专利名称：杆式陶瓷抽油泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田采油设备的制造技术领域，尤其指一种泵筒内壁和抽油柱塞表面都覆盖有陶瓷质层的杆式陶瓷抽油泵的制造技术。
背景技术：
杆式抽油泵是我国绝大部分油田的采油系统中普遍采用的抽油泵。其泵筒和抽油柱塞性能的好坏直接关系到抽油效率即“泵效”的高低。以往在油田中大量使用的这类杆式抽油泵的泵筒、抽油柱塞，虽然都是用优质钢材制作，但由于长时间在高温、高含砂量的环境中运行，很容易被腐蚀、磨损。这是因为油井的井下地质状况相当复杂，有些油田的油层中原油的粘稠度、温度、含砂量、含硫量都较高。而杆式抽油泵的泵筒内壁和抽油柱塞之间配合又很精密，因此只要有一点点细微砂粒夹进中间，就很容易将两者擦毛、磨损而报废。虽然，后来有人发明了用质地较硬的陶瓷材样制作的抽油柱塞，但由于制造上的原因，其应力没有消除，所以经常发生陶瓷体碎裂而损坏报废的事故。杆式抽油泵要更换一次柱塞或泵筒，确是一件非常麻烦的事情。通常需要把在一、二千米深的井下工作的抽油泵吊上地面，再进行修理或更换。这就必须先把抽油泵上面连接的几百根油管和抽油接杆逐节拆下，将抽油泵升至地面，清理干净泵筒中的杂质、泥砂，换上新的抽油柱塞或泵筒。然后再将几百根油管和抽油接杆逐节依次连接，再放入井下才能恢复生产。由此造成油井停产而减少产油量，人工费用的增加以及设备损耗，使油井的采油成本大大提高。因此，采油工人都希望有一种耐高温、抗腐蚀、使用寿命长的抽油泵问世。本申请人为了解决杆式抽油泵的耐磨和抗腐蚀问题，曾于2005年5月发明了一种采用氧化铝陶瓷材料制作的抽油泵柱塞，并向国家知识产权局申请了发明专利，申请号为200510071581.9。但它的泵筒仍然采用钢材制作，因此并没有真正解决杆式抽油泵泵筒的磨损问题，为此发明一种泵筒、抽油柱塞都覆盖陶瓷质层的杆式抽油泵很有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有的采用表面覆盖有陶瓷材料抽油柱塞的杆式抽油泵仍存在泵筒主体易磨损的缺陷，发明一种在泵筒内壁也衬垫陶瓷质层的杆式抽油泵，使其更加耐高温、抗腐蚀，且不易碎裂，从而延长整机的使用寿命，使油井少停产，提高油田的经济效益。
本发明解决技术问题的技术方案是在泵筒主体内壁与抽油柱塞的外表面接触、摩擦的部位都覆盖氧化铝陶瓷材料，并在抽油柱塞的结构上设置清砂、清垢装置，达到在不停的采油运行中实现随时自动清砂、清垢。
本发明的杆式陶瓷抽油泵的泵筒和抽油柱塞都是内部中空的圆柱状管体，其泵筒在外，抽油柱塞插入在泵筒之内，两者之间精密配合。所述的泵筒从上至下依次包括与油管连接的出油接头、泵筒主体、上接头、泵筒接管、下接头、单向阀门管、防砂管接头、防砂管和防砂帽等；在所述的单向阀门管内设置有固定阀座，在防砂管外表周围和防砂帽底部均设有过滤砂子的多个滤孔和滤砂网。在所述的泵筒主体内壁与抽油柱塞的接触、摩擦部位覆盖了氧化铝陶瓷质层。因泵筒较长，内衬的陶瓷质层也须相应较长，这给制坯、车削、磨光加工带来了一定困难。