抽油泵泵筒柱塞摩擦副配对试验研究

为合理选择抽油泵泵筒和柱塞摩擦副材料及表面处理工艺 ,提高抽油泵的使用寿命 ,选择碳钢、 4 %～ 6 %铬钢、 30 3钢、海军黄铜和蒙耐尔合金等 5种材料和相应的表面处理工艺 ,共配对组成 2 3对摩擦副在相同条件下进行了耐磨性试验。综合分析试验结果 ,推荐泵筒材料和表面处理工艺排序为碳钢 (45号 )镍磷镀黄铜镀铬 4 %～ 6 %铬钢加压氮化蒙耐尔合金镀铬 30 3钢镀铬 ;推荐柱塞材料和表面处理工艺排序为碳钢 (45号 )激光处理碳钢 (45号 )镀铬蒙耐尔合金镀铬碳钢 (45号 )镍磷镀黄铜镍磷镀。综合考虑成本、耐磨性和实际应用可行性 ,建议选用碳钢镍磷镀 /碳钢镀铬作为抽油泵泵筒 /柱塞副配对材料     

抽油泵摩擦副耐磨性能试验分析

通过对不同的材料及表面处理工艺的抽油泵泵筒和柱塞摩擦副耐磨性试验研究，对选用的摩擦副柱塞先失效原则进行了排序，将摩擦副磨损后的表面进行了电镜观察分析，认为45钢镍磷镀作泵筒和与45钢镀铬作柱塞组成的摩擦副是较理想的配磨组合。     

抽油泵泵筒表面硬化技术

叙述了抽油泵泵筒表面硬化技术的工艺原理。介绍了泵筒表面使用渗碳、氮化、碳氮共渗、镀铬、激光相变硬化、化学镀镍工艺等方法所获得的表面硬化层的机械性能和基本参数。为抽油泵的选择、使用和维修提供参考。     

抽油泵柱塞拉伤失效原因分析

在分析抽油泵柱塞失效特征的基础上, 推断出拉伤失效是砂粒在柱塞端部锥面和泵筒内表面之间产生自锁所致。通过建立砂粒自锁条件及实测长石砂岩、石英砂岩与泵筒镀铬层或氮化层的滑动摩擦系数值, 证实了对柱塞拉伤失效原因的推测是正确的。因此, 为避免砂粒产生自锁, 对于采用镀铬泵筒的抽油泵, 柱塞的锥面角θ值应大于或等于１７－５°; 对于３８ＣｒＭｏＡｌ 氮化泵筒, 柱塞的θ值则应大于或等于１６－５°。应选用与石英砂岩摩擦系数较小的材料制造抽油泵泵筒。     

美国抽油泵泵筒与柱塞的质量规范浅析

目前,我国在抽油泵制造工艺方面尚无统一的质量规范,本文所介绍的美国抽油泵泵筒与柱塞摩擦副表面强化工艺质量规范对我国抽油泵设计和制造很有参考价值。文中对泵筒提出选用美国规范4130钢(相当于我国的30CrMo钢)代替含铝的氮化钢,使用效果较好。若我国也能采用30CrMo钢管代替38CrMoAlA钢管,则整筒泵生产所需的原材料来源和成本问题都能比较容易地得到解决。     

双柱塞反馈抽油泵柱塞失效分析

双柱塞反馈式抽油泵是在改进常规抽油泵结构的基础上发展起来的一种适于高粘原油开采的特殊抽油泵。这种泵在使用中柱塞损坏相当严重，极大地影响了油井的正常生产。对失效柱塞进行了金相分析和表面形貌分析，探讨了柱塞的失效机理。指出柱塞失效的原因在于泵结构不合理、柱塞与泵筒配合间隙不合理、柱塞工作时产生偏磨以及柱塞镀铬层易脱落。认为镀铬层处理不合理是柱塞寿命低的主要原因，建议通过改进泵的结构，提高制造工艺水平及选择合理的涂层材料来提高柱塞寿命。     

