1、第第3 3章章 抽油泵抽油泵 China University of Petroleum第第3 3章章 抽油泵抽油泵 有杆抽油泵属于一种特殊形有杆抽油泵属于一种特殊形式的往复泵，动力从地面经抽油式的往复泵，动力从地面经抽油杆传到井下，抽油泵的柱塞在抽杆传到井下，抽油泵的柱塞在抽油杆柱的带动下作往复运动，将油杆柱的带动下作往复运动，将油井中的液体举升到地面，其工油井中的液体举升到地面，其工作原理图如图所示。有杆抽油泵作原理图如图所示。有杆抽油泵简称有杆泵。简称有杆泵。有杆抽油泵属于一种特殊形有杆抽油泵属于一种特殊形式的往复泵，动力从地面经抽油式的往复泵，动力从地面经抽油杆传到井下，抽油泵的柱塞在
2、抽杆传到井下，抽油泵的柱塞在抽油杆柱的带动下作往复运动，将油杆柱的带动下作往复运动，将油井中的液体举升到地面，其工油井中的液体举升到地面，其工作原理图如图所示。有杆抽油泵作原理图如图所示。有杆抽油泵简称有杆泵。简称有杆泵。抽油泵主要由抽油泵主要由、（吸入阀或固定（吸入阀或固定阀）、阀）、（排出阀或游动阀）组成。（排出阀或游动阀）组成。(一一)泵的抽汲过程泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。游动阀受管内液柱压力而关闭。泵吸入的条件：泵吸入的条件：泵内压力泵内压力(吸入压力吸入压力)低于沉没压力。低于沉没压力。A-A-上冲程
3、上冲程1)1)上冲程上冲程 泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力压力(沉没压力沉没压力)与泵内压力之差的作用下被与泵内压力之差的作用下被打开。打开。泵内吸入液体、井口排出液体。泵内吸入液体、井口排出液体。B-B-下冲程下冲程2)2)下冲程下冲程柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。泵排出的条件：泵排出的条件：泵内压力泵内压力(排出压力排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。高于柱塞以上的液柱压力。柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲程内完成进油与排油的过程。程内完成进油与排油的过程。光杆冲程光杆冲程
4、：光杆从上死点到下死点的距离。光杆从上死点到下死点的距离。泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。液柱压力时，游动阀被顶开。柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。部，使泵排出液体。（二（二)泵的理论排量泵的理论排量 泵的工作过程泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即是由三个基本环节所组成，即、和和。SfVp 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体体积都等于柱塞让出的体积：体积都等于柱塞让出的体积：SNfVpm每分钟的排量为：每分钟的排量为：
5、SNfQpt1440每日排量每日排量:泵的理论排量泵的理论排量tQQ/（三）泵效计算（三）泵效计算泵效：泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。影响泵效的因素影响泵效的因素(3)(3)漏失影响漏失影响(1)(1)抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩SSp入(2)(2)气体和充不满的影响气体和充不满的影响活液VV(4)(4)体积系数的影响体积系数的影响lBB1llB 抽油泵外径受井眼尺寸的限制，只能是立式结构。在冲次相抽油泵外径受井眼尺寸的限制，只能是立式结构。在冲次相同的条件下，要增加泵的排量，就须增大冲程长度，加长泵同
6、的条件下，要增加泵的排量，就须增大冲程长度，加长泵的尺寸。的尺寸。抽油泵在井下工作，有的需要装在抽油泵在井下工作，有的需要装在30003000多米的深处，这样，多米的深处，这样，柱塞上下压差很大，要维持柱塞与泵筒间的密封性和耐磨性，柱塞上下压差很大，要维持柱塞与泵筒间的密封性和耐磨性，提高泵效和延长使用寿命，就需要耐压泵筒和较长的柱塞。提高泵效和延长使用寿命，就需要耐压泵筒和较长的柱塞。抽油泵的工作和使用周期，受抽油杆强度和刚度的影响，如抽油泵的工作和使用周期，受抽油杆强度和刚度的影响，如抽油杆的变形和振动，影响柱塞有效冲程长度和泵的平稳性。抽油杆的变形和振动，影响柱塞有效冲程长度和泵的平稳性
