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抽油机里配套工艺地面负压控套装置设计【3张图/17500字】【优秀机械毕业设计论文】

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编号:609723    类型:共享资源    大小:495.26KB    格式:RAR    上传时间:2016-02-29 上传人:木*** IP属地:江苏
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抽油机 配套 工艺 地面 负压控套 装置 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,39页,17500字左右。
任务书一份。

图纸共3张,如下所示
A0-抽油机.dwg
A0-负压空套机.dwg
A2-缸体.dwg

摘 要
在石油工业中,绝大多数的油田生产时都有伴生气同时产出,油井中适当的套压有助于提高石油产量。然而随着开采的深入,井中的油气比逐渐提高,当达到一定程度后就无法继续提高产油量了。泵筒被气体填充,充不满液体,严重时发生气锁,形成无效冲程。我国有许多油田处于采油后期,但依然有开采潜力,而且使用的游梁式抽油机均在服役期,合理的设施改进有利于降低成本,提高效益。
本设计针对在采油过程中这些现象,对常规游梁式抽油机进行改进方案设计。使它能够防止气锁的产生,并且能够提高泵效,达到稳定产量,合理利用有限资源的效果。首先对常规游梁式抽油机的结构及一些参数进行阐述,其次针对气锁产生的机理进行分析,然后进行改进设计配套设施(抽气泵)的分析。

关键词:游梁式抽油机;气锁;抽气泵

Abstract
In the oil industry, most of the oil production is also associated gas output, Well appropriate sets of pressure to increase oil output. But with the deepening of mining,oil and gas wells than the gradual increase, to some extent after the arrival unable to raise the volume of liquid. Pumo gas cylinder filling, liquid filling dissatisfaction seriously when gas locks, formed invalid stroke. Many of our oilfield production at the late, but there is still a potential for exploitation, and use of the beam pumping unit is the length of service, reasonable to improve facilities to reduce costs and enhance efficiency.
The design targeted at the production process of these phenomena, the conventional beam pumping unit to improve program design, it can prevent the locking gas production, and to improve pump efficiency, stable yield, a reasonable use of limited reasources results. First, the conventional beam pumping unit and the structure of some of the parameters are explained, second,gas against the lock mechanism, then proceed to improve the design facilities (pump gas pressure) analysis.

