毕业设计(论文)-防气抽油泵设计

防气抽油泵设计摘要：在高气液比油井中，气体对泵效的影响十分严重。这些气体占据泵腔的部分体积，会降低泵腔内的充满度，导致抽油泵阀球开启滞后，甚至出现“气锁”现象。“气锁”时还会发生“液压冲击”，造成有杆抽油系统的振动，加速其损坏。结果造成抽油机井频繁作业，使检泵周期缩短，开发成本增加。本文介绍的防气抽油泵采用机械起动和关闭的标枪阀结构，克服了气锁现象。本文首先介绍了国内外抽油泵的发展现状，接着论述了防气抽油泵的工作原理，初步确定了气液抽油泵的整体结构。然后对气液抽油泵的整体结构、尺寸进行了设计计算，确定了泵的外径和泵筒的长度。最后对抽油泵的主要零件，如泵筒、柱塞、泵阀、阀罩等进行了设计计算以及校核，并对抽油泵的排量进行了计算。通过本文的研究，对抽油泵的研制起到一定的促进作用。关键词：气锁；防气抽油泵；低产；结构设计Anti-gaspumpdesignAbstract:Inthewellwithhighgas/oilratio,thegashasthedestructiveinfluencetothepumpefficiency.Thesegasesholdpartialvolumesofpumpcavityandreducethefullnessinthepumpcavity,whichwillcausethevalveball’sopeninglagofsuckerrodpumpsandwillevenresultinthe“gaslock”.The“shockfromhydraulicpressure”followsthe“gaslock”,whichcausesthevibrationofoilpumpingsystemandacceleratesitsdamage.Theresultcreatesthefrequentworkofoilpumpingwell,reducesthepumpexaminingcycleandincreasestheexploitingcost.Thisarticledescribestheanti-gaspumpcanovercomethe“gaslock”bymachinerystartingandtheclosedjavelinvalvestructure.Inthispaper,itintroducesthepumppreventedgas-lockdevelopmentpresentsituation,thendiscussedthegraduateddesign,theworkingprincipleoftheanti-gaspump,andpreliminarilydeterminestheoverallstructureoftheanti-gaspump.Nextitdesignedandcalculatedtheanti-gaspumptotheoverallstructureanddimensions,determinedthepumpdiameterandthelengthofthepumpcylinder.Intheend,themainparts,suchaspumpcylinder,pumpplunger,pumpvalveandvalvecover,aredesigned,calculatedandcheckedforpump,thentheoutputvolumeiscalculated.Eventually,itdeterminesanti-gaspumpwhattheydesigncanpreventeffectivelygas-lockandworknormally.Theiraresomecertaineffectsthoughstudyofthispaperinpromotethedevelopoftheoilpump.Keywords:gaslock;anti-gaspump;lowproduction;StructuredesigI目录1绪论...........................................................11.1国内外抽油泵发展现状..................................11.1.1国外抽油泵发展及介绍................................11.1.2国内抽油泵发展及介绍................................31.2国内外抽油泵优缺点介绍................................51.2.1国外抽油泵生产大国所生产的抽油泵特点................51.2.2国内所生产的抽油泵类型比较..........................61.3研究意义..............................................61.4课题研究内容..........................................71.5创新点................................................71.6研究进度..............................................82气液抽油泵的结构及工作原理......................................92.1防气抽油泵的基本结构..................................92.2防气抽油泵工作原理....................................93防气抽油泵结构设计.............................................103.1抽油泵总体尺寸计算...................................