一种抽油泵及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油田采油的技术领域，具体地涉及一种抽油泵，以及制造该抽油泵的方法。
【背景技术】
[0002]抽油泵是油田采油领域中的主要设备之一，因此抽油泵的使用寿命直接关系到油田的生产效率及经济效益。由于采油行业的特定工作环境要求，抽油泵长期处于高温氮气及原油的腐蚀环境中，加上其工作时偶尔有细沙夹杂进去，使得抽油泵的柱塞与泵筒之间长期处于摩擦磨损状态。腐蚀及摩擦磨损的作用使得抽油泵的使用寿命较低，抽油泵的报废造成的油井产油量、人工及设备的损失极大。因此，研制一种耐高温腐蚀、耐摩擦磨损的抽油泵具有重大工程应用价值与前景。
【发明内容】
[0003]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种抽油泵，其耐高温腐蚀能力强，抗摩擦磨损能力高，使用寿命大大延长。
[0004]本发明的技术解决方案是:这种抽油泵，其包括泵筒和柱塞，在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层。
[0005]由于在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层，而陶瓷涂层是非常致密的结构，所以保证了抽油泵耐高温腐蚀能力强，抗摩擦磨损能力高，使用寿命大大延长。
[0006]还提供了这种抽油泵的制造方法，包括以下步骤:
[0007](I)用铝合金制作子泵筒，并使其一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹；
[0008](2)用铝合金制作子柱塞，并使其一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹；
[0009](3)对每段子泵筒、子柱塞进行等离子体电解氧化处理，从而获得Al2O3陶瓷涂层；
[0010](4)研磨抛光每段子泵筒、子柱塞；
[0011](5)将子泵筒通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个泵筒；将子柱塞通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个柱塞。
【附图说明】
[0012]图1是根据本发明的抽油泵的制造方法的流程图。
[0013]图2示出了 250°C _350°C时铝合金试样拉伸应力应变曲线。
[0014]图3示出了柱塞外壁摩擦曲线。
【具体实施方式】
[0015]这种抽油泵，其包括泵筒和柱塞，在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层。
[0016]由于在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层，而陶瓷涂层是非常致密的结构，所以保证了抽油泵耐高温腐蚀能力强，抗摩擦磨损能力高，使用寿命大大延长。
[0017]另外，所述泵筒和柱塞均为铝合金(选择高强度铝合金的原因在于:1、铝合金能进行等离子体电解氧化处理，是制备致密Al2O3陶瓷涂层的必要条件之一 ；2、该铝合金能满足高温条件下强度要求，其具体数据如图2所示，可知其屈服强度达114MPa)，所述陶瓷涂层是Al2O3陶瓷涂层。所述Al2O3陶瓷涂层具有良好的耐摩擦性能，具体数据见图3，可知Al2O3陶瓷涂层与钢对摩的摩擦系数最终稳定在0.15左右，显然低于现有钢与钢干摩擦系数。所述Al2O3陶瓷涂层具有良好的耐腐蚀性能，其耐腐蚀性能约为现有抽油泵所用合金钢耐腐蚀性能的2-3倍。
[0018]另外，所述泵筒包括若干段子泵筒，每段子泵筒的一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹，相邻的子泵筒通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个泵筒；所述柱塞包括若干段子柱塞，每段子柱塞的一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹，相邻的子柱塞通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个柱塞。这样把泵筒和柱塞都分段，经过等离子体电解氧化处理，从而获得Al2O3陶瓷涂层，就能够保证涂层均匀，然后再通过螺纹组装成整个的泵筒和柱塞，拆装都方便。
[0019]另外，所述泵筒外壁的陶瓷涂层的厚度小于内壁的陶瓷涂层的厚度，所述柱塞内壁的陶瓷涂层的厚度小于外壁的陶瓷涂层的厚度。具体可以为在泵筒内、外壁制备90 μπι和30 μ m厚度的Al2O3陶瓷涂层，在柱塞内、外壁制备30 μ m和90 μ m厚度的Al 203陶瓷涂层，实验证明采用这种厚度形式，抽油泵的耐高温腐蚀能力和抗摩擦磨损能力都非常优秀。