Key words: beam pumping unit;gas lock; antihypertensive pump negative pressure control device sets

目 录
摘 要 I
Abstract II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 选题意义 1
1.2 气锁 1
1.3 国内外的防气锁措施综述 2
1.3.1 防气锁游动阀 2
1.3.2 螺旋式固定阀罩 3
1.3.3 槽形球室型闭式阀罩 3
1.3.4 两级压缩抽油泵 4
1.3.5 环形阀抽油泵 4
1.3.6 气液置换防气泵 4
1.3.7 双级承载杆式泵 5
1.3.8 机械强制启闭抽油泵 5
第2章 有杆抽油系统 8
2.1 概述 8
2.2 系统组成及泵的工作原理 8
2.2.1 系统组成及抽油装置 8
2.2.2 泵的工作原理 11
2.3 泵效的影响因素及提高措施 12
2.3.1 泵效的影响因素 13
2.3.2 提高泵效的措施 16
2.4 含气油井的抽油泵泵效和气锁条件 17
2.5 避免气锁并提高泵效的途径 18
第3章 抽气泵降压套的设计 20
3.1 设计方案 20
3.2 抽气泵降压套主要参数计算 21
3.3 抽气泵降压套主要零件的结构、材料及技术要求 22
3.3.1 缸体 22
3.3.2 缸体盖 23
3.3.3 缸体端部联接形式 24
3.3.4 活塞 24
3.3.5 活塞杆 25
3.3.6 活塞杆的导向、密封和防尘 26
3.3.7 抽气泵的缓冲装置与排气装置 26
3.4 抽气泵的设计计算 27
3.4.1 抽气泵设计计算 27
3.4.2 抽气泵主要几何尺寸的计算 27
3.4.3 液压缸结构参数的计算 29
结 论 32
致 谢 33
参考文献 34

一、设计题目:抽油机配套工艺——地面负压控套装置设计 
二、设计的主要内容:
(1)设计参数:工作压力1MPa-3Mpa,出口最大压力3MPa,活塞最大行程800mm。
(2)设计图纸:抽油机总装图1张;负压控套机部件图1张;缸体零件图1张。
(3)说明书主要内容及字数要求:
说明书主要内容:1)中英文摘要;2)抽油机工作气锁现象分析;3)抽气泵降压套总体方案设计;4)抽气泵降压套总体结构设计与计算。
字数:2万 
三、设计目标:根据给定的设计参数,对常规游梁式抽油机进行改进设计,增加地面负压控套装置。防止气锁的产生,提高泵效,达到稳定产量的效果。培养综合运用所学知识、提高分析和解决实际问题的能力。


抽油机里配套工艺地面负压控套装置设计

抽油机里配套工艺地面负压控套装置设计

内容简介:
黑龙江科技学院 毕业设计任务书 学生姓名: 赵新鹏 任务下达日期: 2011 年 12 月 19 日 设计开题日期: 2012 年 4 月 13 日 设计开始日期: 2012 年 4 月 16 日 中期检查日期: 2012 年 5 月 18 日 设计完成日期: 2012 年 6 月 4 日 一、设计题目: 抽油机配套工艺 地面负压控套装置设计 二、设计的主要内容: ( 1) 设计参数: 工 作压力 1口最大压力 3塞最大行程 800 ( 2) 设计 图纸: 抽油机总装图 1 张;负压控套机部件图 1 张;缸体零件图 1 张。 ( 3)说明书主要内容及字数要求: 说明书主要内容: 1)中英文摘要; 2) 抽油机工作气锁现象 分析; 3) 抽气泵降压套 总体方案设计; 4) 抽气泵降压套总体 结构设计与计算。 字数: 2万 三 、设计目标: 根据给定的设计参数, 对 常规游梁式 抽油机 进行改进设计,增加 地面负压控套 装置。 防止气锁的产生,提高泵效,达到稳定产量的效果。 培养综合运用所学知识、提高分析 和 解决实际问题的能力 。 指 导 教 师: 于凤云 院(系)主管领导: 2011 年 12 月 19 日 I 摘 要 在石油工业中,绝大多数的油田生产时都有伴生气同时产出,油井中适当的套压有助于提高石油产量。