软柱塞密封泵的研制与应用

将 常规 柱塞泵活塞与泵筒的钢体之 间的硬 摩擦转 变成 了密封环与 泵筒的软摩擦 ， 大减 少了柱塞往复运 动时对泵筒的磨损 ； 大 在结构设计上 ， 应 用图版 法设 计软柱 塞密封 泵的允许 最大间 隙， 再以铜 体泵的标准精 确设计柱塞与泵筒之 间的 间隙， 到达 了软密封的效果。
关 键词 ： 柱塞 ： 软 密封 泵 ； 制 研 中图分 类号 ： ６ ４５ ８ Ｕ ６ ．＋
工业技 术
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软柱塞 密封泵 的研制 与应用
赵 阳波 王 玲
（ 庆 油 田有 限责 任 公 司第 七 采 油 厂 ， 大 黑龙 江 大 庆 １ ３０ ） ６ ０ ０
１前 言 文 献标 识ห้องสมุดไป่ตู้ ： Ａ
柱塞主密封环材料的要求 。 材 料 名 称 磨 损 质 量 （ｇ ） 磨 损 率 （ １ 一 ’Ｎ ） × ｍｍ／ ｍ ０ 抽油机 检泵作 业是油 井常规作 业 的一 种 ， ３软密封柱塞泵 间隙尺寸设计 氟橡 胶 统 计 ２０ ０８年上半 年 油井作 业工 作 量 ，０ ８ ２０ 年 在实际 没计软密封柱塞 时 ， 合考 虑到泵 综 丁晴 橡 胶 上 半年油井共 作业 ９ ９口，其 中检 泵作业 ３０ ７ ８ 的漏失 、磨阻 以及软 密封 材质受热后 的膨 胀 胜 聚 四 氟 烯 口， 占油井作业量 的 ３． 消耗 了大量 人力 、 ８ ％， ８ 物 高 分 子 聚 乙 烯 能 ， 照钢体柱塞泵二级 泵的柱塞和泵筒 间隙 参 力。 在这种情 况下 ， 软密封柱塞 泵以其检 泵作业 玻 璃 纤 维 尼 龙 进 行设计。 聚醚醚酮密封环在 ３ － ０ ０ ８ ％水浴恒温 － Ｐ Ｋ 不用更换 泵筒 ，节省 了泵筒 物资费和减少一趟 聚 醚 醚 酮 （ＥＥ ） 加 热 １０ ｉ ２ｍｎ后 ， 其 外 径 伸 长 一 直 保 持 在 起油管作 业程序 ，在油 田常规抽 油泵里具有较 以实验 所得 的磨 损率为基础 ，设计使用 ６ ０ ８ ｍ， ． ｒ 因此 ， ０ ８ ｍ作为 聚醚醚酮 的最 小 ０ａ 以 ．ｍ ０ 强 的技术优势 。 种材料 的柱塞泵在 冲程 ３ ， ｍ 冲次 ６ 次份 的条件 热膨胀尺 寸。 照热膨胀后达到二级泵标准 ， 按 设 软密封柱塞泵在原刚体整筒 泵柱塞外套上 下 ， 得到以下数据 ： 计 软 密 封 柱 塞 泵 间 隙 ，二 级 泵 最 大 间 隙是 聚醚醚酮 密封 环 ，以有机材质接触 面取 代钢体 ６种工程材料在标准状况下的磨损外径对 比 ０ ２ ｍ 因 此 设 计 软 密 封 柱 塞 泵 间 隙 为 ．ｒ ， １ａ 柱塞泵 的刚体 硬性接触面 ， 在抽油泵 工作时 ， 只 Ｊ 可以保证密封效 Ｊ 氟 Ｉ 柚 蕊烯 舟 烯璃维 酗 ． ｍ ／于最大允许 间隙值 ， ｆ ． ｆ蘸 啼 ｚ 高 Ｚ 霏嘲 ０ ０ ｍ’、 ， Ｉ 丁 ｌ 豫 蝌龙 ２ － ｌ Ｊ ～ 磨 损软密封环 ， 损刚体泵筒 ， 不磨 达到检泵 作业 果 。