7、。抽油泵在恶劣环境下连续工作。如油井含气、含砂；介质腐抽油泵在恶劣环境下连续工作。如油井含气、含砂；介质腐蚀、结垢；高压、高粘度流体和较高的温度等。蚀、结垢；高压、高粘度流体和较高的温度等。(1)(1)要有足够的强度和较好的密封性。要有足够的强度和较好的密封性。(2)(2)要求工作可靠，寿命长。对阀、柱塞、泵筒等要具有较要求工作可靠，寿命长。对阀、柱塞、泵筒等要具有较高的耐磨性和抗腐蚀性。高的耐磨性和抗腐蚀性。(3)(3)要有较高的泵效。要有较高的泵效。(4)(4)要求安装、使用和修理方便。要求安装、使用和修理方便。第第3 3章章 抽油泵抽油泵抽油泵的类型及基本参数抽油泵的类型及基本参数标准抽
8、油泵的结构及特点标准抽油泵的结构及特点软密封柱塞泵软密封柱塞泵组合抽油泵组合抽油泵 有杆泵的分类方式有很多种，按照有杆泵的分类方式有很多种，按照可将其分为可将其分为。按照按照分为分为，常规抽油泵又，常规抽油泵又称标准抽油泵，是按照标准设计的；专用泵是具有专门用途称标准抽油泵，是按照标准设计的；专用泵是具有专门用途的抽油泵，其结构与标准抽油泵不同，又称之为特种泵，如的抽油泵，其结构与标准抽油泵不同，又称之为特种泵，如抽稠泵、防砂泵等。抽稠泵、防砂泵等。按按，分为，分为。组合泵。组合泵的外筒内装有许多节衬套组成泵筒与柱塞配套，而整筒泵没的外筒内装有许多节衬套组成泵筒与柱塞配套，而整筒泵没有衬套。整
9、筒泵取代组合泵是有杆泵的巨大进步。有衬套。整筒泵取代组合泵是有杆泵的巨大进步。分类分类按照抽油泵在油管上的固定方式可分为：按照抽油泵在油管上的固定方式可分为：管式泵管式泵和和杆式泵。杆式泵。特点：特点：结构简单、成本低；泵径大，排量大；检泵时需结构简单、成本低；泵径大，排量大；检泵时需 起出油管，修井工作量大。起出油管，修井工作量大。应用范围：应用范围：下泵深度不大、产量较高的井。下泵深度不大、产量较高的井。（1 1）管式泵：）管式泵：是把外筒和衬套在地面组装好后，接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，最后把在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后把活塞接在
10、抽油杆柱下端下入泵筒内。活塞接在抽油杆柱下端下入泵筒内。（2 2）杆式泵）杆式泵：是整个泵在地面组装好后接在抽油：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。在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。特点：特点：检泵不需起出油管，检泵方便；结构复杂，制检泵不需起出油管，检泵方便；结构复杂，制 造成本高；排量小。造成本高；排量小。适用范围：适用范围：下泵深度较大，但产量较低的井下泵深度较大，但产量较低的井 抽油泵型号表示方法抽油泵型号表示方法 管式抽油泵的泵筒是按设计的泵挂深度由油管接箍直管式
11、抽油泵的泵筒是按设计的泵挂深度由油管接箍直接连接在油管的下端，而柱塞则随抽油杆下入泵筒内。接连接在油管的下端，而柱塞则随抽油杆下入泵筒内。由由、及及组成，如下图所组成，如下图所示。示。1-1-油管接箍；油管接箍；2-2-加长短节；加长短节；3-3-往塞上往塞上部出油阀罩；部出油阀罩；4-4-泵筒接箍；泵筒接箍；5-5-上出油阀上出油阀球；球；6-6-阀座；阀座；7-7-柱塞；柱塞；8-8-泵筒；泵筒；9-9-柱塞柱塞下部出油阀罩；下部出油阀罩；10-10-下出油阀球；下出油阀球；11-11-阀阀座；座；12-12-打捞体；打捞体；13-13-导向套；导向套；14-14-弹簧；弹簧；15-15-
12、销子；销子；l6-l6-丝锥式打捞头；丝锥式打捞头；17-17-泵筒接泵筒接箍；箍；18-18-加长短节；加长短节；19-19-固定阀罩；固定阀罩；20-20-固定阀球；固定阀球；21-21-固定阀座；固定阀座；22-22-油管接箍；油管接箍；23-23-接头；接头；24-24-密封支撑环；密封支撑环；25-25-弹性芯弹性芯轴；轴；26-26-支撑套。支撑套。可打捞式管式抽油泵可打捞式管式抽油泵包括泵筒包括泵筒8 8、泵筒接箍、泵筒接箍4 4、1717，加长短节，加长短节2 2、1818、油管接箍油管接箍1 1、2222。由柱塞上部出油阀罩由柱塞上部出油阀罩3 3，上下出油阀球，上下出油阀球