然而随着开采的深入,井中的油气比逐渐提高,当 达到 一定程度后就无法继续提高产 油 量了。泵筒被气体填充,充不满液体,严重时发生气锁,形成无效冲程。我国有许多油田处于采油后期,但依然有开采潜力,而且使用的游梁式抽油机均在服役期,合理的设施改进有利于降低成本,提高效益。 本设计针对在采油过程中这些现象,对常规游梁式抽油机进行改进方案设计。使它能够防止气锁的产生,并且能够提高泵效,达到稳定产量,合理利用有限资源的效果。首 先对常规游梁式抽油机的结构及一些参数进行阐述,其次针对气锁产生的机理进行分析,然后进行改进设计配套设施 ( 抽气泵 ) 的分析。 关键词: 游梁式抽油机;气锁;抽气泵 n of is to of to to of at is a of is of to to at of to it to a of of of to 录 摘 要 . I . 录 . 1 章 绪论 . 1 选题意义 . 1 气锁 . 1 内外的防气锁措施综述 . 2 防气锁游动阀 . 2 螺旋式固定阀罩 . 3 槽形球室型闭式阀罩 . 3 两级压缩抽油泵 . 4 环形阀抽油泵 . 4 气液置换防气泵 . 4 双级承载杆式泵 . 5 机械强制启闭抽油泵 . 5 第 2 章 有杆抽油系统 . 8 概述 . 8 系统组成及泵的工作原理 . 8 系统组成及抽油装置 . 8 泵的工作原理 . 11 泵效的影响因素及提高措施 . 12 泵效的影响因素 . 13 提高泵效的措施 . 16 含气油井的抽油泵泵效和气锁条件 . 17 避免气锁并提高泵效的途径 . 18 第 3 章 抽气泵降压套的设计 . 20 设计方案 . 20 抽气泵降压套主要参数计算 . 20 抽气泵降压套主要零件的结构、材料及技术要求 . 22 缸体 . 22 缸体盖 . 23 缸体端部联接形式 . 23 活塞 . 24 活塞杆 . 24 活塞杆的导向、密封和防尘 . 25 抽气泵的缓冲装置与排气装置 . 26 抽气泵的设计计算 . 26 抽气泵设计计算 . 26 抽气泵主要几何尺寸的计算 . 27 液压缸结构参数的计算 . 28 结 论 . 31 致 谢 . 32 参考文献 . 33 V . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of of 未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 to of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 To of of 未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 of of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未 定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 of 未定义书签。 of 未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 . 错误 !未定义书签。 1 第 1 章 绪论 选题意义 在石油工业中,绝大多数的油田生产时都有伴生气同时产出,不可避免地要有一部分气体进入泵筒,这部分气不但占据了泵筒的有效空间,减少吸入的油量,形成吸入过程的无效冲程,而且这部分游离气在柱塞由上死点下行时受压缩,不能像液体受压缩时那样压力很快上升,达不到柱塞上部液柱压力时,游动阀打不开,不能进行排油。当泵筒中都充满气时,游动阀始终打不开,就形成了气锁。 为了解决气锁对冲程的影响,提高机井泵效,特提出对常规游梁式抽油机的改进设计的项目。 气锁 随着油田开发的深入,气体对 油井影响日益明显,主要表现在:泵筒充不满液体,泵效低; 泵筒内气体重复压缩和膨胀,造成固定阀和游动阀无法打开,形成气锁,油井不出油;泵筒充不满液体,抽汲时在泵筒内会发生液面冲击,抽油杆柱振动加剧,加速了抽油杆、阀罩、泵阀、油管等井下设备的损坏,造成抽油机井频繁作业,检泵周期缩短,开发成本增加。