有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明为一种集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂于一体的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，属机械采油技术新领域。
【背景技术】
[0002]在油田有杆泵机械采油中，无一例外地采用无机钢制抽油泵。由于油层复杂的地质条件和原油物性的差异，砂、蜡、稠、垢、气和高矿化度腐蚀介质严重影响着无机钢制有杆泵的使用寿命。围绕着防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂难题，采油工艺技术人员竭尽努力，开发出众多先进实用的新技术、新工艺。化学固砂、旋流除砂、高效滤砂、机械清蜡、化学防蜡降粘、强磁防蜡降粘、高效气锚、防腐镀层等一大批防蜡、防砂、除气、防腐装置应用于油田采油工艺，形成了门类齐全，跨学科、跨工种的注、采、输系统，支撑着石油工业的发展。
[0003]上述技术和工艺虽一定程度上延长了无机钢制有杆泵的使用寿命，但难以从根本上杜绝上述危害，机泵故障率高，检泵周期短，采油成本居高不下，成为制约采油工艺久攻不克的难题。
[0004]近10年来，为了实现采油工艺的高效、低耗，并一举解决砂、蜡、稠、气和腐蚀、结垢的困扰，国内兴起了无杆液力泵的研究和攻关热潮，并已取得近100项专利成果。技术人员试图通过地面供液站提供温度较高的高质量动力液驱动井下往复泵做功，实现一举多得。
[0005]一是节电降耗，实现低能耗采油；
[0006]二是通过温度较高的动力液解决防蜡降粘问题；
[0007]三是取消抽油机、抽油杆，节约建设投资；
[0008]四是简化优化地面流程，减少维护工作量。
[0009]上述研究成果从理论上将推动采油技术进步,但也随之带来一定的负面影响。
[0010]一是地面集中供液虽解决了动力液的质量问题，但无形中加大了建设投资和管理难度；
[0011]二是单井分散供液便于操作运行，但动力液的损耗和补充又造成不必要的麻烦；
[0012]三是不管地面还是井下液力换向，换向阀的可靠性和寿命大打折扣。
[0013]因此，尽管理论和专利成果已取得可喜成绩，但十年来，尚没有一项专利技术成功地运用到矿场实践。
[0014]如何实现一泵多功能，减缓或杜绝砂、蜡、稠、垢、气和腐蚀介质的危害，进一步提高油田开发效益，成为亟待解决和攻克的课题。
[0015]探索离成功往往只有一步之遥，深入分析众多专利技术难以转化为生产力的原因，并非专利成果技术含量问题，而是研究过程摆脱不了惯性定律的束缚，研究思路存在惯性思维盲区，往往突破的捷径就在身边却找不到解决技术问题的本质症结。比如要解决井下抽油泵的防腐、结垢问题，人们习惯于研究昂贵的不锈钢或高污染的有色金属镀层，而不去开发不腐蚀、难结垢、防蜡、防稠效果极佳的有机塑料，既是提出有机塑料的方案，也要用从未用过的疑问打100个问号，致使许多高性能有机塑料制品已随卫星上天，但至今却未见随抽油泵入地下井；再如要提高频繁连续磨损工况的工件寿命，往往不计成本优选超硬耐磨的合金钢并苛求加工精度，却忽略了不磨损或少磨损的技术途径。因而，成功的诀窍需打破传统惯性思维死角，另辟蹊径，反其道而行之，才能收到事半功倍的奇效！
【发明内容】
[0016]针对无机钢制有杆泵采油面临的腐蚀、结垢和砂、蜡、稠、气危害，本发明的目的是打破传统惯性思维，探索用高强度、耐高温、抗老化、耐腐蚀、不粘附的有机材料构件取代无机钢制构件，并对通用有杆泵的密封方式和市售二位四通阀的换向结构及最大限度地避免磨损环节和减少磨损时间进行突破性创新，同时巧妙地设置防砂、除气装置，设计一种集防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂于一体的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵，实现油田采油工艺的方向性更新换代。
[0017]有机六防无杆液力驱动双作用往复泵的工作机理:
[0018]有机六防无杆液力驱动双作用往复泵通过液体动力驱动液动缸柱塞垂直往复运动，进而拖动排液缸柱塞上下行程双作用排液。与通用有杆泵的无机钢制构件比较，该泵的高分子有机合成材料构件(如聚四氟乙烯)耐高温、抗老化、耐磨性能优异，而且具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质，对油水介质具有得天独厚的防腐、防垢、防蜡、防粘稠功效，辅之以除砂、防气装置设计的有机材料井下往复泵，可以起到理想的防腐、防垢、防蜡、防粘稠、防气、防砂六防效果。
[0019]有机材料的研究和优选:
[0020]实现井下往复泵六防的捷径是用有机构件取代无机钢制构件，但取而代之的有机材料除具备优异的耐高温、抗老化、耐腐蚀、不粘附性能外，还必须具备无机钢制构件的抗拉、抗压、抗弯、抗蠕變、耐磨等机械力学性能。
[0021]现代有机化学的发展和有机材料的不断创新，为实现上述目的开创了成功之路。如:
[0022]1.聚苯並咪咪机械性能
[0023]连续工作温度310°C，最高工作温度500°C，保持极高的机械強度、硬度、抗蠕变性，在250°C以下有极低的热膨胀系数，杰出的耐磨特性，低易燃性，优良的绝缘体，高純度的离子水平和高抗辐射性。
[0024]2.聚酰亞胺机械性能
[0025]连续工作温度288°C，最高工作温度480°C，保持极高机械強度、硬度、抗蠕变性，良好的表面滑动性，高耐磨性和极佳的电绝缘和隔热性，防腐效果极佳。
[0026]3.聚四氟乙烯机械性能
[0027]连续工作温度200-26(TC，在-100°C时仍柔软，适应井下长期高温工作环境；能耐王水和一切有机溶剂腐蚀，在高矿化度混合液中可经久不腐；具有塑料中最佳的抗老化寿命和最小的摩擦系数(0.04)，与金属和非金属表面摩擦比冰还滑，适于连续频繁的密封摩擦工况；具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质，防蜡、防粘稠、防垢性能绝佳；具有生理惰性，优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的闻压。
[0028]4.MC尼龙机械性能
[0029]MC尼龙制品抗老化、防腐、耐热，机械强度大、韧性好、抗冲击、耐疲劳，尤其具有良好的抗蠕变特性，能长期承受轴承的重负荷，摩擦系数为0.3-0.4，具有良好的耐磨和无油自润滑性能，对振动衰减率比钢大几十倍，抗振减噪效果极佳。
[0030]上述有机材料机械强度高、抗老化、耐高温、耐腐蚀、耐磨、不粘附和无油削闰滑性能优异，使用寿命长，且方便成形，极易加工，为有机六防无杆液力驱动双作用往复泵提供了理想的替代材料和结构优化条件。
[0031]本发明的技术解决方案是:
[0032]所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵由上公母扣接头1、下接头与固定凡尔一体阀28自上而下串连在一起的换向阀总成、液动缸总成、排液缸总成有机构件组成，下接头与固定凡尔一体阀28之下选择性配置除砂、防气装置，其中液动缸总成、排液缸总成可根据不同井深、压力和排液量需求串连优化组合为单驱单排或单驱多排或多驱单排或多驱多排液动驱排装置。
[0033]所述的有机六防无杆液力驱动双作用往复泵优选以下有机材料之一构成井下往复泵的结构部件:
[0034]第一种为聚苯並咪咪；
[0035]第二种为聚酰亞胺；
[0036]第三种为聚四氟乙烯；
[0037]第四种为MC尼龙；
[0038]第五种为上述有机材料的组合；
[0039]第六种为上述有机材料在钢材内、外表面的涂层或衬层；
[0040]第七种为耐高温、抗老化、耐腐蚀有机材料与高强度无机钢材的合成材料；
[0041]第八种不排除机械性能和化学性能更优异或机械性能和化学性能满足矿场需要价格更适中的有机材料。
[0042]如图1所示:所述的换向阀总成为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向双保险机构，包括中心孔径向车等间距凹槽的换向阀体3，与换向阀体3密封配合的空心换向阀芯4，从换向阀体3下端缩径中心孔密封通过连接空心换向阀芯4的换向拉杆10及换向拉杆10自上而下套装的缓冲限位垫11、挡环12、上强磁弹射环13、下强磁弹射环14、底强磁弹射环15、锁紧调节螺母16，换向阀体3中心孔上端设置单流阀，各部件的结构和装配关系为:
[0043]换向阀体3为上部密封连接上公母扣接头1、外部密封连接外泵筒2、下部密封连接液动缸筒17的液流换向中枢，其阀体中心孔底部缩径部位上部设置中空缓冲限位垫；阀体中心孔中部径向车连通乏动力液出口流道6、动力液入口流道7、乏动力液返回流道8、液动缸进口流道9的等间距凹槽；阀体上部沿圆周呈60-120°轴向开动力液入口流道7，与上述流道交错位置向上斜向开乏动力液出口流道6 ;阀体下部沿圆周呈60-120°轴向开液动缸进口流道9，与上述流道交错位置径向开乏动力液返回流道8 ;
[0044]换向阀芯4为与换向阀体3中心孔密封配合的液流换向执行机构，包括空心芯管和与其紧配合的有机耐磨护套5，其中有机耐磨护套5径向开与换向阀体3中心孔等间距凹槽对应的连通孔；空心芯管底部缩径部位连接换向拉杆10 ;空心芯管外壁径向车与有机耐磨护套5连通孔相对应的凹槽，其中靠中部2道凹槽连为一体，空心芯管上、下2道凹槽沿圆周每30-120°开径向通孔与乏动力液出口流道6连通；
[0045]换向拉杆10为柱塞上、下行程终端轴向拉杆牵引换向和强磁弹射瞬时强制换向双保险控制机构，其上端连接换向阀芯4，并从换向阀体3下部缩径中心孔密封通过，其下端密封通过液动缸柱塞18中心孔后进入与液动缸柱塞18下部连接的排液缸空心柱塞杆19 ;排液缸空心柱塞杆19顶部设置下强磁弹射环14 ;换向拉杆10上行程终端固定挡环12，挡环12下部同极性叠置2-3块上强磁弹射环13，挡环12上部设置缓冲限位垫11 ;换向拉杆10下行程终端固定锁紧调节螺母16，锁紧调节螺母16上部同极性叠置2-3块底强磁弹射环15，底强磁弹射环15上部设置缓冲限位垫。