13、5 5、1010与与阀座阀座6 6、1111，柱塞，柱塞7 7，柱塞下部出油阀罩，柱塞下部出油阀罩9 9组成。组成。由固定阀罩由固定阀罩1919、固定阀球、固定阀球2020、固定阀座、固定阀座2121及及接头接头2323组成，由锁紧装置将其固定。组成，由锁紧装置将其固定。由密封支承环由密封支承环2424、弹性芯轴、弹性芯轴2525、支承套、支承套2626组成。组成。由打捞体由打捞体1212、导向套、导向套1313、弹簧、弹簧1414、销子、销子1515、丝锥式打捞头、丝锥式打捞头1616组成。组成。是管式泵最主要的零件，其两端带有螺纹，内是管式泵最主要的零件，其两端带有螺纹，内表面经热处理，具
14、有良好的耐磨、耐腐蚀性能，并能保表面经热处理，具有良好的耐磨、耐腐蚀性能，并能保证与柱塞的高精度配合；泵筒接箍一端与泵筒连接并以证与柱塞的高精度配合；泵筒接箍一端与泵筒连接并以额定的上扣扭矩来保证其内孔端面与泵筒端面的密封，额定的上扣扭矩来保证其内孔端面与泵筒端面的密封，另一端由管螺纹与加长短节连接并密封。另一端由管螺纹与加长短节连接并密封。上下各一件，分别连接在两端的泵筒接箍上下各一件，分别连接在两端的泵筒接箍上，其内孔尺寸比泵筒内径略大一点，以保证柱塞在冲程上，其内孔尺寸比泵筒内径略大一点，以保证柱塞在冲程的上、下死点能越出泵筒一定长度，在泵筒全长范围内均的上、下死点能越出泵筒一定长度，在
15、泵筒全长范围内均匀地磨损，这样在修泵时配换合适的加大尺寸的新柱塞就匀地磨损，这样在修泵时配换合适的加大尺寸的新柱塞就比较容易。同时让柱塞冲出泵筒还可把泵筒中的积砂带出比较容易。同时让柱塞冲出泵筒还可把泵筒中的积砂带出泵筒外，起到保护泵筒工作面的作用。泵筒外，起到保护泵筒工作面的作用。油管接箍直接连接在井下油管下端，起到把管式抽油油管接箍直接连接在井下油管下端，起到把管式抽油泵固定在油管上的作用。泵固定在油管上的作用。由柱塞上部出油阀罩，上下出油阀球与阀座，由柱塞上部出油阀罩，上下出油阀球与阀座，柱塞，柱塞下部出油阀罩组成。柱塞，柱塞下部出油阀罩组成。按柱塞两端的螺纹形式分为外螺纹柱塞和内螺纹柱
16、塞。按柱塞两端的螺纹形式分为外螺纹柱塞和内螺纹柱塞。按表面强化工艺分为镀铬柱塞和喷焊柱塞。按表面强化工艺分为镀铬柱塞和喷焊柱塞。与与镀铬柱塞相比具有表面孔隙率低，耐腐蚀性能好，更耐磨损，镀铬柱塞相比具有表面孔隙率低，耐腐蚀性能好，更耐磨损，与各种内壁硬化和电镀的泵筒均能匹配使用等优点。与各种内壁硬化和电镀的泵筒均能匹配使用等优点。柱塞直径按与泵筒需要的配合间隙制成若干个尺寸等级以柱塞直径按与泵筒需要的配合间隙制成若干个尺寸等级以满足用户需要。满足用户需要。柱塞柱塞下部出油阀罩上与柱塞相连，内装下出油阀球与阀座。出油时下部出油阀罩上与柱塞相连，内装下出油阀球与阀座。出油时此处的局部压力损失较大，
17、所以应将其流道设计成流线型，而此处的局部压力损失较大，所以应将其流道设计成流线型，而阀球启闭时液压冲击很大，应适当提高它的强度与硬度。阀球阀球启闭时液压冲击很大，应适当提高它的强度与硬度。阀球与阀座是抽油泵的主要零件，其密封性要求高，工况又十分恶与阀座是抽油泵的主要零件，其密封性要求高，工况又十分恶劣，所以阀球与阀座的密封面要进行精密的研磨，还要注意它劣，所以阀球与阀座的密封面要进行精密的研磨，还要注意它的选材和热处理工艺。的选材和热处理工艺。由固定阀罩、固定阀球、固定阀座及接头组成。由固定阀罩、固定阀球、固定阀座及接头组成。固定阀罩上有一螺孔供打捞固定阀使用。固定阀罩上有一螺孔供打捞固定阀使
18、用。固定阀锁紧装置由密封支承环、弹性芯轴、支承套组成。固定阀锁紧装置由密封支承环、弹性芯轴、支承套组成。弹性芯轴上端与固定阀总成的接头用螺纹连接，并将密封支承弹性芯轴上端与固定阀总成的接头用螺纹连接，并将密封支承环压紧。弹性芯轴下端有弹性开口，安装时，在通过支承套内环压紧。弹性芯轴下端有弹性开口，安装时，在通过支承套内孔时，其弹性开口向内收缩，当密封支承环支承在支承套的锥孔时，其弹性开口向内收缩，当密封支承环支承在支承套的锥形密封面上时，弹性开口外径处的上圆锥面正好向上紧靠在支形密封面上时，弹性开口外径处的上圆锥面正好向上紧靠在支承套内孔的下圆锥面上，从而使固定阀总成不会上下窜动。当承套内孔的