抽油泵泵筒与柱塞表面耐磨技术研究进展

随着油田不断开采,油井含水含砂量逐年增加,抽油泵的工作环境日益恶化。由于摩擦致使抽油泵泵筒与柱塞失效的情况愈加严重,这将严重影响抽油泵泵效及其使用寿命。概述了抽油泵泵筒与柱塞磨损失效原因。总结了当前几种常用的泵筒与柱塞表面防磨减阻的方法。展望了抽油泵泵筒与柱塞耐磨技术的发展方向。提出了将具有耐磨减阻特性的仿生表面应用于抽油泵柱塞的构想。     

基于ANSYS抽油泵筒-柱塞摩擦副磨损规律分析

针对缺少在模拟工况下对抽油泵摩擦副进行优化分析的现状,研究了抽油泵泵筒-柱塞摩擦副在模拟工况下的磨损状态,建立了泵筒-柱塞模型,设计正交试验研究了摩擦副在不同配合间隙下,不同因素水平对其磨损状态的影响程度,确定了磨损最优的因素水平组合。研究结果表明:摩擦副的配合间隙越大,其摩擦应力和磨损体积均显著增大,配合间隙减小后,整体磨损体积减小了10.05%且磨损状态有所改善;当单边间隙为0.05 mm时,60 s内泵筒涂覆层表面磨损体积为0.184 13~0.376 83 mm³,当液体压力为10 MPa,涂覆层硬度为1 150 MPa,抽油杆冲程为300 mm,液体润滑摩擦因数为0.11时,摩擦副减摩抗磨效果最好。所得结论可以为抽油泵的合理选用提供技术指导。     

抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失研究进展及方向

准确预测抽油泵柱塞与泵筒环隙漏失量,对抽油泵间隙的选择至关重要。间隙选择过大,会使抽油泵漏失量增加,严重影响其泵效和油井产量; 间隙过小,虽然漏失减小,但加剧了柱塞与泵筒的摩擦,影响柱塞和抽油泵的使用寿命。基于国内外对抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失方程的研究,分析了理论推导法、试验推导法、数值模拟法3种漏失模型的推导方法,阐述了抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量的研究进展。研究结果表明:当间隙<0.127 mm时,柱塞偏心对漏失量影响较小; 当间隙>0.127 mm时,偏心对漏失量影响较大; 剪切漏失量在总的漏失量中所占比重较大,剪切漏失与压差漏失异向时,会出现负漏失。指出了抽油泵柱塞-泵筒环隙漏失方程的发展方向:从试验角度确定剪切漏失和压差漏失的方向; 同时要对特殊抽油泵的间隙漏失模型开展研究。为更好地指导油井的生产,应结合泵效的其他相关影响因素,借助大数据处理分析,获得最佳的泵效。     

自动旋转柱塞杆式泵

杆式抽油泵是通过插在泵筒里的柱塞抽油的,由于柱塞不旋转,腐蚀性材料容易堆积在柱塞和泵商之间,摩擦产生的高温可以导致柱塞与泵简熔合,甚至会发生抽油杆脱扣。为了解决这个问题,国外研制了自动旋转杜塞,其基本原理是在抽油泵柱塞顶端安装一个“调整器”,它可以让柱塞在下冲程时自动旋转;通过不断地变换柱塞和泵筒的接触区域,旋转柱塞就可起到预防抽油泵磨损的作用。例如,在2明井,使用旋转柱塞后已运转628天,而标准杆式泵运行时间为1闯天。经统计,使用旋转柱塞杆式泵后,维修费用可降低37％（包括修井机、抽油泵、劳务和材料…     

液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题，提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵（HSP）。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成，柱塞上装有一个弹性伸缩套，套在中心筛管柱塞芯上，在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀，使密封环始终压在泵筒内壁上，形成良好的密封；下行程时弹性伸缩套恢复原状，柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析，证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行“无”摩阻，上行自封“无”漏失，专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明，在供液条件充足的情况下，该泵泵效达到60%~80%，可高效节能连续工作2 年以上。     