为了消除其内应力，可把泵筒主体内衬的氧化铝陶瓷质筒体分成若干段进行加工，然后对接，并进行磨光，与外面的钢质筒套进行紧配合。所述抽油柱塞依次包括导砂接头、清垢套、上游动阀、上阀接头、定位套、中心杆、下接头、下游动阀、下阀接头、缓冲弹簧和导向头等；所述的中心杆是一根中空的圆筒形钢管，其外面套有耐高温、耐磨、抗腐蚀的氧化铝陶瓷质圆筒，中心杆的中空内腔就是原油通道，上端设有上游动阀、上接头及清垢套，最上端是导砂接头。抽油柱塞的下端连接下游动阀和下接头，下面设有下井导向头和缓冲弹簧。
所述导砂接头外侧设有几条成45°角的螺旋状出油槽，可使原油呈螺旋状喷出，因而其流速相对增大，这对泵筒内壁具有一定的冲洗作用。
所述清垢套前端设计成刮刀形状，使其在向上运动时可刮除泵筒内壁上的污垢。
覆盖在中心杆表面的氧化铝陶瓷质圆筒可视不同规格的抽油柱塞长度分成若干段，目的是使陶瓷制坯成形更加容易，并可消除内应力，以防止碎裂和使车削加工更加方便。
所述用来对接陶瓷质圆筒的钢质定位套的两端面均设计成凹形锥面，可与陶瓷体的凸形锥面对接，这样可使定位既准确又快捷，且同心度高。
本发明杆式陶瓷抽油泵，在使用时由于在泵筒的主体与抽油柱塞的接触、摩擦部位表面都覆盖了质地较硬的氧化铝陶瓷材料，因而使它们的耐磨和抗腐蚀性能大大提高。并且由于抽油柱塞的上端设有导砂接头，其周围又设有成45°角的螺旋状出油槽，因而使原油喷出的流速相对增大，对泵筒内壁具有一定的冲洗作用，这样可减少原油中的泥沙在泵筒内壁上的滞留。同时由于把抽油柱塞前端的清垢套设计成刮刀形状，使粘附在内壁上的泥沙、污垢可随时被刮除，随原油一起从出油槽喷出，从而大大减少了夹砂、卡泵现象的发生。本发明与现有技术相比，具有耐高温、抗腐蚀、不易夹砂卡泵、陶瓷体不易碎裂、使用寿命更长等诸多优点，这对油田减少抽油机停机台时，降低油井运行成本，提高经济效益具有十分显著的作用。
图1是本发明的总装示意图(泵筒半剖视)；图2是本发明抽油柱塞的轴向剖视图；图中各部名称及标记1.出油接头、2.泵筒主体、3.上接头、4.泵筒接管、5.下接头、6.单向阀门管、7.防砂管接头、8.防砂管、9.防砂帽、10.钢质泵筒、11、导砂接头、12.清垢套、13.上游动阀、14.上阀接头、15.定位套、16.中心杆、17.下接头、18.下游动阀、19.下阀接头、20.泵筒陶瓷层、21.陶瓷体、22.单向固定阀。
具体实施例方式
现结合实施例对本发明作进一步的详细描述如图1至图3所示，本发明的泵筒和抽油柱塞的本体都是具有一定长度的圆管状柱体。所述泵筒的外层是钢质泵筒10，内层与柱塞接触、摩擦部位是陶瓷质层20。而柱塞刚好相反，内层是钢质的中心杆16，中心杆16的内腔为中空的原油通道，外层包覆有陶瓷体21，陶瓷体21的外壁与抽油泵的泵筒内壁紧密配合，使抽油泵具有抽吸地下原油的功能。陶瓷体21与中心杆16之间以一定间隙成紧配合，并有紧固螺钉固定成一体。为了减小导致管状陶瓷体21破碎的内应力，并使其车削加工方便，设计时把陶瓷体21分成若干段制作加工再进行对接，因此每段陶瓷体21的两端都设置有钢质的定位套15。定位套15的两端面设计成凹形锥面，与陶瓷体21的凸形锥面紧密接触，目的是在装配时使两段陶瓷体21和定位套15对接定位时既准确又快捷，且同心度高。