到地面罐的混合液管線的水力阻力井下機(jī)組到地面罐的混合液管線的水力阻力油h地面動(dòng)力泵到井下機(jī)組的動(dòng)力液管線的水力阻力地面動(dòng)力泵到井下機(jī)組的動(dòng)力液管線的水力阻力泵入口前管線中抽取原油的水力阻力泵入口前管線中抽取原油的水力阻力4 4、差動(dòng)式單作用和雙作用水力活塞泵裝置基本參數(shù)的計(jì)算問題、差動(dòng)式單作用和雙作用水力活塞泵裝置基本參數(shù)的計(jì)算問題d d發(fā)發(fā)F F發(fā)發(fā)動(dòng)下p動(dòng)下pd d桿桿S S下下回混混ph

35、L)(回混混phL)(A-A-下沖程下沖程d d泵泵F F泵泵f f桿桿動(dòng)上pS S上上回混混phL)(油油沉)(hhB-B-上沖程上沖程回混混phL)(機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院下S下沖程時(shí)機(jī)組機(jī)械下沖程時(shí)機(jī)組機(jī)械摩擦力的總和摩擦力的總和上S上沖程時(shí)機(jī)組機(jī)械摩上沖程時(shí)機(jī)組機(jī)械摩擦力的總和擦力的總和動(dòng)動(dòng)力液、原油、混動(dòng)力液、原油、混合液重度合液重度油混QQqq油動(dòng)混回p混合液管線出口回壓混合液管線出口回壓動(dòng)下p 下、上沖程時(shí)液動(dòng)機(jī)處下、上沖程時(shí)液動(dòng)機(jī)處的動(dòng)力液壓力的動(dòng)力液壓力動(dòng)上p動(dòng)下p 下、上沖程時(shí)地面動(dòng)力下、上沖程時(shí)地面動(dòng)力泵處的動(dòng)力液壓力泵處的動(dòng)力液壓力動(dòng)上p動(dòng)p 地面動(dòng)力泵處的動(dòng)力液地面

36、動(dòng)力泵處的動(dòng)力液的平均壓力的平均壓力d d發(fā)發(fā)F F發(fā)發(fā)動(dòng)下p動(dòng)下pd d桿桿S S下下回混混phL)(回混混phL)(A-A-下沖程下沖程d d泵泵F F泵泵f f桿桿動(dòng)上pS S上上回混混phL)(油油沉)(hhB-B-上沖程上沖程回混混phL)(圖圖 差動(dòng)式水力活塞泵井下機(jī)組的活塞組上作用力簡(jiǎn)圖差動(dòng)式水力活塞泵井下機(jī)組的活塞組上作用力簡(jiǎn)圖機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院地面動(dòng)力泵處應(yīng)給出的動(dòng)力液壓力：地面動(dòng)力泵處應(yīng)給出的動(dòng)力液壓力：1)1) 動(dòng)力液壓力確定動(dòng)力液壓力確定下沖程：下沖程：上沖程：上沖程：地面動(dòng)力泵處應(yīng)給出的動(dòng)力液壓力可由下式計(jì)算：地面動(dòng)力泵處應(yīng)給出的動(dòng)力液壓力可由下式計(jì)算：d d發(fā)

37、發(fā)F F發(fā)發(fā)動(dòng)下p動(dòng)下pd d桿桿S S下下回混混phL)(回混混phL)(A-A-下沖程下沖程d d泵泵F F泵泵f f桿桿動(dòng)上pS S上上回混混phL)(油油沉)(hhB-B-上沖程上沖程回混混phL)(機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院2 2）動(dòng)力液量的確定）動(dòng)力液量的確定機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院3 3）活塞泵的排量計(jì)算）活塞泵的排量計(jì)算機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院4 4）水力活塞泵的功率和效率的計(jì)算）水力活塞泵的功率和效率的計(jì)算QHN表油效油升油沉表hhhLH地泵動(dòng)總qpN總油升油沉油總效總）Nhhh(LNNQ動(dòng)動(dòng)動(dòng)效泵發(fā)井機(jī))(NhLqN功率：功率：效率：效率：動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)）（hLpqN機(jī)電工程學(xué)院機(jī)