见聚井有杆抽油泵柱塞下行阻力

根据抽油泵柱塞的组成结构,柱塞的下行阻力主要来自于井液过游动阀摩阻、井液过柱塞中心管道的摩阻、柱塞与泵筒摩阻等几个方面。而传统计算模型未考虑柱塞结构,对下行阻力进行过度简化,且模型中的阻力系数均是以水为介质实验得到,不适用于稠油油藏聚驱井。为了明确稠油聚驱井生产条件、生产参数以及柱塞结构参数对柱塞下行阻力的影响规律,分别设计了柱塞中心管和游动阀与摩阻的敏感性实验以及柱塞泵筒间隙与摩阻的敏感性实验,回归得到针对稠油聚驱井抽油泵柱塞下行各元件摩阻的计算模型。结果表明,对于稠油聚驱井,阀球上升高度对过阀阻力基本无影响;柱塞中心管摩阻对柱塞下行阻力的影响不可忽略;聚驱井抽油泵柱塞下行阻力对柱塞与泵筒间隙摩阻的影响最敏感;最后,与矿场实验数据对比表明,该模型精度高于传统模型。     

柱塞自旋转装置的计算

在柱塞上端接一根外圆带有螺旋槽的自旋转装置，靠排出液流的螺旋上升流动产生分速度使柱塞在抽汲过程中产生随机自旋转运动，从而消除柱塞的偏磨现象，达到提高抽油泵寿命的目的。这就是旋转柱塞的工作原理。产生多大的旋转力才能克服柱塞与泵筒之间的最大内摩擦阻力而使柱塞旋转，根据已知条件推导出柱塞旋转力、螺旋槽宽度、深度和螺旋角之间的关系式，将计算结果与柱塞和泵筒之间的最大内摩擦阻力进行比较，从而找出合理的螺旋槽宽度、深度和螺旋角。     

低摩阻泵漏失量及摩阻分析研究

为了提高低摩阻泵的工作效率,减小摩阻损失,对泵漏失量、柱塞与泵筒的摩擦力进行理论分析计算,并将由缝隙流动理论计算的摩擦力与液压卡紧力引起的摩擦力进行对比,发现缝隙流动理论计算的摩擦力可以忽略不计,要减小摩阻,关键在于增大柱塞与泵筒之间的间隙和减小漏失量。对低摩阻泵和常规柱塞泵的漏失量和摩阻进行试验验证,验证结果表明,在相同条件下,常规柱塞泵的漏失量大于低摩阻泵,且漏失量的差别随泵径的增加而增大;在泵间隙相同时,常规柱塞泵的摩阻大于低摩阻泵。     

三元复合驱无间隙自适应防卡泵的研制与应用

针对三元复合驱油井中泵筒及柱塞表面易结垢而导致漏失量大、泵效低、柱塞磨阻大、卡泵及油杆断脱频繁的问题,研制了无间隙自适应防卡泵。该装置包括无间隙自适应柱塞泵以及无间隙自适应刮削器两部分。柱塞泵利用液压自封原理,采用复合密封结构,漏失量小,泵效高,不易结垢和砂卡;刮削器采用弹簧结构使得刮削器对泵筒直径具有自适应功能,可实现对柱塞以上泵筒段无间隙有效刮垢,阻垢单向阀可以有效防止刮削器刮下来的垢颗粒的沉降,并随着井内流体排出井外。现场试验表明,该装置与常规柱塞泵相比检泵周期由50 d左右提高到400 d左右,统计平均泵效由42.25%提高到63.32%,大大提高了经济效益。     

软柱塞可捞固定阀抽油泵的研究与应用

油井检泵作业时,通常将整个抽油泵从井内起出并更换新的抽油泵。针对这一问题,研制了软柱塞可捞固定阀抽油泵。该泵柱塞以氟塑材料为主并添加辅料加工合成,耐磨性强,外表面有磨损时,可通过膨胀自动补偿,不会增大与泵筒的配合间隙。进行检泵作业时只要将柱塞连同固定阀一起起出地面更换损坏部件即可,不用进行起油管作业。现场应用表明,该泵可实现不动油管进行检泵作业,降低油井的作业成本,对提高油田开发效益具有积极作用。