中 ７ ５ 泵泵筒内径为 ５ ． ｍ 在 ０ ０ ｍ 间 ７ ０ ｍ， ． ｍ １ ２ 时只更换柱塞 即完成检泵作业 的 目的 ，由此节 隙下 ，设计 聚 醚醚 酮密 封环 尺寸 为 ５． ｍ ； ６ ０ ｍ ９ ３ ３ ｌ １ 目Ｉ ＆ ２ ０ １５ ７ １７ ９ ４ ５ Ｏ ∞ ｌ ｎ１ １ ５ ４ ｌ ６ ８ｌ ５ ２ ２ ｏ ． Ｉ ａ １１ ０ ∞ ０ １ 『ｎ ５ ５ １３ 省 了泵筒物资 费和一 趟起油管作业程序 ，节省 中 ４泵泵筒 内径为 ４ ． ｒ ４ ４ ０ ｍ，在 ０ ０ ｍ 间隙 ４ａ ．ｒ ２ａ 了作业 费用 ， 了工人 劳动强度 。 减少 下 ， 计聚醚醚酮密 封环 尺寸为 ４ ． ｒ 设 ４ ０ ｍ。 ２ａ ７ ∞ ｌ３ ２ ｌ ｑｌ ｌ ５１ ３ 馈 Ｌ惦 Ｏ ｌ０ ８ ２软密封柱塞泵主要密封材料 的优选 ４现场应用效果 软 密封柱 塞泵密封环材料优选 的 目 是为 标 通 过以上数据可 以得 出 ， 干磨 条件下 ， 在 只 软密封 柱塞泵 自 ２０ 年 进入现 场试 验 以 ０６ 获 得高强 度 、 高尺 寸稳定 性 、 断裂韧 性 、 滑 有 聚醚醚酮柱塞泵在运 行 ３ ０ 以上仍 能达到 来 ， 高 耐 ０天 共完成 现场试 验 １ ８口井 ， 均免 修期 已达 平 动 磨损 、 接触疲 劳等力 学性 能好 ， 变低 、 抗 温 抗 二 级泵标准 ， 在运行时 间达 到 ４０ ０ 天时 ， 能达 到 ３３ ， 仍 ６ 天 最长检泵周期达 到 ５ ９ ０ 天。 老化 、 耐腐蚀 、 耐油 浸 、 耐水 解等化 学性 能优 异 到三级泵标准 。 ４ ． １产液情况 的有机 高分子材料 ， 保证软 密封柱塞泵 的强度 、 ２ ． ２通过温变实验对 比温变 胜 试 验井试 验前 平均 正 常产液 量是 ２． ， ６ ３ 密封 陛及使用寿命 。目 ， 前 能够与石油基流体共 将玻璃纤 维尼龙和聚醚 醚酮 （ Ｅ １ 室 泵效是 ４％， Ｐ Ｋ在 Ｅ ０ 试验后 ， 软密封柱 塞泵井产液量 十 同工作 的密封 材料较多 ，选取性价 比较高 的丁 温 ２℃情况下加 工成密封环 ， ４ 外径 ５． Ｉｌ放 分稳定 ， 本保持试验前正 常产 液量 ， ６ ８ｌ ， ８ ｌｌ Ｉ 基 泵效有所 晴橡胶 、 四氟乙烯 、 聚 氟橡胶 、 子聚乙烯 、 高分 玻 置在恒温水浴箱 中， 分别在 ３ ℃一０ ０ ８℃水温 中每 提高 ， 生产状 况 良好 。由产液 、 曲线可 以看 泵效 璃纤维尼龙 、聚醚醚酮六种材料作 为软密封柱 升 高 １％恒 温加 热 １０ ｉ， 温加 热后 ， ０ ２ ｍｎ恒 两种 出 ： 软密封柱 塞泵 密封环尺寸设计 较合理 ， 达到 塞泵密封材料 的备选材料 ，通过分子 结构 对 比 材料在各个温度下的膨胀量见下表 。 了耐久 、 Ｉ能指标要求 。 密封 生 分析 、 室内耐磨 、 温变试 验 ， 拉伸 、 抗 耐腐蚀 等特 ４ ＿ ２电流载衙 隋况 征 性能评价 ，优选 出性 能较高 的材料作 为软密 由１ ８口井试验前 电流载荷 数据统计分析 ， 封 柱塞泵密封环的制作材料 。 