抽油泵在抽汲过程中,泵腔内存在游离气、溶解气及凝析气,这些气体是影响抽油泵泵效的主要因素。上冲程中,如果固定阀与游动阀之间有圈闭的气体,且膨胀后不能使降低的压缩腔压力低于泵的吸入压力,固定阀不能打开,泵即发生上冲程 气锁;当泵的排除压力低于油管内的液柱压力时,游动阀不能打开,即泵在下冲程时发生气锁。严重时,在上、下冲程均有可能发生气锁现象 1。 因此减少气体对泵的影响,提高抽油泵泵效,是油田开发中提液增效的一项重要手段。中原油田属极复杂断块油气藏,原始油气比高达 150分生产井油气比高 2000m3/于含气油井,要提高泵的充满系数就必须降低泵原油的油气比 2。 2 国内外的防气锁措施综述 目前国内外已经采用了许多措施来防止含气油井的抽油泵发生气锁并提高其泵效 , 下面对各种结构进行分 析比较。 防气锁游动阀 1. 滑动剪切密封阀 该阀没有阀球、阀座和阀罩,它采用滑动剪切密封技术,在下冲程时利用阀杆的向下运动带动滑阀的硬质碟片向下滑动而强制打开油流通道,上冲程时又随阀杆而强制关闭,不受流体压缩的影响,避免了气锁,滑动剪切密封阀原理如图 1示 3。 1234图 1动剪切密封阀原理图 该结构设计有缓冲腔室,在下冲程流体会充满缓冲腔,所以能在上冲程时 3 减缓冲击 4。该阀可用于含气油井或封隔器以下的位置。 2. 带阀球顶杆的 防气游动阀有以下两种: ( 1) 磁力强制开启游动阀 用作下游 动阀,它是在常规下游动阀的下接头内增加永磁滑块和顶杆。上冲程时, 永磁滑块和顶杆相对柱塞下行,在磁力作用下游动阀关闭;下冲程时,永磁滑块和顶杆相对柱塞上行,在顶杆作用下游动阀开启。虽然该阀防气效果明显,但柱塞下行阻力较大,需与加重杆、扶正器配套使用,不适用于含气的稠油井 5。 ( 2) 带阀心的游动阀 该阀也是在常规游动阀的基础上改进的,它是在阀座下增加作阀球顶杆用的阀心,阀心能在一定的范围内滑动,具有一定的防气锁作用 6。 螺旋式固定阀 罩 该阀罩由阀盖、阀体和下接头互相焊接而成。阀盖上的 6 个 12流通孔与盖的端面成 45角;阀体内壁上的 2条螺旋槽同样与阀体端面成 45角,并与阀盖的螺旋线对齐。这种阀改变了液流进入泵腔的方向,增强了通液能力,提高了泵控制可压缩流体的能力。当阀球离开阀座时,入口流量面积迅速增大,井液通过阀罩内腔的螺旋槽而产生螺旋运动,形成锥状液流,降低液流通过阀罩的流动阻力,不会引起大的压降,减少原油内溶解气的释放和凝析气的产生,从而能有效地防止固定阀的气锁,提高了泵效。在防气特种泵中,很少对固定阀进行改进,固定阀一般 都用常规阀球。螺旋固定阀罩与防气游动阀或防气泵结合使用,防气效果会更好 7。 槽形球室型闭式阀罩 该阀有良好的导向性,阀球的飘忽量很小。井液自下向上流过斜槽时,流体对阀球有一个向下的分力,使阀球不会靠紧在球室的顶部,这样不但出油孔过流面积增加,而且当柱塞反方向时,此分力促使阀球迅速下落,减少入座泵效损失 8。油气混抽阀固定阀罩也具有流线形流动特性 ,能减轻进入泵腔液流的紊流程度 ,减少原油内溶解气的逸出能有效地防止阀球动作的滞后提高泵效 9。槽形球室型闭式阀罩可应用于下游动阀和固定阀。增加阀 座孔直径有利于减小入口处的油流阻力,也有利于防止气锁,但通孔直径太大,阀球的冲击速度会增加;若太小,阀球的升距又会增大。阀座通孔直径取阀球直径的 为 4 宜 10。因为阀球对阀座的冲击动能与阀球的质量无关,球大只会增加水力损失,所以用大固定阀是提高泵效的有益途径。阀合理的流道应能导向并限制阀球的最大升距,以及合理的阀罩结构,有利于提高泵效。 两级压缩抽油泵 该泵有 2 道密封副和 2 个工作腔,是在常规泵的基础上改进的,它由细长的上柱塞与较大直径的下柱塞串联而成,在下柱塞下端有下游动阀,在上柱 塞下端有上出油阀和中间出油阀。下冲程时,下工作腔的油气进入上工作腔,完成第一级压缩;上冲程时,上工作腔的油气再次被压缩,完成第二级压缩。这种泵适用于高油气比油井,且在下冲程时上游动阀关闭有利于柱塞下行,抽油杆受力情况更还好,有利于防气抽稠。油气比大时,上工作腔比下工作腔小得多。 环形阀抽油泵 这种泵也是在常规泵的基础上改进的,在泵筒的出口装一环形阀和座而构成。环形阀的上下活动限制在阀罩内,阀中间的通孔与拉杆过渡配合,其启闭靠拉杆的上下移动来完成。