38、電工程學(xué)院5 5、 水力活塞泵的速度調(diào)節(jié)和沖程換向水力活塞泵的速度調(diào)節(jié)和沖程換向 （1 1）水力活塞泵的速度調(diào)節(jié)）水力活塞泵的速度調(diào)節(jié) 為了調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)活塞的平均速度，只要改變進(jìn)入液動(dòng)機(jī)的為了調(diào)節(jié)液動(dòng)機(jī)活塞的平均速度，只要改變進(jìn)入液動(dòng)機(jī)的動(dòng)力液流量動(dòng)力液流量即即可?？伞?動(dòng)力液流量的改變可采用動(dòng)力液流量的改變可采用容積調(diào)節(jié)容積調(diào)節(jié)和和節(jié)流調(diào)節(jié)節(jié)流調(diào)節(jié)兩種方法。兩種方法。 （2 2）沖程換向）沖程換向 液動(dòng)機(jī)活塞的沖程換向是由液動(dòng)機(jī)活塞的沖程換向是由控制滑閥控制滑閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 控制滑閥控制滑閥是井下機(jī)組最重要的部件，它的正確設(shè)計(jì)計(jì)算在很大程度上決是井下機(jī)組最重要的部件，它的正確設(shè)計(jì)計(jì)算在

39、很大程度上決定了井下機(jī)組的效率和壽命。定了井下機(jī)組的效率和壽命。 機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院控制滑閥應(yīng)滿足下列五點(diǎn)要求：控制滑閥應(yīng)滿足下列五點(diǎn)要求： (1) (1) 保證液動(dòng)機(jī)活塞的保證液動(dòng)機(jī)活塞的無(wú)沖擊換向無(wú)沖擊換向。 (2) (2) 保證換向的活塞組能保證換向的活塞組能到達(dá)極限位置到達(dá)極限位置( (沖程長(zhǎng)度的計(jì)算值沖程長(zhǎng)度的計(jì)算值) )，最大限最大限度的利用動(dòng)力機(jī)和泵的工作容積和盡可能地度的利用動(dòng)力機(jī)和泵的工作容積和盡可能地減少余隙容積減少余隙容積。 (3) (3) 使活塞組的工作循環(huán)能保證自動(dòng)作用的使活塞組的工作循環(huán)能保證自動(dòng)作用的泵閥泵閥關(guān)閉滯后最小和沖擊關(guān)閉滯后最小和沖擊最小最小。 (

40、4) (4) 盡量縮短盡量縮短換向時(shí)間換向時(shí)間和和減少功率損失減少功率損失。 (5) (5) 當(dāng)液動(dòng)機(jī)活塞和滑閥在任一位置時(shí)，保證液動(dòng)機(jī)當(dāng)液動(dòng)機(jī)活塞和滑閥在任一位置時(shí)，保證液動(dòng)機(jī)及時(shí)啟動(dòng)及時(shí)啟動(dòng)。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 工作循環(huán)圖（可用來(lái)確定井下機(jī)組的最優(yōu)計(jì)算工況和進(jìn)行主滑閥的計(jì)算） (1) 在差動(dòng)式單作用水力活塞泵中，下沖程時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度比上沖程時(shí)大得多； (2) 動(dòng)力液流量q的峰值相當(dāng)于動(dòng)力液同時(shí)用在移動(dòng)活塞和移動(dòng)滑閥時(shí)，當(dāng)活塞在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)停住時(shí)，動(dòng)力液僅用在移動(dòng)滑閥上。 (3) 克服阻力所需的壓力p阻, 當(dāng)上沖程時(shí)僅占總壓力的較小部分，而當(dāng)下沖程時(shí)幾乎占總壓力的絕大部分。在滑閥腔室