19、下圆锥面上，从而使固定阀总成不会上下窜动。当地面动力通过固定阀打捞装置提升固定阀总成时，芯轴的弹性地面动力通过固定阀打捞装置提升固定阀总成时，芯轴的弹性开口向内收缩，随固定阀总成一起被打捞。开口向内收缩，随固定阀总成一起被打捞。封住泵筒内的井液，使其不回流。封住泵筒内的井液，使其不回流。下下端为油管螺纹，可连接气锚、砂锚、尾管等井下器具。端为油管螺纹，可连接气锚、砂锚、尾管等井下器具。固定阀打捞装置由打捞体、导向套、弹簧、销子、丝锥固定阀打捞装置由打捞体、导向套、弹簧、销子、丝锥式打捞头组成。式打捞头组成。用螺纹分别与柱塞下部出油阀座和导用螺纹分别与柱塞下部出油阀座和导套相连。套相连。内孔装销
20、子、弹簧和丝锥式打捞头。内孔装销子、弹簧和丝锥式打捞头。的的螺纹段上设计有类似丝锥的导向锥、刃口和容屑槽，以便打螺纹段上设计有类似丝锥的导向锥、刃口和容屑槽，以便打捞时对正固定阀罩上的螺孔，在旋进时易将螺孔中的积垢切捞时对正固定阀罩上的螺孔，在旋进时易将螺孔中的积垢切出，使打捞成功。出，使打捞成功。在打捞时起缓冲作用，一般用不锈钢在打捞时起缓冲作用，一般用不锈钢丝制造。丝制造。可防止打捞头旋转。可防止打捞头旋转。使用使用，可在不起下油管情况下将固，可在不起下油管情况下将固定阀打捞进行检修及下入泵内，操作方便。但由于打捞定阀打捞进行检修及下入泵内，操作方便。但由于打捞装置装在柱塞下端，增加了泵的
21、余隙容积，因此装置装在柱塞下端，增加了泵的余隙容积，因此。另外，由于将固定阀部分设计成可打捞式结构后，另外，由于将固定阀部分设计成可打捞式结构后，其油流道变小，因此也其油流道变小，因此也。采用下图所示的采用下图所示的。由于不。由于不可打捞式管式泵没有固定阀打捞装置，可打捞式管式泵没有固定阀打捞装置，可用于气油比可用于气油比较大的油井及含砂和稠油井。较大的油井及含砂和稠油井。另外，由于可打捞式管另外，由于可打捞式管式泵在打捞固定阀装置时成功率较低，最后不得不进式泵在打捞固定阀装置时成功率较低，最后不得不进行起下泵作业，所以，目前国内通常使用不可打捞式行起下泵作业，所以，目前国内通常使用不可打捞式
22、管式泵。管式泵。11油管接箍；油管接箍；22加长短节；加长短节；33往塞上部出油阀罩；往塞上部出油阀罩；44泵筒接箍；泵筒接箍；55上出油阀球；上出油阀球；66阀座：阀座：77柱塞；柱塞；88泵筒；泵筒；99柱塞下部出油阀罩；柱塞下部出油阀罩；1010下出油阀球；下出油阀球；1111阀座；阀座；1212阀座接头；阀座接头；1313泵筒接箍；泵筒接箍；1414加长短节；加长短节；1515固定阀罩；固定阀罩；l6l6固定阀球；固定阀球；1717固定阀座；固定阀座；1818进油接头。进油接头。不可打捞式管式抽油泵不可打捞式管式抽油泵 杆式泵在下泵时是将整个泵随抽油杆柱下入油管内杆式泵在下泵时是将整个
23、泵随抽油杆柱下入油管内的预定位置并固定，所以又称之为的预定位置并固定，所以又称之为。按固定装置在泵上的位置和在抽油时泵筒上下移动按固定装置在泵上的位置和在抽油时泵筒上下移动还是柱塞移动，可将杆式泵分成还是柱塞移动，可将杆式泵分成图图1 1；图图2 2；图图3 3。11阀杆异径接头；阀杆异径接头；22阀杆；阀杆；33导向套；导向套；44密封支承环；密封支承环；55芯轴；芯轴；66弹性套；弹性套；77接头；接头；88上加长接箍；上加长接箍；99柱塞上部出油阀罩；柱塞上部出油阀罩；1010阀座；阀座；1111泵筒；泵筒；1212柱塞；柱塞；1313柱塞下部出油阀罩；柱塞下部出油阀罩；1414阀球；阀
24、球；1515阀座；阀座；1616压帽；压帽；1717下加长接箍；下加长接箍；1818进油阀罩；进油阀罩；1919阀球；阀球；2020阀座；阀座；2121阀座接头；阀座接头；2222上接头；上接头；2323支承密封环；支承密封环；2424下接头。下接头。图图1 1 定筒式顶部固定杆式抽油泵定筒式顶部固定杆式抽油泵 柱塞经阀杆与抽油杆柱连接，并作上下运动，由泵顶部柱塞经阀杆与抽油杆柱连接，并作上下运动，由泵顶部的固定支承装置将泵筒固定在油管内的预定位置上。的固定支承装置将泵筒固定在油管内的预定位置上。定筒式顶部固定杆式泵由泵筒总成、柱塞总成、阀杆总定筒式顶部固定杆式泵由泵筒总成、柱塞总成、阀杆总成
25、、固定阀总成、泵固定装置和泵支承装置组成。成、固定阀总成、泵固定装置和泵支承装置组成。泵筒总成包括泵筒、上加长接箍、下加长接箍。泵筒是泵筒总成包括泵筒、上加长接箍、下加长接箍。泵筒是杆式泵最主要的零件之一，具有与管式泵泵筒相同的性能和杆式泵最主要的零件之一，具有与管式泵泵筒相同的性能和相似的结构，只是管壁比管式泵稍薄一些；上下加长接箍分相似的结构，只是管壁比管式泵稍薄一些；上下加长接箍分别连接在泵筒的两端，与管式泵加长接箍的作用相同。别连接在泵筒的两端，与管式泵加长接箍的作用相同。柱塞总成由柱塞上部出油阀罩、阀座、柱塞、柱塞下部柱塞总成由柱塞上部出油阀罩、阀座、柱塞、柱塞下部出油阀罩、阀球、同