该泵在下冲程时,环形阀关闭,并承受液柱压力,这样 ,环形阀与下游动阀之间的腔体压力 效就增加,同时下游动阀就很容易打开,能防止气锁。由于环形阀的作用, 0 比值明显降低,泵效 e 就显著增大。上冲程时,环形阀随拉杆移动到环形阀罩腔体的上部。该环形阀抽油泵能在油气比达 420 的油井中正常工作。 气液置换防气泵 此类泵是为了降低泵在泵压缩腔中的油气比来提高泵效。 1. 泵筒上部逐渐增大的防气锁容积泵 加拿大 司研制的防气锁抽油泵,也是在常规泵的基础上对泵筒进行改进的 11。其泵筒上部为一直径逐 渐增大的锥形。当柱塞接近上死点进入这一锥形后,柱塞与泵筒间的漏失就会增加,进而可以均衡柱塞上下的压力,同时泵腔内的气体也可以通过增大的间隙排到柱塞上面。这样,在柱塞开始下行时,泵筒内的压力就会立即升高,使游动阀强制开启。该泵能消除气锁和液击,降低泵上方抽油杆的压缩载荷,减轻抽油杆柱振动,对杆柱的使用有利。由于该泵泵筒上部的逐渐增大,增加了在上冲程末的漏失,相对来讲 5 会增加冲程损失,并且不利于含砂油井使用,因为在下冲程开始时,砂粒会随着液流进入锥形泵筒与柱塞的楔形间隙,增加砂粒卡泵和拉伤泵筒与柱塞配合面的机会。 在停抽时要特别注意砂卡或砂埋,所以该泵仅适用于不含砂油井。 2. 中排气抽油泵 该泵与常规泵相比,只是在泵筒的中部开有排气孔。在上冲程快接近终点时,泵腔与油套环空通过排气孔相通,一部分气体通过排气孔排到泵筒外面,环空的液体通过排气孔进入泵筒内,从而增加充满度,防止气锁,提高了泵效。排气孔在检泵作业时还能起到泄油的作用 12。 3. 气液混抽泵 该泵有内径相等的上、下两泵筒,中间通过内径比泵筒内径大的一段管子连接,该管子内壁与柱塞外表面构成一个被称为换气腔的腔体。上冲程末,换气腔中的液体流入下泵筒 内,下泵筒内液体上部的气体上升积聚到换气腔中,达到气液置换的目的。下冲程末,柱塞上部的液体与换气腔中的气体再次进行气液置换,从而实现抽油泵的正常工作,既不会发生气锁,还能达到气液混抽的目的。天然气不再需要定期排放,而是直接进入集输,节约了天然气资源。停抽时柱塞的位置比较关键,不能让上柱塞低于上泵筒以下,否则容易造成防砂。 上述 3 种气液置换防气泵,要严格按照使用说明书调整防冲距,否则会达不到防气的目的,它们适合于不含砂或含砂少的含气油井。 双级承载杆式泵 柱塞拉杆设计有一小直径段,在下冲程止点时 ,此段小直径与滑阀内孔之间的环空用于连通游动阀上腔和液柱,达到气液置换。该双级承载杆式泵的结构与环形阀抽油泵基本相同,具有环形阀和在下死点时进行气液置换的功能,防气锁效果显著。但在工作中会牺牲一部分有效冲程。开抽前调整防冲距是关键技术,调整不当就达不到防气的目的。 机械强制启闭抽油泵 1. 机械启闭抽油泵 如图 1示,该泵有环形阀、机械强制启闭游动阀、下死点放气的结构。具有双级杆式泵的全部功能,同时游动阀还能机械强制启闭,有效地防止气锁发生。但该泵结构较复杂,使用中也要注意调整防冲距。 6 123456图 1械强制启闭 抽油泵 2. 防气抽稠泵 如图 1示,该泵没有固定阀,下游动阀为吸入阀,上游动阀为机械强制启闭阀, 2 道密封副构成压缩腔,下行程时有较大的液力反馈力帮助抽油杆下行。可以不动管柱,将上柱塞提出上泵筒即可进行注蒸汽热采,应用效果较好。 1- 上柱塞; 23456图 1气抽稠泵 7 这两种种机械强制启闭抽油泵都有对游动阀强制启闭的功能,由于游动阀的特殊结构形式,其球面的加工精 度不易保证,会造成阀副密封不严,工作不可靠,并且强制阀始终以固定的周线密封接触,会缩短上游动阀寿命。 在含气油井中 ,要防止气锁和提高泵效 ,需要采取综合防气的措施 ,除适当增加沉没度、加大冲程、降低冲次、定期放掉套管气 ( 或采用井口定压放气阀 ) 、用大过流面积的高性能井下油气分离器 ( 或气锚 ) 外 ,还需使用阀启闭不受气体影响的特殊结构的抽油泵 14。主要包括 3 个方面 : ( 1) 对阀体的改进。固定阀采用带有螺旋槽形球室的大流道阀罩;游动阀采用滑动剪切密封阀或环形阀。 ( 2) 对腔体的改进。可以用两极压缩抽油泵;中排气抽 油泵、气液混抽泵、双级承载杆式泵等和在常规泵基础上加以改进的防气抽油泵。使用中要注意防砂和严格调整防冲距。