113.1.1油管直径与泵径的匹配...............................113.1.2抽油杆规格与泵径的匹配.............................113.1.3抽油泵最大外径.....................................113.1.4抽油泵长度.........................................123.2抽油泵主要零件的设计与计算...........................123.2.1古德曼图...........................................123.2.2泵筒的设计与计算...................................173.2.3柱塞的设计与计算..................................273.2.4泵阀的设计与计算...................................283.2.5阀罩的设计与计算...................................323.3泵的排量计算.........................................354.结论........................................................365.参考文献......................................................376.致谢.........................................错误!未定义书签。11绪论1.1国内外抽油泵发展现状有杆抽油泵由于结构简单、工艺成熟、操作简便、维修容易，仍然是美国和俄罗斯等国的主要机械采油设备。目前全世界约有75%的油井是用有杆泵开采的,有杆泵是有杆抽油装置的最关键部分，它应用抽油杆的垂直运动或钢缆带动井下柱塞泵工作。1.1.1国外抽油泵发展及介绍国外石油机械制造商投入了大量的人力和物力来推动有杆泵采油的技术进步和提高其采油的经济效益。近年来先后研制成功了一系列新型有杆抽油泵,即,双管泵和多相泵等抽稠泵;抗冲蚀泵、自旋转柱塞泵、防砂防气泵和旋流柱塞抽油泵等防砂泵及连续油管抽油泵、下冲程有杆泵和带收集柱塞抽油泵等高效抽油泵。（1）防气泵美国HarbisonFischer公司研制了一种可在气锁情况下使用的新型有杆泵,其泵筒上部为逐渐增大的锥形。当柱塞上行接近上死点进入该锥形区后,泵的漏失量增加。其结果可均衡柱塞和游动阀上下的压力,在柱塞下行时泵筒内可立即达到高压,使游动阀强制打开,这就可从根本上消除泵气锁,使其在产气量大的油井上正常使用。矿场示功图测试表明,采用该种新型防气泵抽油,光杆的最小载荷增大,抽油杆柱的谐振减小,泵上杆柱承受的压缩载荷降低。由此可见,采用它可从根本上消除泵气锁,缩小杆柱的应力范围。还可消除泵的气、液击,减轻泵的杆管磨损,保证气量大井正常生产。（2）防气防砂泵美国CDI动力装置公司研制了一种防气防砂泵,其捞砂工具安装在两节泵筒之间,在每个冲程中柱塞都要通过它上下,其冲程和柱塞的长度决定了泵筒的长度和工具的位置。与目前的刮砂柱塞和高压缩阀罩相比,其防砂效果是最好的。在泵的下冲程,柱塞在完全通过捞砂工具之前,泵内气体被截留在柱塞和工具之间,这时油管内的井液可向下进入工具,气体就可排入其中。上冲程柱塞通过工具时,保留在其中的井液向下充满泵筒下方,这就进一步减少了其中的气体,减轻泵的液击和气锁。它的下井成功率很高,目前已在美国一些油田的严重出砂井和产气量大井上应用,均获得了成功。（3）PSZ陶瓷抽油泵阀美国Nilcra陶瓷公司研制了PSZ陶瓷抽油泵阀。经过60多口油井实验，结果表2明：平均检泵周期延长4.4倍，每口油井修理费用减少13640美元，具有很好的经济效益。（4）下冲程有杆泵美国Skilman泵公司研制的一种下冲程有杆泵，其主要结构特点是即使在下死点，油管内的泵塞仍长于泵筒，并且光杆直径与泵柱塞相同。目前它已被制成管式泵和杆式泵，使用它可以均衡上下冲程时举升的井液载荷和出油管线压力，从而可降低杆柱的反向应力。在上冲程时，游动阀关闭，井液充满柱塞下方的泵筒，杆柱就举升等于杆柱直径的液柱，同时油管内又增加了光杆和柱塞的体积，而油管内的容积不变，因此杆柱不承受井口回压；在下冲程时，柱塞和光杆下行，使油管内容积变化，就可将游动阀和固定阀之间的井液排入油管，这时光杆进入油管内滞留井液的增压作用可将这一部分井液排出地表，并且井液排出的压力由杆柱质量提供，可进一步降低下冲程时的输入功率和杆柱的反向应力。矿场使用结果表明，它具有最大和最小载荷相等、功率需求和电力消耗低、杆柱故障少、油井免修期长、可抗砂和其他固体相磨损的优点。（5）抽稠泵①双管泵：美国Multh泵液面控制公司开发了一种双管泵,是由一根其中下入抽油杆的动力液管柱和一根生产管柱组成的双管柱。它有一个装在抽油杆上的由磨光杆、密封部件和液流转换头组成的转换装置,可使液流沿生产管柱上行,而这时的动力液管柱是被水、稀油或煤油充满。因它抽吸的稠油不从杆管间排出,可减少稠油沿杆管环空运动的摩擦力。此外其转换装置上还装有一个固定环形阀,可防止井液中的砂砾进入泵内造成砂卡。其柱塞上方的环形单流阀还可消除气锁。如将其转换装置改为旁通管,即可由泵入口注入稀释剂,以抽吸特高粘原油。目前采用该种双管泵已可使注蒸汽热采井增产原油,使早先有杆柱断脱的冷采井在最高产量下生产,并可抽吸特高粘原油。矿场使用结果表明,该种双管泵不仅可高效地抽吸稠油,防止泵砂卡和气锁,还可大幅度降低光杆负荷。其结果可降低抽油电耗和油井维护成本,大幅度延长油井免修期。②多相泵：美国Quinn泵公司新近开发了一种多相泵。它是专为抽吸泡沫/含气液和稠油设计的。该种多相泵取消了常规泵的固定阀和罩,可降低井液进泵阻力,增加入泵流量和完全消除泵的气锁