所述柱塞本体上端为导砂接头11，与抽油接杆相连接，周围设有45°角的螺旋状出油槽，下面是刮刀式清垢套12，并与泵体内壁精密接触，在柱塞向上运行时，清垢套12前端的刮刀口可将粘附在泵体内壁上的泥沙、污垢刮除，并随原油一起喷出。在抽油接杆上下运动的带动下，柱塞在泵体内也作上下运行。其运行过程是当柱塞被抽油接杆带动向下运动时，上游动阀13和下游动阀18被地下原油的压力顶开，原油进入柱塞内腔即原油通道。当柱塞被抽油杆带动往上运动时，上游动阀13和下游动阀18受原油重量的压力自动关闭，原油从螺旋出油槽喷出。与此同时，下游动阀13下面的原油压力降低，地层中的原油通过单向固定阀22进入泵筒接管4的下腔。当柱塞第二次向下运动时，上游动阀13和下游动阀18再一次被顶开，重复上述抽油过程，使地下的原油源源不断地被抽吸上来。与此同时，清垢套12前端的刮刀口随柱塞往上运动时，将泵体内壁上粘附的泥砂和污垢刮除，并随原油一起从螺旋出油槽急速喷出。
权利要求
1.一种泵筒和抽油柱塞都衬有陶瓷质层的杆式陶瓷抽油泵，其圆管状本体均由钢质层和陶瓷质层覆合而成，其特征是所述的泵筒主体(2)外壳是钢质圆筒(10)，内壁敷设了陶瓷质层(20)，还包括出油接头(1)、上接头(3)、泵筒接管(4)、下接头(5)、单向阀门管(6)、防砂管接头(7)、防砂管(8)、防砂帽(9)；所述抽油柱塞的主体是钢质的中心杆(16)，外表包覆有陶瓷体(21)，还包括导砂接头(11)、清垢套(12)、上游动阀(13)、上阀接头(14)、定位套(15)、下接头(17)、下游动阀(18)、下阀接头(19)，在所述的与泵筒接管(4)下端连接的单向阀门管(6)内设置了单向固定阀(22)，抽油柱塞插入在泵筒内，两者以一定间隙精密配合。
2.如权利要求1所述的杆式陶瓷抽油泵，其特征是所述的抽油柱塞本体的上端设置了导砂接头(11)和清垢套(12)，在所述的泵筒接管(4)下端设置了防砂管(8)和防砂帽(9)。
3.如权利要求1所述的杆式陶瓷抽油泵，其特征是所述的定位套(15)设置在每段柱塞陶瓷体(21)的两端，定位套(15)的两个端面均设计成凹形锥面，可与陶瓷体(21)的凸形锥面准确对接定位。
全文摘要
本发明公开了一种油田采油设备中的杆式陶瓷抽油泵的制造技术，它是在泵筒内壁和抽油柱塞的外表覆合陶瓷质层制作而成。所述泵筒的外壳是钢质圆筒，内衬陶瓷质层，所述柱塞本体是一根圆管状的钢质中心杆，外套耐磨的陶瓷质层。与泵筒和抽油柱塞覆合的陶瓷体均分成几段对接，其目的是使制坯容易，且能减小陶瓷体的内应力，以防止车削加工时破碎。泵筒接管的下端设过滤砂管，柱塞的上端设有45°角的螺旋状出油槽和刮刀式清垢套，使原油中的泥砂等杂质不会滞留和粘附在泵体内壁上，可减少夹砂卡泵事故的发生。本发明对减少抽油机停机台时，降低运行成本，提高采油效率和经济效益都具有十分显著的作用。
文档编号F04B53/16GK1851267SQ200610026699
公开日2006年10月25日 申请日期2006年5月15日 优先权日2006年5月15日
发明者闻本良, 王文明 申请人:闻本良