41、中壓力，永遠(yuǎn)低于液動(dòng)機(jī)中動(dòng)力液壓力； (4) 上、下沖程時(shí)，泵的排量不一樣； (5) 因?yàn)榈孛鎰?dòng)力泵處的壓力波動(dòng)不大，排量幾乎不變，所以在一個(gè)工作循環(huán)中地面動(dòng)力泵的功率變化很小。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院6 6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)特殊問題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)特殊問題（1 1）元件的密封問題）元件的密封問題 包括：往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、限制可動(dòng)性件、不動(dòng)連接件包括：往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、限制可動(dòng)性件、不動(dòng)連接件硬密封硬密封：間隙密封和螺旋密封、端面硬密封：間隙密封和螺旋密封、端面硬密封軟密封軟密封：橡膠密封圈密封、填料密封：橡膠密封圈密封、填料密封 動(dòng)密封和靜密封動(dòng)密封和靜密封（2 2）連接件的同心度連接件的同心度問題問

42、題（3 3）絲扣連接的放松絲扣連接的放松問題問題 實(shí)踐證明，最可靠的防松措施是提高絲扣連接和支承端面的摩擦力，就實(shí)踐證明，最可靠的防松措施是提高絲扣連接和支承端面的摩擦力，就是在絲扣連接處，是在絲扣連接處，用強(qiáng)力上扣，使支承端面很好地靠用強(qiáng)力上扣，使支承端面很好地靠住，如有可能要裝鎖緊住，如有可能要裝鎖緊螺母。對(duì)于承受沖擊載荷的零件，還必須考慮附加的螺母。對(duì)于承受沖擊載荷的零件，還必須考慮附加的防松措施防松措施，如采用環(huán)氧，如采用環(huán)氧樹脂粘結(jié)、打洋沖眼、熱錫焊和熱裝絲扣等辦法。樹脂粘結(jié)、打洋沖眼、熱錫焊和熱裝絲扣等辦法。 目前水力活塞泵最大下泵深度為目前水力活塞泵最大下泵深度為46004600

43、m m機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵7.7. 同心懸掛的兩油管柱的強(qiáng)度校核同心懸掛的兩油管柱的強(qiáng)度校核 水力活塞泵裝置的油管柱不但在自重和液柱重的作水力活塞泵裝置的油管柱不但在自重和液柱重的作用下，而且還在地面動(dòng)力泵的高壓動(dòng)力液的壓力作用下。用下，而且還在地面動(dòng)力泵的高壓動(dòng)力液的壓力作用下。油管柱強(qiáng)度是限制水力活塞泵下泵深度的主要因素。油管柱強(qiáng)度是限制水力活塞泵下泵深度的主要因素。當(dāng)當(dāng)下泵深度很大時(shí)，必須采用高強(qiáng)度鋼管，也可采用復(fù)合下泵深度很大時(shí)，必須采用高強(qiáng)度鋼管，也可采用復(fù)合鋼管柱，即上部用較高強(qiáng)度的鋼管，下部用較低強(qiáng)度鋼鋼管柱，即上部用較高強(qiáng)度的鋼管，下部用較低強(qiáng)度鋼管。管

44、。為了正確地選擇油管和確定下泵深度，必須對(duì)油管為了正確地選擇油管和確定下泵深度，必須對(duì)油管柱進(jìn)行強(qiáng)度校核。柱進(jìn)行強(qiáng)度校核。但是，一般來(lái)說(shuō)，在下泵深度低于但是，一般來(lái)說(shuō)，在下泵深度低于1000m1000m時(shí)，不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。時(shí)，不需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 在拉伸載荷 作用下，最上端的絲扣連接處是油管柱強(qiáng)度最薄弱的地方，它的許用拉伸載荷可由下式確定： （4-15）式中， 絲扣連接處的拉斷載荷； 安全系數(shù)，不應(yīng)低于1.351.5。P拉PPn斷拉P斷n機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 當(dāng)同心懸掛兩油管柱時(shí)，當(dāng)同心懸掛兩油管柱時(shí)，下泵深度首先受到外油

