非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞的制作方法

本实用新型涉及一种油田采油设备领域，具体地涉及非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞。

背景技术：

目前，油田井下防砂抽油泵已广泛应用于各个油田采油作业，防砂式抽油泵已经出现多种样式，比如长柱塞防砂泵、动筒式防砂泵等，由于抽油泵的防砂装置和结构较为简单，在采油过程中经常由于地层砂粒、压裂砂及油泥等杂质进入到抽油泵，这类杂质进入到抽油泵后将导致一系列后续问题：

(1)抽油泵的泵筒-柱塞这对摩擦副之间摩擦增大，加剧了柱塞磨损，缩短了柱塞的使用寿命。

(2)杂质不断进入泵筒后，抽油泵的采油工作效率大大下降，逐渐地抽油泵失效，无法进行采油工作。

(3)抽油泵失效后，会出现泵卡等一系列问题，导致抽油机无法正常工作，此时就需要停产检维修，再次搬上作业设备，单井采油成本增加，若有多口井出现该类问题，那么采油成本投入将大幅增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服和解决现有技术存在的抽油泵柱塞在受到砂粒的摩擦作用而导致易磨损的问题，本实用新型提供的非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞，在柱塞本体表面设置有非对称沟槽型结构，减少了柱塞-泵筒这对摩擦副之间的摩擦面积，降低了柱塞的运动阻力，提升环空间隙内携砂能力，提升了柱塞的耐磨性能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞，其特征在于，于柱塞本体表面设置有与其同轴的环形沟槽，且沿所述柱塞本体轴向等间隔排列；所述环形沟槽的上壁面与柱塞本体的轴向倾斜夹角为α，环形沟槽的下壁面与柱塞本体的轴向倾斜夹角为β，其中，α>β。

所述柱塞本体及环形沟槽的表面涂覆有耐磨镀层。

所述环形沟槽的截面形状呈V形。

所述环形沟槽的截面形状呈U形。

沿柱塞本体轴向环形沟槽的宽度为L1，相邻的两个环形沟槽之间的间隔宽度设为L2，且L1：L2＝1：(1.5～3)。

所述L1为4mm～6mm，L2为6mm～18mm。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：本实用新型提供的非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞，通过将柱塞本体外表面设置为非对称沟槽结构，提高柱塞-泵筒环空间的蓄油能力和存沙储沙能力，减小柱塞在泵筒内往复运动的阻力，增长柱塞-泵筒的工作周期，增加单井产能，实现单井采油成本持续降低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型示意性实施例及其说明用于理解本实用新型，并不构成本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是本实用新型实施例中非对称浅沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞示意图。

图2是本实用新型实施例中非对称浅沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞剖视图。

图3是本实用新型实施例中非对称深沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞示意图。

图4是本实用新型实施例中非对称深沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞剖视图。

图中各标记如下：1-柱塞本体；2-环形沟槽、3-耐磨镀层、4-上壁面、5-下壁面。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型提供的非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞，非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞，于柱塞本体1表面设置有与其同轴的环形沟槽2，且沿所述柱塞本体1轴向等间隔排列，沿柱塞本体1轴向环形沟槽2的宽度为L1，相邻的两个环形沟槽2之间的间隔宽度设为L2，且L1：L2＝1：(1.5～3)；所述环形沟槽2的上壁面4与柱塞本体1的轴向倾斜夹角为α，环形沟槽2的下壁面5与柱塞本体1的轴向倾斜夹角为β，其中，α>β。

所述柱塞本体1及环形沟槽2的表面涂覆有耐磨镀层3，形成了具有耐磨特征的分布结构。

所述环形沟槽2设置有两种储沙结构，一种是非对称浅沟槽型，请参阅图1及图2，环形沟槽2的截面形状呈V形，存沙储沙能力小，但加工工艺简单；另一种是非对称深沟槽型，请参阅图3及图4，环形沟槽2的截面形状呈U形，存沙储沙能力大，但加工工艺较复杂。

经过优选，柱塞本体1及环形沟槽2的表面设置有铬材质的耐磨镀层3，耐磨镀层3覆盖在柱塞本体1及环形沟槽2的外表面及抽油泵泵筒的内表面，以增加柱塞与泵筒间的耐磨性能。

本实用新型提供的非对称沟槽型储沙耐磨抽油泵柱塞通过在柱塞本体1的外表面增加设置非对称沟槽型结构的环形沟槽2，进一步减少柱塞-泵筒这对摩擦副之间的摩擦系数，增加了原油的流通通道，有利于油膜的润滑效应产生，进而降低柱塞在泵筒中往复运动的阻力，提升抽油泵柱塞的耐磨性能，延长抽油泵与柱塞的工作寿命，实现采油成本低投入。

本实用新型的工作原理：

在地面抽油机、光杆及抽油杆的带动下，柱塞在泵筒内做上下往复运动，柱塞的运动改变了泵筒内工作压差，使得固定阀球和游动阀球离开或沉降在阀座体上，地层液体通过固定阀和游动阀的开启或关闭在柱塞的运动作用下不断被带至地面。柱塞和泵筒在往复运动期间形成一对摩擦副，二者产生相互作用的摩擦力，当地层出砂(包括改造支撑剂、作业杂质、油泥、垢质)进入泵筒后占据了柱塞可用的运动空间，摩擦阻力突然增大，逐渐地柱塞-泵筒表面开始腐蚀、生锈，遇到大粒径的砂粒会直接导致卡泵，最终造成停产。本实用新型通过改变柱塞的表面结构，将柱塞表面增加设置为非对称的存沙储沙槽即环形沟槽2，促进原油在柱塞-泵筒环空间隙内不断聚集，形成一种润滑膜效应，减少摩擦副间的摩擦系数，使柱塞运动阻力降低，延长柱塞的工作周期，同时提高柱塞的携砂能力。

本实用新型所述环形沟槽2的结构形状、规格和布局是具有耐磨特征的表面结构，且可以设为各种合理结构。

如图1和图2所示，柱塞在泵筒内往复运动时，地层原油等液体通过环形沟槽2，将环形沟槽2的上壁面4与柱塞本体1的轴向倾斜夹角设为α，环形沟槽2的下壁面5与柱塞本体1的轴向倾斜夹角设为β，其中，α>β，倾角α的设置有利于提高抽油泵柱塞的密封耐压性能，优化了密封效果，有助于柱塞往复式运动时携带油液性能，而倾角β的设置有利于油液流入环形沟槽2中并充满整个环形沟槽2，在环形沟槽2中形成润滑液膜，优化了柱塞往复运动的润滑效果。其中，α和β可以设计为任何合理角度的夹角，例如，α为45°且β为30°；或者是α为60°且β为30°等等，上述两组倾角设计均能起到较好润滑效果。

沿柱塞本体1轴向环形沟槽2的宽度为L1，相邻的两个环形沟槽2之间的间隔宽度设为L2，且L1：L2＝1：(1.5～3)，具有较好的减阻效果。具体地，一般环形沟槽2沿柱塞本体1轴向宽度L1可选取4mm～6mm，相邻两个环形沟槽2沿柱塞本体1轴向宽度L2可选取6mm～18mm。而环形沟槽2的深度同样根据分布规律、倾角设计和加工工艺进行优化。