[0020]如图1所示，还提供了这种抽油泵的制造方法，包括以下步骤:
[0021](I)用铝合金制作子泵筒，并使其一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹；
[0022](2)用铝合金制作子柱塞，并使其一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹；
[0023](3)对每段子泵筒、子柱塞进行等离子体电解氧化处理，从而获得Al2O3陶瓷涂层；
[0024](4)研磨抛光每段子泵筒、子柱塞；
[0025](5)将子泵筒通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个泵筒；将子柱塞通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个柱塞。
[0026]下面以一具体应用实例进一步说明本发明:
[0027]所述的一套全铝抽油泵总长为12m，考虑到长度及处理难度，将抽油泵分为40段，每段30cm，通过内外螺纹将各段进行组合形成最终的一套全铝抽油泵。采用高强度铝合金制备每段抽油泵泵筒和柱塞，采用Na2Si03+K0H系溶液进行处理(具体为12g/LNa2Si0jP
0.5g/L KOH的电解液)，采用恒流模式(具体为ΙΟΑ/dm2的电流密度及50Hz的交变频率)进行操作，在泵筒内、外壁制备90 μ m和30 μ m厚度的Al2O3陶瓷涂层，在柱塞内、外壁制备30 μ m和90 μ m厚度的Al2O3陶瓷涂层，并进行研磨抛光，最后进行组装，形成一整套全铝抽油泵。
[0028]本发明可以用于任意尺寸抽油泵的设计，上述实例是为了阐述本发明，不对本发明的保护范围构成限制。凡与本发明设计思路相同的实施方式均在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种抽油泵，其包括泵筒和柱塞，其特征在于:在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层。2.根据权利要求1所述的抽油泵，其特征在于:所述泵筒和柱塞均为铝合金，所述陶瓷涂层是Al2O3陶瓷涂层。3.根据权利要求2所述的抽油泵，其特征在于:所述泵筒包括若干段子泵筒，每段子泵筒的一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹，相邻的子泵筒通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个泵筒；所述柱塞包括若干段子柱塞，每段子柱塞的一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹，相邻的子柱塞通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个柱塞。4.根据权利要求3所述的抽油泵，其特征在于:所述泵筒外壁的陶瓷涂层的厚度小于内壁的陶瓷涂层的厚度，所述柱塞内壁的陶瓷涂层的厚度小于外壁的陶瓷涂层的厚度。5.一种根据权利要求4所述的抽油泵的制造方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)用铝合金制作子泵筒，并使其一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹； (2)用铝合金制作子柱塞，并使其一端内壁设有内螺纹且另一端外壁设有外螺纹； (3)对每段子泵筒、子柱塞进行等离子体电解氧化处理，从而获得Al2O3陶瓷涂层； (4)研磨抛光每段子泵筒、子柱塞； (5)将子泵筒通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个泵筒；将子柱塞通过各自的内外螺纹连接，从而形成整个柱塞。6.根据权利要求5所述的抽油泵的制造方法，其特征在于:所述等离子体电解氧化处理采用Na2S1jP KOH溶液，施加10A/dm 2的电流密度及50Hz的交变频率的恒流模式来进行操作。
【专利摘要】本发明公开了一种抽油泵，其包括泵筒和柱塞，在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层。由于在所述泵筒的内外壁分别设有陶瓷涂层，在所述柱塞的内外壁分别设有陶瓷涂层，而陶瓷涂层是非常致密的结构，所以保证了抽油泵耐高温腐蚀能力强，抗摩擦磨损能力高，使用寿命大大延长。还提供了这种抽油泵的制造方法。
【IPC分类】C25D11/06, F04B53/14, F04B47/00, F04B53/16
【公开号】CN104929928
【申请号】CN201510291060
【发明人】夏原, 李光, 刘仁
【申请人】中国科学院力学研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月1日