试验前平均上 电流 ３ ． ， 电流 ３ ． ， ９ Ａ下 ９ ８ Ａ 平均上 １ ２ ． １通过室 内耐磨性实验对 比耐磨 『 生 载荷 ３． Ｎ， ５ Ｋ 下载荷 ２ ． Ｎ 试验后 电流 、 ５ １Ｋ ， ２ 载荷 实验方案 ： 利用 Ｍ Ｘ ２０ 型磨损试 验机 Ｐ －００ 聚醚醚酮 在 ４— 水 域恒温 加热 １０ ０８ 分 基本稳定 ， 明软密封柱 塞泵与钢体泵相 比， ２ 表 对 双环 形式 （ 河北宣化 ）按照 围标 Ｇ ３ ６－３在 钟 下 ， ， Ｂ ９ ０８ ， 膨胀量恒定 在 ０ ８ ｍ 尺寸 稳定性较 好 ； 各 项油井正常生产参数无影响。 ．ｍ ， ０ 载荷 为 ２０ ０ Ｎ及滑 动速度 １ ｒｓ ．ｒ 条件下 ， 试 ６ 尼龙 在 ３－０ ４ｄ 测 ０６℃下膨胀量变 化较大 ，由 ０１ｒ ．ａ ５ｍ ４ ． ３沉没度情况 种工程塑料 的摩擦 磨损 Ｉ能。 生 膨胀 量 ， 胀至 ０ ７ ｍ膨 胀量 ，０ 膨 ．ｍ ５ ６℃后膨胀 量 南１ ８口软 密封柱塞 井不 同运行周期 的平 实验 条件 ： 度 （Ｏ ５ ） 温 ５±℃ ， 相对 湿度 （０ 变化 较小 ， ５％～ 基本稳定 在 ０ ０ ｍ 因此 ， ．ｍ ， ６ 尼龙具 有 均值 ， 制出软密封柱塞泵下 井生产前后 的连 绘 ５％） ５ ， 试验周期 ２ 小时。正式摩擦测试前 ， 先进 较大 的热膨胀 』 极限膨胀尺寸为 ０ ０ ｍ 生， ．ｒ 。 ６ａ 续沉 没度 曲线 。 由沉没度 曲线可以看出 ， 前 试验 行 ５ ｉ磨合 。 样在测试前后 ， ａ ｒｎ 试 清洗去 屑 ， 入 放 通过 室 内温 变实 验 ， 醚醚酮 （ Ｅ １ 工 １ 口井 平均沉没度 是 ６ ７ ｍ， 聚 Ｐ 加 ＥＫ ８ ２ ． 更换软 密封柱 塞 ３ 烘箱 １５ ３℃干燥 ８ 时 ， 小 对磨 面 为 ４＃ ， ５ 钢 硬度 的密封环 ， 度逐 渐升高 的情况 下 ， 在温 外径伸 长 泵后 ，８口井 平均沉没度 下降至 ４ １ ，生产 ７ １ ３ｍ Ｈ Ｃ ０ 磨损量用 精度 为 ０ ｇ Ｒ ５。 ． 电子天平称量 ， 量小 ， １ ｍ 而且伸长量变 化稳定 ， 具有 良好 的尺寸稳 个月后沉没度稳定在 ３０ ０ ｍ左右 ， 表明该柱塞泵 磨损率 由磨损失重计算而得 。 定 性。尼龙则具有较大 的热膨胀 Ｊ 生。 可 以满足正 常生产需求 。 由分子稳定 胜分 析 、 室内耐磨试验 、 温变试 ４ ＿ ４更换柱塞试验 验可 以看 出 ，聚醚醚酮较其他五种 油 田常用 高 软密 封柱塞 泵因柱塞 对钢体 泵筒磨 损小 ， 分子材料具有 耐磨性高 、 温变量小 、 学稳定 眭 故而 可以实施��
摘 要： 针对机采 并检 泵作业 成本 高， 工序 复杂的 问题 ， 开展 了软 密封柱塞抽 油泵研制 ， 索降低作业及抽 油泵成本新 思路 。 密封 柱塞抽 油 探 软 泵主要 特点在 材质的优选上 ， 大量的室 内实验 ， 通过 优选 出了 一种 耐磨 、 耐压 、 热、 老化性能好 的材质 聚醚醚酮 ， 耐 抗 用它作为柱 塞泵密封环 ，