其中双级承载杆式泵的防气锁效果较好。 ( 3) 在高油气比的油井中,完全采用特种结构的防气锁抽油泵,其阀的开启不受气体的影响如机械启闭抽油泵或防气抽稠泵,它们的防气效果都较好,能有效地防止气锁、提高泵效,但加工难度大、寿命不容易提高。两级压缩泵具有液力反功能,可用于含气的稠油井。 8 第 2 章 有杆抽油系统 概述 目前在多种采油方式中,机械采油最为重要,尤其 是有杆泵。我国有杆泵占机械采油井 90%以上。大庆油田目前约有抽油机井 16600 口以上,按泵挂1000m 计算,使用抽油杆约 16600m。 有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点,成为目前最主要的机械采油方法。本章将系统地介绍有杆泵采油基本原理、系统设计以及系统分析等内容。 系统组成及泵的工作原理 系统组成及抽油装置 图 2游粱式有杆泵采油井的系统组成,它是以抽油机、抽油杆和抽油泵“三抽”设备为主的有杆 抽油系统。其工作过程是:由动力机经传动皮带将高速的旋转运动传递给减速箱,经三轴二级减速后,再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动,挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞做上、下往复运动,从而将原油抽汲至地面。 1. 抽油机 抽油机是有杆泵采油的主要地面设备,按是否有游梁,可将其分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。 游梁式抽油机是通过游梁与曲柄连杆机构将曲柄的圆周运动转变为驴头的上、下摆动。按结构不同可将其分为常规型和前置型两类。 常规型游梁式抽油机是目前矿场上使用最为普遍的抽油机,其特点 是支架在驴头和曲柄连杆之间,上、下冲程时间相等。 前置型游梁式抽油机的减速箱在支架的前面,缩短了游梁的长度,使得抽油机的规格尺寸大为减小,并且由于支点前移,使上、下冲程时间不等,从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷以及减速箱的最大扭矩和需要的电机功率。 为了提高冲程、节约能源及改善抽油机的结构特性和受力状态,国内内外还出现了许多变形抽油机,如异相型、旋转驴头式、大轮式以及六杆式双游梁 9 等抽油机。为了减轻抽油机重量,扩大设备的使用范围以及改善其技术经济指标,国内外研制了许多不同类型的无游梁式抽油机。其主要 特点多为长冲程低冲次,适合于深井和稠油井采油。目前,无游梁式抽油机主要有 :链条式、增距式和宽带式抽油机。 123456789101112131415图 2杆泵采油井的系统组成 10 2. 抽油泵 抽油泵是有杆泵抽油系统中的主要设备,主要由工作筒 (外筒和衬套 )、活(柱 )塞及阀 (游动阀和固定阀 )组成,如图 2示。游动阀又称为排出阀;固定阀又称为吸入阀。抽油泵按其结构不同可分为管式泵和杆弋泵。 ( a) 管式泵; ( b) 杆式泵 123456图 2油泵结构 简图 如图 2a) 所示,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。其特点是:结构简单、成本低;在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大,因而排量较大;检泵时需起出油管,修井工作量大。因此,管式泵适用于下泵深度不大、产量较高的井。如图 2b) 所示,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。其特点是:检泵不需起出油管,检泵方便;结构复杂,制造成本高;在相同油管直径下允许下入的泵径比管式泵小,故排量较小。因此,杆式泵适用于下泵深度较大,但产量较低的井。 由于井液性质的复杂性,对泵往往有特殊要求,因此,从用途上又可将抽油泵分为常规泵和特种泵。特种泵主要有防砂泵、防气泵、抽稠泵、分抽混出泵和双作用泵以及各种组合泵。 3. 光杆与抽油杆 11 光杆主要用于联接驴头钢丝绳与井下抽油杆,并同井口盘根盒配 合密封井口。因此,对其强度和表面光洁度要求较高。