45、管柱強(qiáng)度下泵深度首先受到外油管柱強(qiáng)度的限制的限制。當(dāng)將井下機(jī)組壓出泵座時(shí)，在外油管柱最上端的絲扣。當(dāng)將井下機(jī)組壓出泵座時(shí)，在外油管柱最上端的絲扣連接處作用有最大拉伸載荷，它等于油管柱重、兩管柱的環(huán)形連接處作用有最大拉伸載荷，它等于油管柱重、兩管柱的環(huán)形空間內(nèi)液柱重和井下機(jī)組壓出時(shí)地面動(dòng)力泵在外油管柱中造成空間內(nèi)液柱重和井下機(jī)組壓出時(shí)地面動(dòng)力泵在外油管柱中造成最大壓力等三項(xiàng)的總和。當(dāng)壓出井下機(jī)組時(shí)，最大壓力值一般最大壓力等三項(xiàng)的總和。當(dāng)壓出井下機(jī)組時(shí)，最大壓力值一般采用采用10MPa10MPa，但在特殊情況下也可達(dá)，但在特殊情況下也可達(dá)15MPa15MPa，它和固定密封裝置，它和固定密封裝置的摩

46、擦力大小有關(guān)，而井下機(jī)組的的摩擦力大小有關(guān)，而井下機(jī)組的工作時(shí)間、動(dòng)力液壓力大小工作時(shí)間、動(dòng)力液壓力大小和原油性質(zhì)是影響上述摩擦力的主要因素和原油性質(zhì)是影響上述摩擦力的主要因素。 內(nèi)油管柱絲扣連接處的最大拉伸載荷發(fā)生在井下機(jī)組正常內(nèi)油管柱絲扣連接處的最大拉伸載荷發(fā)生在井下機(jī)組正常工作時(shí)，它等于工作時(shí)，它等于管柱重管柱重、液柱重液柱重和和動(dòng)力液動(dòng)力液最大工作壓力所產(chǎn)生最大工作壓力所產(chǎn)生的載荷的載荷三項(xiàng)的總和三項(xiàng)的總和，必要時(shí)也要進(jìn)行核算。，必要時(shí)也要進(jìn)行核算。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵四、四、水力活塞泵的使用范圍和發(fā)展趨勢(shì)水力活塞泵的使用范圍和發(fā)展趨勢(shì) 水力活塞泵的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)

47、是具有較高的效率水力活塞泵的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是具有較高的效率，而且隨，而且隨著油井動(dòng)液面的降低，它的效率減小不多；它的基本工作參著油井動(dòng)液面的降低，它的效率減小不多；它的基本工作參數(shù)數(shù)排量和壓頭可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)節(jié)，而其效率并無(wú)多排量和壓頭可在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)節(jié)，而其效率并無(wú)多大變化；自由安裝式水力活塞泵可利用動(dòng)力液進(jìn)行起下操作，大變化；自由安裝式水力活塞泵可利用動(dòng)力液進(jìn)行起下操作，使起下操作機(jī)械化不僅可大大減輕繁重的體力勞動(dòng)，而且可使起下操作機(jī)械化不僅可大大減輕繁重的體力勞動(dòng)，而且可減少停井時(shí)間，增加原油產(chǎn)量，延長(zhǎng)油管壽命和降低建井成減少停井時(shí)間，增加原油產(chǎn)量，延長(zhǎng)油管壽命和降低建井成本，如自

48、由安裝式水力活塞泵起下只需一個(gè)工人即可，而且本，如自由安裝式水力活塞泵起下只需一個(gè)工人即可，而且從從2000m2000m處用動(dòng)力液提升，一般只需處用動(dòng)力液提升，一般只需303060min60min，下放只需，下放只需252535min35min，水力活塞泵的，水力活塞泵的主要工作部件易于標(biāo)準(zhǔn)化主要工作部件易于標(biāo)準(zhǔn)化，它的采，它的采用用便于實(shí)行礦場(chǎng)自動(dòng)化便于實(shí)行礦場(chǎng)自動(dòng)化。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 1 1水力活塞泵特別適用下列的開采條件水力活塞泵特別適用下列的開采條件 1 1）深井和超深井的開采深井和超深井的開采 水力活塞泵在深井和超深井中能高效率地工作，隨著抽水力活塞泵在深