26、座、压帽组成。柱塞是杆式泵主要零件，出油阀罩、阀球、同座、压帽组成。柱塞是杆式泵主要零件，与管式泵柱塞具有相同的性能和相似的结构；柱塞上部出油与管式泵柱塞具有相同的性能和相似的结构；柱塞上部出油阀罩上端有带锥形的变形管线管螺纹，与阀杆连接可靠，不阀罩上端有带锥形的变形管线管螺纹，与阀杆连接可靠，不易脱落。下端用螺纹与柱塞连接。将阀座紧压在中间，没有易脱落。下端用螺纹与柱塞连接。将阀座紧压在中间，没有阀球，所以它只起出油作用；柱塞下部出油阀罩、阀球、阀阀球，所以它只起出油作用；柱塞下部出油阀罩、阀球、阀座、压帽等零件与管式抽油泵的这些零件具有相同的性能。座、压帽等零件与管式抽油泵的这些零件具有相
27、同的性能。具有下列具有下列：使用可靠、在柱塞运动时可将锁紧装置四：使用可靠、在柱塞运动时可将锁紧装置四周的砂子冲掉，周的砂子冲掉，防止砂卡，使起泵作业容易防止砂卡，使起泵作业容易；泵筒可绕顶部锁；泵筒可绕顶部锁紧装置这个支点摆动，所以紧装置这个支点摆动，所以在斜井中使用时在斜井中使用时，泵筒和油管都不，泵筒和油管都不会损坏；在固定位置深度相同的情况下，泵的沉没度比底部固会损坏；在固定位置深度相同的情况下，泵的沉没度比底部固定的杆式抽油泵更大，所以定的杆式抽油泵更大，所以更适合在低产井和低液面井中使用。更适合在低产井和低液面井中使用。由于顶部固定的原因，将导致以下由于顶部固定的原因，将导致以下：
28、泵筒受交变的内：泵筒受交变的内压和液柱产生的向下的拉伸载荷作用，受力状况比较恶劣；柱压和液柱产生的向下的拉伸载荷作用，受力状况比较恶劣；柱塞上行程时，泵筒内部压力高于外部压力，泵筒内孔增大，漏塞上行程时，泵筒内部压力高于外部压力，泵筒内孔增大，漏失量有所增加。失量有所增加。1-1-阀杆异径接头；阀杆异径接头；2-2-阀杆；阀杆；3-3-导向套；导向套；4-4-接头；接头；5-5-上部加长接箍；上部加长接箍；6-6-柱塞上部出油阀罩；柱塞上部出油阀罩；7-7-泵筒；泵筒；8-8-柱塞；柱塞；9-9-柱塞下部出油阀罩；柱塞下部出油阀罩；10-10-阀球；阀球；11-11-阀座；阀座；12-12-阀
29、座压帽；阀座压帽；13-13-下加长接箍；下加长接箍；14-14-泵筒进油阀罩；泵筒进油阀罩；15-15-阀球；阀球；16-16-阀座；阀座；17-17-接头；接头；18-18-密封支撑环；密封支撑环；19-19-弹性芯轴；弹性芯轴；20-20-支撑套。支撑套。图图2 2 定筒式底部固定杆式抽油泵定筒式底部固定杆式抽油泵 柱塞与抽油杆柱连接，并作上下运动。由泵的底部锁紧装柱塞与抽油杆柱连接，并作上下运动。由泵的底部锁紧装置将泵筒固定在油管内的预定位置上。置将泵筒固定在油管内的预定位置上。定筒式底部固定杆式泵与定筒式顶部固定杆式泵的本体结定筒式底部固定杆式泵与定筒式顶部固定杆式泵的本体结构基本相
30、同。主要区别在于泵的固定装置安装在泵的底部，具构基本相同。主要区别在于泵的固定装置安装在泵的底部，具体结构也不相同。泵固定装置由弹性芯轴、密封支承环、和接体结构也不相同。泵固定装置由弹性芯轴、密封支承环、和接头组成。弹性芯轴由中碳优质合金钢制造，为提高其弹性和强头组成。弹性芯轴由中碳优质合金钢制造，为提高其弹性和强度须经调质处理；密封支承环安装在弹性芯轴上，并由接头压度须经调质处理；密封支承环安装在弹性芯轴上，并由接头压紧。泵固定装置的工作原理与可打捞式管式抽油泵固定阀锁紧紧。泵固定装置的工作原理与可打捞式管式抽油泵固定阀锁紧装置完全相同。装置完全相同。底部固定杆式泵应用也较广。底部固定杆式泵
31、应用也较广。但在固定支承套和底部锁紧装置的环形但在固定支承套和底部锁紧装置的环形空间处极易沉积砂粒，使起泵作业困难，不宜在含砂井中空间处极易沉积砂粒，使起泵作业困难，不宜在含砂井中使用；底部固定，工作时泵筒摆动大，加剧了阀杆、导向使用；底部固定，工作时泵筒摆动大，加剧了阀杆、导向套的磨损，故不宜用作长冲程泵。套的磨损，故不宜用作长冲程泵。11泵筒出油阀罩；泵筒出油阀罩；22阀球；阀球；33阀座；阀座；44接头；接头；55柱塞进油阀罩；柱塞进油阀罩；66阀球；阀球；77阀座；阀座；88柱塞；柱塞；99泵筒；泵筒；1010上拉管接箍；上拉管接箍；1111堵头；堵头；1212拉管；拉管；1313下拉
