一、常用抽油泵存在的問題：

    現(xiàn)在我國各油田使用的柱塞和泵筒間多以間隙密封為主。常用抽油泵存在的問題：

1、泵的防砂問題，通常使用的解決方法是：多在柱塞上加工環(huán)形切槽，為方便檢修泵時(shí)沖砂，安裝可拆出的固定閥，或在固定閥上加存砂槽。

2、耐磨問題，通常使用的解決方法是：泵筒用合金鋼加特種熱處理，再珩磨加工，或用45號(hào)鋼碳氮共滲，再珩磨加工；柱塞用合金鋼電鍍硬鉻，或噴焊耐磨合金，再磨削加工。

3、即使采取上述措施，泵的防砂和耐磨效果并不理想。究其原因是間隙密封造成微細(xì)砂粒隨柱塞運(yùn)動(dòng)進(jìn)入泵筒和柱塞間的間隙產(chǎn)生研磨作用，而隨著使用周期的延長，磨損加重，泄漏加劇，直至報(bào)廢。

二、防砂式無間隙密封抽油泵的研制技術(shù)：

（一）、新研制的防砂式無間隙密封抽油泵成功地解決了抽油泵存在的上述問題，即用無間隙密封代替間隙密封;柱塞長度改短，只有間隙密封柱塞長度的一半；柱塞本體上安裝改進(jìn)的斯特槽可脹密封。中硬度耐磨脹圈和高硬度耐磨脹圈。這3種密封的組件均由耐磨、摩擦系數(shù)小、彈性好的材料經(jīng)特種加工處理制成，可保證抽油泵從下井工作到檢泵始終處于無間隙狀態(tài)。以油砂混合液為工作介質(zhì)(遼河油田原油，80目篩下的砂粒占5%)做井上模擬測試。在20MPa下，抽吸阻力只有157+20N，充滿系數(shù)1，由此預(yù)計(jì)可提高泵效20%~50%。模擬試驗(yàn)中觀察，3種密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組件的特種唇邊設(shè)計(jì)，阻止了微細(xì)砂進(jìn)入柱塞2泵筒摩擦副內(nèi)。

因短柱塞本體上安裝的3種密封有可脹性，故泵筒和柱塞本體的加工精度大大降低。測試時(shí)，柱塞運(yùn)行速度1m/s，連續(xù)抽吸運(yùn)轉(zhuǎn)30d，泵筒無擦痕，磨損微量，表面均勻光亮。按此情況估算，井下作業(yè)情況惡劣時(shí)，泵的壽命可達(dá)到215~3a，而泵筒磨損均勻，不會(huì)象間隙密封那樣產(chǎn)生偏磨或腰鼓狀泵筒內(nèi)表面。柱塞本體除安裝了3種密封外，還有2個(gè)游動(dòng)閥和1個(gè)特種造旋閥罩，本體上加工有防砂槽，會(huì)將侵入的細(xì)砂存入防砂槽內(nèi)。模擬試驗(yàn)中，槽內(nèi)有微量砂粒，柱塞本體上部的造旋閥罩和泵筒下部的造旋閥罩可借助柱塞的強(qiáng)大抽吸力為抽入泵內(nèi)的原油造旋，將混入原油中的砂粒迅速抽排到泵外。由于柱塞短，在防沖距相同情況下，泵筒縮短700~800mm，檢修泵時(shí)只需更換柱塞上的3種密封件，柱塞本體可多次使用。

（二）、研制技術(shù)要點(diǎn)：

1、油泵的無間隙密封和高泵效

柱塞上安裝的3種可脹密封的合理結(jié)構(gòu)、安置在柱塞上的位置、組成密封的零件材質(zhì)選擇、加工精度和加工工藝等是確保抽油泵在長期運(yùn)行中始終保持無間隙、耐磨損、低摩擦系數(shù)和高效長壽命工作的關(guān)鍵。圖1所示是各種密封和游動(dòng)閥在柱塞上的位置。件2、3為中硬度密封脹圈;件4、5、6為改進(jìn)的斯特槽密封;件7、8為高硬度硬質(zhì)密封脹圈;件2有2件，用中硬度耐磨鑄鐵制成;件3用彈簧鋼制成。安裝時(shí)2個(gè)外環(huán)開口互錯(cuò)開180b，內(nèi)環(huán)開口與外環(huán)開口錯(cuò)開90b，并用銷釘將3個(gè)環(huán)固定，外環(huán)在自身脹力和內(nèi)環(huán)脹力共同作用下，緊貼泵筒內(nèi)表面運(yùn)行，脹圈不但軸向密封好，而且徑向密封也好，故阻止微細(xì)砂進(jìn)入軸向摩擦副，也可阻止微細(xì)砂進(jìn)入內(nèi)環(huán)3的內(nèi)部空隙中，不會(huì)阻礙脹圈運(yùn)行中呼吸。件4、5、6為內(nèi)部填充耐磨金屬或非金屬有機(jī)物制成，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，結(jié)構(gòu)本身可保證密封有一定的外脹性。為防止細(xì)砂等物質(zhì)侵入密封內(nèi)部，在件5和6的兩側(cè)加裝了擋圈4，有效地阻止細(xì)砂等侵入密封體內(nèi)部而影響張力。件7、8結(jié)構(gòu)同件2、3中硬度耐磨脹圈，只是外環(huán)7采用特種合金鋼熱處理制成，其表面硬度小于泵筒內(nèi)表面硬度，彈性好，耐磨性好，摩擦系數(shù)小，實(shí)現(xiàn)密封是其主要功能。這3種密封結(jié)構(gòu)可保證對泵筒內(nèi)壁有均勻的內(nèi)脹力和可靠的徑向軸間密封性能，保證抽吸真空度和高的充滿系數(shù)，從而保證了高泵效。#p#分頁標(biāo)題#e#

