油田井下活塞式抽油泵活塞环的研制与应用

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1、油田井下活塞式抽油泵活塞环的研制与应用结构，靠活塞环自身的弹性力来补偿工作运行中的磨损，所研制的活塞环，经油田的实际应用，收到良好的应用效果。中图分类法：TE52：AM为活塞环工作时温度，取“=国内油田井下抽油泵大多采用柱塞式结构，其主要缺点：①随着磨损间隙增大，泄漏量也随之增大，造成抽油率不断下降，直接影响行讪产量；②柱塞过长，造成加工困难，成本提高。根据油田井下的工况及技术要求，考虑在不改变栗筒的前提下，把柱塞式结构改为活塞式结构，靠活塞环自身的弹性力来补偿运行中的磨损，以克服柱塞磨损后无法补偿的状况。为此，开展了一些工作，取得了令人满意的结果。1活塞

2、环的基本要求活塞环使用过程示意图（a）自市状态（b）装人泵筒后状态自由开口宽度/I£为活塞环材料的弹性模数；对20Cr钢取2.1X16Pa；P*为环对泵筒内壁的初弹比压；按经验选取1.4Pa.故活塞环自由开口的总间隙为2.2径向厚度活塞环作为密封元件组装在活塞上。通过活塞的往复运动，交替地改变着工作腔里的容积，借助泵阀来实现泵的吸、排液的过程因此，要求活塞环必须具有：①良好的胀紧性能，以补偿正常工作的磨损损失；②足够的强度和刚度；③在保证密封的前提下，应尽量减少摩擦和磨损，减少功率损耗，提高使用寿命。2活塞环主要尺寸的确定根据上述要求和油HI井下介质情况，

3、对活塞环作出如下设计。2」活塞环的开□间隙活塞环是具有弹力的开口环（如），在自由状态下，口总间隙为4S当装人泵筒内，被迫合拢呈圆环状，仅在切口处留有热膨胀间隙＜5•热膨胀间隙（T收稿H期:1999-10-13：王书芳（1953J,女，山东招远人，沈阳工业人学工程师。为活塞环外径。本研究中，因泵的压羌150Pa,为保证液体压力作用下有足够的刚度，不发生弯曲和扭曲，故取3活塞环强度校核bookmark4活塞环在白由状态下，外圆大于泵筒内径，因此当把活塞环装人泵筒后，最大弯应力产生在活塞环开口的对侧存3巩或由此可见，与无关，只取决于材料和几何尺寸对20C1■钢活

4、塞环的许用应力为=150对整体式活塞，需掰活塞环安装因活塞环安装受力在整个工作中往往只有一次，活塞环内径被扩大到等于或大于活塞外径，所产生的安装应力为4.2材料弹性摸置bookmark85活塞环数的确定bookmark9当密封比压大时，泄漏较少，但环的磨损较快，使用寿命就相应缩短，所以采用多环以减轻每环的负荷，使之实现多次阻塞，多次节流来满足密封要求一般情况，34环即已达密封要求，但实际各环工作时负荷并不均匀，前面的环起主要密封作用，环前后的压差最大，正由于负荷大,环很快磨损，使切口增大，进而使泄漏量增加而失去作用，依此类推。由于抽油泵两侧的压差，往复一次

5、吋间长，故采用8道活塞环,以提高泵效率和使用寿命6活塞环材料选择及热处理石油介质中不仅存在许多杂物，（如砂子等），而但还含有酸性化学成分。分析表明:它不仅有磨粒磨损，而且还有腐蚀磨损为此，在材料选择及热处理就显得十分重要本研究中，材料选择：20Cr钢；热处理工艺如附表：附表热处理工艺硬度HRC镀层厚度材料调质2528表面渗碳30淬火5055化学镀层606515镰合金4活塞环的弹力和弹性模数核算bookmark104.1径向弹力当开口间隙正好为热间隙（7吋（见），所加的径向力为经过一年来一百多台泵运行试验表明：①抽油率有明显提高，一般在5%左右，估算每台泵一

6、年能增加50t左右石油产量；②更换活塞时不用起油管，给作业带来方便每更换一次大约节省开支1.23万元；③因泄漏量大量减少，使用寿命大于柱塞泵；④开发新材料和改进设计还有更大的潜力。