32、管接箍；下拉管接箍；1414接头；接头；1515密封支承环；密封支承环；1616弹性芯轴；弹性芯轴；1717支承环。支承环。图图3 3 动筒式底部固定杆式泵动筒式底部固定杆式泵 泵筒与抽油杆柱连接，并作上下运动。柱塞通过拉管泵筒与抽油杆柱连接，并作上下运动。柱塞通过拉管及底部锁紧装置固定在油管内予定位置上的支承套上。及底部锁紧装置固定在油管内予定位置上的支承套上。动筒式底部固定杆式泵的泵筒、柱塞、泵固定装置和动筒式底部固定杆式泵的泵筒、柱塞、泵固定装置和泵支承装置与定筒式底部固定杆式泵通用。唯泵筒出油阀泵支承装置与定筒式底部固定杆式泵通用。唯泵筒出油阀总成、柱塞出油阀总成和拉管总成结构不同。总
33、成、柱塞出油阀总成和拉管总成结构不同。泵筒出油阀总成，安装在泵筒上端。柱塞出油阀总成泵筒出油阀总成，安装在泵筒上端。柱塞出油阀总成装在柱塞上端，内装有球阀，这与定筒杆式抽油泵不同。装在柱塞上端，内装有球阀，这与定筒杆式抽油泵不同。动筒式底部固定杆式抽油泵，动筒式底部固定杆式抽油泵，这是因为工作时泵筒上下运动，不停的搅动井液，这是因为工作时泵筒上下运动，不停的搅动井液，砂粒不易沉积在锁紧装置上产生卡泵；在周期开采抽油井砂粒不易沉积在锁紧装置上产生卡泵；在周期开采抽油井停抽时，顶部阀球封闭阀座，油管中的砂粒不会沉积在泵停抽时，顶部阀球封闭阀座，油管中的砂粒不会沉积在泵内产生卡泵；固定阀和出油阀都为
34、开式阀罩，流体的局部内产生卡泵；固定阀和出油阀都为开式阀罩，流体的局部阻力小，有利于含砂较多的井液排出。但这种泵拉杆稳定阻力小，有利于含砂较多的井液排出。但这种泵拉杆稳定性差，性差，杆式泵与管式泵相比具有起下泵时不起下油管的特杆式泵与管式泵相比具有起下泵时不起下油管的特点，适合在深井中使用。点，适合在深井中使用。杆式泵形式多样，选择的余地大。杆式泵形式多样，选择的余地大。由于杆式泵整体从油管内下入，泵径受到油管尺寸由于杆式泵整体从油管内下入，泵径受到油管尺寸的限制，所以相同尺寸的油管可以下入的杆式泵泵径的限制，所以相同尺寸的油管可以下入的杆式泵泵径要比管式泵泵径小，因而其排量也受到了限制。要比
35、管式泵泵径小，因而其排量也受到了限制。还可将抽油泵分还可将抽油泵分为为和和。软密封柱塞泵除柱塞结构与金属柱塞不同外，其余软密封柱塞泵除柱塞结构与金属柱塞不同外，其余结构基本与硬密封柱塞泵相同。由于软密封柱塞的密封结构基本与硬密封柱塞泵相同。由于软密封柱塞的密封件具有在压力作用下尺寸扩大较多和材质较软的特点。件具有在压力作用下尺寸扩大较多和材质较软的特点。根据国内外软密封柱塞的流行型式，可将软密封柱根据国内外软密封柱塞的流行型式，可将软密封柱塞分成四种基本结构，即塞分成四种基本结构，即。碗式柱塞由皮碗（高强碗式柱塞由皮碗（高强度耐油橡胶或尼龙等制度耐油橡胶或尼龙等制成）、精密加工的碗形成）、精密
36、加工的碗形环和端环（不锈钢或黄环和端环（不锈钢或黄铜制成）、两端的青铜铜制成）、两端的青铜磨损环、优质中碳钢制磨损环、优质中碳钢制造的心轴和锁紧螺帽及造的心轴和锁紧螺帽及两个变径接头组成。两个变径接头组成。靠压差使皮碗在上靠压差使皮碗在上冲程时胀大而形成冲程时胀大而形成有效密封。有效密封。可在含砂量很少，可在含砂量很少，井底温度低于井底温度低于8282的油、水井中使用，的油、水井中使用，一般泵挂深度不超一般泵挂深度不超过过1500m1500m。环形柱塞由密封环（材质环形柱塞由密封环（材质同皮碗）、隔离环（材质同皮碗）、隔离环（材质同碗形环）、两端的青铜同碗形环）、两端的青铜磨损环、优质中碳钢制
37、造磨损环、优质中碳钢制造的心轴和锁紧螺母及两个的心轴和锁紧螺母及两个变径接头组成。配有隔离变径接头组成。配有隔离环的三个密封环相当于一环的三个密封环相当于一个皮碗和碗形环。个皮碗和碗形环。与碗式柱塞同与碗式柱塞同与碗式柱塞同与碗式柱塞同 皮碗式和环皮碗式和环式组合柱塞式组合柱塞由皮碗、碗由皮碗、碗形环、密封形环、密封环、隔离环环、隔离环等组成。等组成。对于含砂较多的油井比较适对于含砂较多的油井比较适用；用；尤其在压裂出砂后，使用这尤其在压裂出砂后，使用这种柱塞进行排液清理油层，种柱塞进行排液清理油层，把砂从泵筒中抽汲出来是非把砂从泵筒中抽汲出来是非常有效的。常有效的。填料式柱塞由一种填料式柱塞