2、主動(dòng)防砂功能和長壽命

柱塞本體上安裝的3種可脹密封和密封外環(huán)的特種唇邊設(shè)計(jì)，阻止了細(xì)砂不能進(jìn)入摩擦副內(nèi)起研磨作用，大大減弱了柱塞和泵筒磨損，即不會(huì)減弱抽吸能力。從實(shí)際模擬運(yùn)行看，以多道防砂為主的可脹密封起到了很好的防砂作用，運(yùn)行1個(gè)月后柱塞本體上的環(huán)槽內(nèi)僅有少量微粒砂，說明柱塞本體上開的防砂槽和本體自身均起到了防砂作用。3種密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和在柱塞本體上的位置保證了抽油泵有很強(qiáng)的抽吸力和排油能力，進(jìn)油出油流速高在固定閥罩和游動(dòng)閥上部閥罩上開有造旋槽，見圖2、圖3，使進(jìn)排油流呈強(qiáng)旋流狀，細(xì)砂來不及沉積就被排出泵外。將阻止細(xì)砂進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副和將細(xì)砂迅速抽排到泵外可看做是主動(dòng)防砂，防砂效果比現(xiàn)有的抽油泵上單純防砂槽和存砂槽要好得多。從主動(dòng)防砂效果和抽油運(yùn)轉(zhuǎn)中泵筒和柱塞間的低摩擦系數(shù)、高耐磨性和低抽吸阻力看，該泵在井下惡劣工況下具有長壽命。

3、合理的下井工藝

在開發(fā)研制新結(jié)構(gòu)抽油泵的同時(shí)，試行了兩種下井工藝。

(1)泵筒和柱塞分別下井，即泵筒隨油管柱一起下井，柱塞隨抽油桿柱下井。由于這種抽油泵柱塞下井有難度，建議采取2種辦法:其一是將柱塞包容在一個(gè)專用護(hù)套內(nèi)，護(hù)套有卡爪，當(dāng)柱塞和護(hù)套下到泵筒的口部時(shí)，護(hù)套會(huì)自動(dòng)卡在泵筒口部預(yù)設(shè)卡套內(nèi)而固定，柱塞則可順利地下到泵筒內(nèi)。其二是用一種特殊的膠結(jié)劑將各道在全閉合(封好的脹圈外徑小于柱塞本體外徑)狀態(tài)下封好，柱塞再隨抽油桿柱下井，柱塞入泵筒后和普通泵一樣調(diào)防沖距，因改進(jìn)的斯特槽密封只是臨時(shí)壓型態(tài)，下井后會(huì)很快實(shí)現(xiàn)密封和阻砂功能。而其余各道密封在柱塞下入泵筒中2~7d內(nèi)也全部打開。這種膠結(jié)劑在井內(nèi)石油氣和原油侵蝕下，失去部分膠結(jié)強(qiáng)度后，各道彈性密封脹圈受脹力作用被打開。

(2)用雙卡脫接器和釋放套連接抽油泵柱塞和泵筒。下井前，將脫接器下部和柱塞連接，下入錐形口的泵筒內(nèi)，再接釋放套和泵筒，釋放套接油管柱一起下入井內(nèi)，坐好井口后，再把脫接器上部和抽油桿柱連接下入油管，實(shí)現(xiàn)泵整體下井。檢修泵時(shí)，可上提抽油桿柱到泵筒上部釋放套部位，釋放套迫使脫接器雙卡收攏，使脫接器上體與下體脫節(jié)，實(shí)現(xiàn)提桿柱和提泵作業(yè)。