49、井和超深井中能高效率地工作，隨著抽井動(dòng)液面降低，排量和效率改變不顯著。井動(dòng)液面降低，排量和效率改變不顯著。 2 2）斜井和方向井的開采斜井和方向井的開采 水力活塞泵在斜井和方向井中開采也很有效，甚至在井水力活塞泵在斜井和方向井中開采也很有效，甚至在井斜達(dá)斜達(dá)7070的情況下它的工作和起下操作也無(wú)多大困難。由于的情況下它的工作和起下操作也無(wú)多大困難。由于水力活塞泵的地面設(shè)備很緊湊，平衡性好，適用于固定式平水力活塞泵的地面設(shè)備很緊湊，平衡性好，適用于固定式平臺(tái)或棧橋的海上油井開采。水力活塞泵的地面設(shè)備可解決海臺(tái)或棧橋的海上油井開采。水力活塞泵的地面設(shè)備可解決海上油井開采的安全防火問題。上油井開采的

50、安全防火問題。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 3）小眼油井的開采小眼油井的開采 目前，已用目前，已用53/4英寸（英寸（134mm）套管柱的油井代替）套管柱的油井代替65/8英英寸（寸（168mm）套管柱的油井，并正在發(fā)展）套管柱的油井，并正在發(fā)展43/4英寸（英寸（121mm）或更小套管柱的油井。這樣可以加速鉆井速度，減少投資?；蚋√坠苤挠途＿@樣可以加速鉆井速度，減少投資。在這樣情況下水力活塞泵在技術(shù)上特別有效。在這樣情況下水力活塞泵在技術(shù)上特別有效。 4）粘油井的開采粘油井的開采 粘油井（粘度達(dá)幾百和幾千厘泊）的開采，用有桿抽油粘油井（粘度達(dá)幾百和幾千厘泊）的開采，用有

51、桿抽油設(shè)備有時(shí)是不可能的，用電動(dòng)潛油離心泵開采效率低。采用設(shè)備有時(shí)是不可能的，用電動(dòng)潛油離心泵開采效率低。采用水力活塞泵時(shí)，可利用熱動(dòng)力液對(duì)原油進(jìn)行加熱，粘度降低水力活塞泵時(shí)，可利用熱動(dòng)力液對(duì)原油進(jìn)行加熱，粘度降低幾十倍，也可采用其它方法降低原油粘度，因此，水力活塞幾十倍，也可采用其它方法降低原油粘度，因此，水力活塞泵開采粘油井是有效的。泵開采粘油井是有效的。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 5）多蠟井的開采多蠟井的開采 實(shí)踐表明，用水力活塞泵開采多蠟井時(shí)，發(fā)現(xiàn)油管實(shí)踐表明，用水力活塞泵開采多蠟井時(shí)，發(fā)現(xiàn)油管壁上石蠟的沉積量很小，這是因?yàn)榫性鸵言谒畋谏鲜灥某练e量很小，這是

52、因?yàn)榫性鸵言谒钊镁聶C(jī)組出口處，和廢動(dòng)力液混合，降低了單位體塞泵井下機(jī)組出口處，和廢動(dòng)力液混合，降低了單位體積液體的含氣量和含蠟量，石蠟的影響因而減輕。利用積液體的含氣量和含蠟量，石蠟的影響因而減輕。利用熱動(dòng)力液或往動(dòng)力液中加入石蠟溶劑，可以完全消除石熱動(dòng)力液或往動(dòng)力液中加入石蠟溶劑，可以完全消除石蠟的影響。蠟的影響。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 水力活塞泵的水力活塞泵的缺點(diǎn)是需向井中下放雙層油管缺點(diǎn)是需向井中下放雙層油管（指插（指插入固定式和平行管自由式入固定式和平行管自由式) )，這樣一方面，這樣一方面增加了設(shè)備的金增加了設(shè)備的金屬消耗量和投資屬消耗量和投資，提高

53、了井下修理勞動(dòng)量和維修費(fèi)用；，提高了井下修理勞動(dòng)量和維修費(fèi)用；另一方面另一方面又限制了井下機(jī)組的尺寸又限制了井下機(jī)組的尺寸，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。為，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。為了消除這個(gè)缺點(diǎn)，可采用套管固定式或套管自由式，即了消除這個(gè)缺點(diǎn)，可采用套管固定式或套管自由式，即采用單油管柱帶封隔器方案。但是，上述方案使用的前采用單油管柱帶封隔器方案。但是，上述方案使用的前提條件必須保證套管柱的平直和密封性，同時(shí)油井的油提條件必須保證套管柱的平直和密封性，同時(shí)油井的油氣比要低或動(dòng)液面高允許采用大的沉沒度。如這些條件氣比要低或動(dòng)液面高允許采用大的沉沒度。如這些條件不具備時(shí)，可考慮采用雙平行油管柱即平行管自由式，不具備時(shí)，