38、由一种柔性盘根圈（高强柔性盘根圈（高强度耐油橡胶制成）度耐油橡胶制成）和皮碗等零件组成。和皮碗等零件组成。皮碗是活动的，油管中皮碗是活动的，油管中的液柱压力作用在密封的液柱压力作用在密封皮碗上，压缩盘根涨大，皮碗上，压缩盘根涨大，使其紧靠泵筒内壁形成使其紧靠泵筒内壁形成了密封。了密封。与环式柱塞基本相同与环式柱塞基本相同 组合管式抽油泵组合管式抽油泵 抽油泵泵筒是由数十节短衬套装抽油泵泵筒是由数十节短衬套装在一根外管内，依靠两端外管接在一根外管内，依靠两端外管接箍的压力将它们组合成一根泵筒。箍的压力将它们组合成一根泵筒。泵效高、冲程长、型式多、规格泵效高、冲程长、型式多、规格全、重量轻、装卸方
39、便、在长途全、重量轻、装卸方便、在长途运输中不会发生运输中不会发生。第第3 3章章 抽油泵抽油泵 为满足为满足(如稠油、高含如稠油、高含砂、气油比大、斜井等砂、气油比大、斜井等)对抽油泵的专门要求，对抽油泵的专门要求，近几年，国内外研制出一些具有特殊用途的抽近几年，国内外研制出一些具有特殊用途的抽油泵。油泵。抽稠油的抽油泵抽稠油的抽油泵流线型抽油泵流线型抽油泵 液力反馈抽稠油泵液力反馈抽稠油泵双向进油抽稠油泵双向进油抽稠油泵环流抽稠油泵环流抽稠油泵适合含砂油井的抽油泵适合含砂油井的抽油泵 三管抽油泵三管抽油泵 防砂卡抽油泵防砂卡抽油泵 出砂井用抽油泵出砂井用抽油泵适合气油比大的油井使用的抽油泵
40、适合气油比大的油井使用的抽油泵两级压缩抽油泵两级压缩抽油泵机械启闭阀抽油泵机械启闭阀抽油泵 稠油的粘度很高，阻力很大，用常规抽油泵开稠油的粘度很高，阻力很大，用常规抽油泵开采时，柱塞下行困难，导致杆柱下部弯曲，断脱频采时，柱塞下行困难，导致杆柱下部弯曲，断脱频繁。为此设计了以下几种专门开采稠油的抽油泵。繁。为此设计了以下几种专门开采稠油的抽油泵。图图3-8 3-8 流线型管式抽油泵流线型管式抽油泵1-1-泵筒接箍；泵筒接箍；2-2-泵筒；泵筒；3-3-泵筒接箍；泵筒接箍；4-4-进油阀罩；进油阀罩；5-5-进油阀球；进油阀球；6-6-阀座；阀座；7-7-压帽；压帽；8-8-中间接头；中间接头；
41、9-9-双联接头；双联接头；10-10-滤砂管；滤砂管；11-11-油管接箍；油管接箍；12-12-堵头；堵头；13-13-抽油杆；抽油杆；14-14-异径接头；异径接头；15-15-柱塞上出油阀罩；柱塞上出油阀罩；16-16-阀球；阀球；17-17-出油阀罩；出油阀罩；18-18-上部接头；上部接头；19-19-柱塞。柱塞。只在柱塞总成的上出油阀罩内安装出油阀球与座，其阀只在柱塞总成的上出油阀罩内安装出油阀球与座，其阀球直径比同规格抽油泵的要小一个等级，这样就扩大了球直径比同规格抽油泵的要小一个等级，这样就扩大了油流通过阀罩的流道面积，减少了油流阻力；油流通过阀罩的流道面积，减少了油流阻力；
42、阀座的内孔做成圆锥形，减小对油流的阻力；阀座的内孔做成圆锥形，减小对油流的阻力；采用母螺纹柱塞，流道面积比公螺纹柱塞面积大。将柱采用母螺纹柱塞，流道面积比公螺纹柱塞面积大。将柱塞下端的孔口做成圆锥形，减少对油流阻力，有助于柱塞下端的孔口做成圆锥形，减少对油流阻力，有助于柱塞下行；塞下行；采用流线型大通道固定阀，与可打捞式的固定阀相比，采用流线型大通道固定阀，与可打捞式的固定阀相比，提高了流通能力，减少了局部阻力；提高了流通能力，减少了局部阻力；这种泵的设计特点是扩大或改变流道形状，减少对稠油这种泵的设计特点是扩大或改变流道形状，减少对稠油的沿程和局部阻力。的沿程和局部阻力。1-1-抽油杆；抽油
43、杆；2-2-泵筒接箍；泵筒接箍；3-3-上柱塞；上柱塞；4-4-出油阀；出油阀；5-5-进油阀；进油阀；6-6-上泵筒；上泵筒；7-7-中心管；中心管；8-8-中间接箍；中间接箍；9-9-下柱塞；下柱塞；10-10-下泵筒；下泵筒；11-11-下部接头。下部接头。管式液力反馈抽稠油泵管式液力反馈抽稠油泵 由两台不同泵径的抽油泵串联而成，中心管将上下柱由两台不同泵径的抽油泵串联而成，中心管将上下柱塞连为一体。这种泵的进、出油阀均装在柱塞上。当驴头塞连为一体。这种泵的进、出油阀均装在柱塞上。当驴头作下冲程时，柱塞下行，上柱塞与上泵筒的环形腔作下冲程时，柱塞下行，上柱塞与上泵筒的环形腔A A体积体积
44、减小，压力增大。减小，压力增大。A A腔的原油通过孔腔的原油通过孔b b将进油阀关闭，出将进油阀关闭，出油阀打开，并将油排到油管中。此时由于进油阀关闭，油油阀打开，并将油排到油管中。此时由于进油阀关闭，油管内液柱的压力通过进油阀施加在柱塞上管内液柱的压力通过进油阀施加在柱塞上(即液力反馈力即液力反馈力)强迫柱塞克服稠油的阻力下行。驴头作上冲程时，柱塞上强迫柱塞克服稠油的阻力下行。驴头作上冲程时，柱塞上行，行，A A腔增大，压力减小，进油阀打开，出油阀被油管内腔增大，压力减小，进油阀打开，出油阀被油管内液柱压力关闭。井下原油经孔液柱压力关闭。井下原油经孔b b、流入、流入A A腔。腔。设计特点设