光杆分为普通型和一端镦粗型两种:普通型光杆两端可互换,当一端磨损后可换另一端使用;一端镦粗型光杆联接性能好,但两端不能互换。常用的抽油杆主要有普通抽油杆、玻璃纤维抽油杆和空心抽油杆三种类型。 普通型抽油杆结构简单、制造容易、成本低;直径小,有利于在油管中上下运行。因此,它主要用于常规有杆泵抽油方式。 玻璃纤维抽油杆耐腐蚀,有利于延长寿命;重量轻,有利于降低抽油机悬点载荷和节约能量;弹性模量小,可实现超冲程,有利于提高泵效。 空心抽油杆由空心圆管制成,成本较高, 它可用于热油循环和热电缆加热等特殊抽油工艺,也可以通过空心通道向井内添加化学药剂。适用干高含蜡、高凝固点的稠油井。 此外,还有连续杆、钢丝绳杆、不锈钢杆以及非金属带状杆等特殊用途的抽油杆。 泵的工作原理 泵的活塞上、下运动一次称为一个冲程,可分为上冲程和下冲程。此外,冲程还是描述抽油泵的工作参数,即指悬点 ( 或活塞 ) 在上、下死点间的位移,称为光杆冲程 ( 或活塞冲程 ) ,用 S( 或 来表示。每分钟内完成上、下冲程的次数称为冲次,用 n 来表示。 1. 上冲程 抽油杆柱带动活塞向 上 运动,见图 2a) , 活塞上的游动阀受管内液柱压力作用而关闭,泵内压力随之降低。固定阀在沉没压力与泵内压力构成的作用下,克服重力而被扫开,原油进泵而井口排油于此同时,抽油杆由于加载而伸长,油管卸载而缩短。 2. 下冲程 抽油杆柱带动活塞向下运动,见图 2 b) , 固定阀一开始就关闭,泵内压力逐渐升高。当泵内压力升高到大于活塞以上液柱压力和游动阀重力时,游动阀被顶开,活塞下部的液体通过游动阀进入活塞上部,泵内液体排向油管。与 此同时,抽油杆由于卸载而缩短,油管加载而伸长。 12 ( a) 上冲程 ; ( b) 下冲程 1234图 2的工作原理 泵效的影响因素及提高措施 在抽油井生产过程中,泵的实际排量 Q 常小于其理论排量 者的比值称为泵的容积效率 v=Q/ ( 2 其中 44060 ( 2 式中 Q, 泵的实际排量与理论排量, m2/s; 活塞截面积, s 光杆冲程, m; n 冲 次, 泵径, m。 这里定义的“泵效”虽然与按泵的输出功率与输入功率之比所定义的泵效的意义不同,但在一定程度上也可以反映泵工作状况的优劣。,就认为泵工作状况良好;有些带喷井的泵效有可能接近或大于 践表明,平均泵效往往低于 至更低。 13 泵效的影响因素 影响泵效的因素是多方面的,但归纳起来主要有:抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩、气体和充不满的影响以及漏失三个方面。 1. 抽油杆和油管柱弹性伸缩的影响 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩,将减小活塞冲 程,因而降低泵效。抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩量越大,活塞冲程与光杆冲程的差别也就越大,泵效也就越低。抽油杆柱所受的载荷性质不同,则伸缩变形的性质与程度也不同。 ( 1) 静载荷对活塞冲程的影响 当驴头开始上行时,由于抽油杆柱加载和油管柱卸载,使抽油杆柱伸长 r,油管柱缩短 t,这期间活塞并未产生位移,从而使活塞冲程比光杆冲程减少 t,并且 =r+t。 当变形结束后,活塞才开始与泵筒发生相对位移,吸入阀开始打开吸入液体,一直到上死点。下冲程与上冲程的影响相同,使活塞冲程比光杆冲程减少。这种由于抽油杆柱与油管 柱的弹性伸缩使活塞冲程小于光杆冲程的值,称为冲程损失。 在抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩影响下的活塞冲程为: sF=r+t) = ( 2 根据广义虎克定律,冲程损失 大小为: =L1 ( 2 式中 冲程损失, m; 活塞及油管金属截面积
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本文标题:抽油机里配套工艺地面负压控套装置设计【3张图/17500字】【优秀机械毕业设计论文】
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