54、可考慮采用雙平行油管柱即平行管自由式，可以減少設(shè)備的重量，但它的排量受到限制?？梢詼p少設(shè)備的重量，但它的排量受到限制。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵 水力活塞泵在某些油區(qū)特別是開采松散砂石的油層水力活塞泵在某些油區(qū)特別是開采松散砂石的油層時(shí)，需專門準(zhǔn)備動(dòng)力液。在冬夭嚴(yán)寒季節(jié)時(shí)，水力活塞時(shí)，需專門準(zhǔn)備動(dòng)力液。在冬夭嚴(yán)寒季節(jié)時(shí)，水力活塞泵的地面設(shè)備和管線的操作有一定的困難。水力活塞泵泵的地面設(shè)備和管線的操作有一定的困難。水力活塞泵的下泵深度受油管強(qiáng)度的限制。上述的缺點(diǎn)在采取相應(yīng)的下泵深度受油管強(qiáng)度的限制。上述的缺點(diǎn)在采取相應(yīng)措施后是可以克服的。措施后是可以克服的。 水力活塞泵的使用壽

55、命要比有桿泵長(zhǎng)一倍水力活塞泵的使用壽命要比有桿泵長(zhǎng)一倍。我國(guó)從。我國(guó)從1966年開始在礦場(chǎng)上試驗(yàn)水力活塞泵采油，目前，在一年開始在礦場(chǎng)上試驗(yàn)水力活塞泵采油，目前，在一些油田上已得到較大規(guī)模的推廣使用，水力活塞泵在井些油田上已得到較大規(guī)模的推廣使用，水力活塞泵在井下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最一長(zhǎng)已達(dá)一年半左右。下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間最一長(zhǎng)已達(dá)一年半左右。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵2.2. 水力活塞泵的發(fā)展趨勢(shì)水力活塞泵的發(fā)展趨勢(shì) 1 1）用在大排量和深井的開采用在大排量和深井的開采 近十幾年來(lái)，單臺(tái)水力活塞泵的排量比過(guò)去增加了近十幾年來(lái)，單臺(tái)水力活塞泵的排量比過(guò)去增加了3 3倍倍以上，因此對(duì)大排量

56、油井的適應(yīng)性大大增加。為了能在深以上，因此對(duì)大排量油井的適應(yīng)性大大增加。為了能在深井和超深井中工作，增加下泵深度，采用了雙聯(lián)液動(dòng)機(jī)或井和超深井中工作，增加下泵深度，采用了雙聯(lián)液動(dòng)機(jī)或小比例泵的結(jié)構(gòu)。在一定的套管尺寸范圍內(nèi)，采用雙泵端小比例泵的結(jié)構(gòu)。在一定的套管尺寸范圍內(nèi)，采用雙泵端泵或串聯(lián)的兩個(gè)雙泵端泵的方法，使水力活塞泵更加擴(kuò)大泵或串聯(lián)的兩個(gè)雙泵端泵的方法，使水力活塞泵更加擴(kuò)大了它的排量和井深的使用范圍。了它的排量和井深的使用范圍。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵圖4-13 串聯(lián)雙泵端泵(左)和大排量雙泵端泵(右)示意圖機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵2）集中動(dòng)力泵站