45、计特点采用大小柱塞形成采用大小柱塞形成A A腔和只腔和只在大小柱塞上装进出油阀，以在大小柱塞上装进出油阀，以达到在下冲程时进油阀关闭，达到在下冲程时进油阀关闭，实现液力反馈的目的。实现液力反馈的目的。从结构可知，这种泵泵筒上从结构可知，这种泵泵筒上没有阀，因此井下可不装泄油没有阀，因此井下可不装泄油器。器。适用范围适用范围可 在 原 油 粘 度 小 于可 在 原 油 粘 度 小 于4000mPas4000mPas的稠油井的稠油井中正常工作。中正常工作。可不动泵筒、油管进可不动泵筒、油管进行井下测试和对稠油层行井下测试和对稠油层注入热采蒸汽。注入热采蒸汽。1-1-泵筒接箍；泵筒接箍；2-2-泵筒
46、；泵筒；3-3-上出油阀；上出油阀；4-4-下出油阀；下出油阀；5-5-超长柱塞；超长柱塞；6-6-进油阀进油阀 在泵筒中部开有进油孔，柱塞为整体超长结构，柱塞上在泵筒中部开有进油孔，柱塞为整体超长结构，柱塞上行时，行时，A A腔压力降低，进油阀打开，出油阀在油管内液柱腔压力降低，进油阀打开，出油阀在油管内液柱压力作用下关闭，当长柱塞上行程超过泵筒中部开有的压力作用下关闭，当长柱塞上行程超过泵筒中部开有的进油孔进油孔b b时，进油阀关阀，套管中的油液在沉没压力作用时，进油阀关阀，套管中的油液在沉没压力作用下，从泵筒中部进油孔进入泵筒，一方面对泵筒进油孔下，从泵筒中部进油孔进入泵筒，一方面对泵筒
47、进油孔下部泵筒没充满的空间进行补充，另一方面将泵筒进油下部泵筒没充满的空间进行补充，另一方面将泵筒进油孔下部泵筒空间的气体排出。柱塞下行时，只要柱塞表孔下部泵筒空间的气体排出。柱塞下行时，只要柱塞表面将泵筒进油孔密封，柱塞出油阀即打开，泵筒进油孔面将泵筒进油孔密封，柱塞出油阀即打开，泵筒进油孔下部的油液从柱塞内孔排至油管。下部的油液从柱塞内孔排至油管。双向进油抽稠油泵的特点双向进油抽稠油泵的特点对对使用双向泵虽然损失一部分有效冲程，使用双向泵虽然损失一部分有效冲程，但与常规泵相比但与常规泵相比，其原因是泵筒，其原因是泵筒中部开进油孔，改善了进油状况，提高了泵筒开孔下部的中部开进油孔，改善了进油
48、状况，提高了泵筒开孔下部的泵筒内腔的充满程度。泵筒内腔的充满程度。该泵采用在泵筒上开孔，完成二次进油及排气功能外，该泵采用在泵筒上开孔，完成二次进油及排气功能外，还还只要把超长柱塞只要把超长柱塞提到油管中即可对稠油层实施蒸汽吞吐工艺，因为油管和提到油管中即可对稠油层实施蒸汽吞吐工艺，因为油管和套管通过泵筒上的二次进油孔相互连通。套管通过泵筒上的二次进油孔相互连通。从结构可知，由于泵筒上开有二次进油孔，因此从结构可知，由于泵筒上开有二次进油孔，因此降低油井修井费用。降低油井修井费用。原油含砂较多，不仅使泵筒、柱塞、泵阀磨损加原油含砂较多，不仅使泵筒、柱塞、泵阀磨损加剧，寿命缩短，而且还常发生抽油
49、泵砂卡，砂埋抽油剧，寿命缩短，而且还常发生抽油泵砂卡，砂埋抽油杆，使检泵作业量和抽油泵报废量增加，严重影响原杆，使检泵作业量和抽油泵报废量增加，严重影响原油生产。油生产。1-1-上出油阀；上出油阀；2-2-油管；油管；3-3-外筒；外筒；4-4-内筒；内筒；5-5-下出油阀；下出油阀；6-6-定筒；定筒；7-7-进油阀；进油阀；8-8-固定装置固定装置 图图4 4 三管抽油泵三管抽油泵这种泵属底部固定杆式抽油泵。它由三个不同直径的泵筒这种泵属底部固定杆式抽油泵。它由三个不同直径的泵筒嵌套而成。中间的泵筒称为定筒，其内孔及外径都经过表嵌套而成。中间的泵筒称为定筒，其内孔及外径都经过表面硬化处理和
50、精密加工，定筒固定在油管中。外面的泵筒面硬化处理和精密加工，定筒固定在油管中。外面的泵筒称为外筒，类似于动筒式杆式泵的泵筒，中间的泵筒称为称为外筒，类似于动筒式杆式泵的泵筒，中间的泵筒称为内筒，其结构相当于柱塞，上、下装有出油阀。外筒和内内筒，其结构相当于柱塞，上、下装有出油阀。外筒和内筒通过上部出油阀连成一体。上部出油阀与抽油杆柱连接，筒通过上部出油阀连成一体。上部出油阀与抽油杆柱连接，随抽油杆作往复运动。随抽油杆作往复运动。由于三个泵筒间的间隙比标准泵大得多，所以在含砂较多由于三个泵筒间的间隙比标准泵大得多，所以在含砂较多的原油进入三个泵筒间的密封面时仍能正常工作，不会形成的原油进入三个泵