57、和控制分站集中動(dòng)力泵站和控制分站 例如某油田原有例如某油田原有5口井各裝一臺(tái)三缸地面動(dòng)力泵和一個(gè)動(dòng)口井各裝一臺(tái)三缸地面動(dòng)力泵和一個(gè)動(dòng)力油罐。后來(lái)增加到力油罐。后來(lái)增加到18口井，把口井，把5臺(tái)地面動(dòng)力泵集中到一個(gè)動(dòng)臺(tái)地面動(dòng)力泵集中到一個(gè)動(dòng)力泵站，采用了力泵站，采用了800m3的動(dòng)力油罐。動(dòng)力液通過(guò)一個(gè)排出集管的動(dòng)力油罐。動(dòng)力液通過(guò)一個(gè)排出集管分送到分送到5個(gè)動(dòng)力液控制分站，每一個(gè)分站可以控制個(gè)動(dòng)力液控制分站，每一個(gè)分站可以控制45口井。這口井。這樣，原來(lái)樣，原來(lái)5口井所用的口井所用的5臺(tái)地面動(dòng)力泵可以操作臺(tái)地面動(dòng)力泵可以操作18口井?？诰?。 集中動(dòng)力泵站的推廣，有可能采用大功率臥式多缸地面動(dòng)集

58、中動(dòng)力泵站的推廣，有可能采用大功率臥式多缸地面動(dòng)力泵（如力泵（如184kW的臥式五缸柱塞泵）和成套動(dòng)力液控制管匯，的臥式五缸柱塞泵）和成套動(dòng)力液控制管匯，來(lái)分配、控制和測(cè)量每口井的動(dòng)力液流量。采用組合式管匯，來(lái)分配、控制和測(cè)量每口井的動(dòng)力液流量。采用組合式管匯，可以適應(yīng)不同數(shù)量的油井。可以適應(yīng)不同數(shù)量的油井。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵3 3）采用閉式動(dòng)力液系統(tǒng)采用閉式動(dòng)力液系統(tǒng) 閉式動(dòng)力液系統(tǒng)由于動(dòng)力液能保持清潔，因此閉式動(dòng)力液系統(tǒng)由于動(dòng)力液能保持清潔，因此減少減少了動(dòng)力液處理和維護(hù)費(fèi)用了動(dòng)力液處理和維護(hù)費(fèi)用，而且使水力活塞泵的液動(dòng)機(jī)，而且使水力活塞泵的液動(dòng)機(jī)部分磨損減輕，部

59、分磨損減輕，壽命延長(zhǎng)壽命延長(zhǎng)。常用的閉式系統(tǒng)包括三條管。常用的閉式系統(tǒng)包括三條管柱：柱：大管柱裝水力活塞泵大管柱裝水力活塞泵井下機(jī)組；井下機(jī)組；一個(gè)管柱出原油一個(gè)管柱出原油；一個(gè)管柱返回廢動(dòng)力液一個(gè)管柱返回廢動(dòng)力液。現(xiàn)在大多數(shù)油井可以每一條管?，F(xiàn)在大多數(shù)油井可以每一條管柱單獨(dú)下放。由于采取了一系列新的改進(jìn)（如減小油管柱單獨(dú)下放。由于采取了一系列新的改進(jìn)（如減小油管接頭直徑，改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)和采用專門的內(nèi)密封裝置結(jié)接頭直徑，改進(jìn)接頭設(shè)計(jì)和采用專門的內(nèi)密封裝置結(jié)構(gòu)），使閉式動(dòng)力液系統(tǒng)的采用更加方便。構(gòu)），使閉式動(dòng)力液系統(tǒng)的采用更加方便。閉式動(dòng)力液閉式動(dòng)力液系統(tǒng)因占地面積小，適用于海上平臺(tái)抽油。系統(tǒng)因占

60、地面積小，適用于海上平臺(tái)抽油。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力活塞泵水力活塞泵4 4）用于單井同時(shí)分采多油層用于單井同時(shí)分采多油層 為了加速多油層的新油田開發(fā)，節(jié)省大量的投資和為了加速多油層的新油田開發(fā)，節(jié)省大量的投資和材料消耗，近年來(lái)飛速發(fā)展單井同時(shí)分采多油層的采油材料消耗，近年來(lái)飛速發(fā)展單井同時(shí)分采多油層的采油法。水力活塞泵在這方面的應(yīng)用也很廣泛，出現(xiàn)了不少法。水力活塞泵在這方面的應(yīng)用也很廣泛，出現(xiàn)了不少用于單井同時(shí)分采多油層的水力活塞泵方案。用于單井同時(shí)分采多油層的水力活塞泵方案。機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院第二節(jié)第二節(jié) 水力射流泵水力射流泵機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院水力射流泵水力射流泵一、一、水