CYB稠油齒輪泵快速固定閥的改進(jìn)設(shè)計(jì)
通過對改進(jìn)的CYB稠油齒輪泵快速復(fù)位固定閥與在用固定閥的力學(xué)分析，結(jié)合現(xiàn)場試用情況，以為改進(jìn)的固定閥確實(shí)具有防漏、防滯后動(dòng)作的功能，泵效也隨之有所進(jìn)步。
開采稠油的CYB稠油泵常暴露的題目是兩漏現(xiàn)象，即抽取的井液易從固定閥和游動(dòng)閥處漏失。對勝利石油治理局樂安油田的稠油開采而言，固定閥的泄漏是影響泵效的主要因素(占檢泵井的1／3以上)。通過現(xiàn)場分析和理論推測以為，現(xiàn)有在用的普通型固定閥對抽直井和斜井內(nèi)的稠油顯得很不適應(yīng)，客觀上需求一種改進(jìn)型固定閥，以一改固定閥封閉滯后及偏磨等現(xiàn)象，達(dá)到進(jìn)步泵效的目的。
1 快速復(fù)位固定閥的工作原理
CYB稠油齒泵的活塞上行時(shí)，快速復(fù)位固定閥主要是依靠地層壓力往克服微弱的彈力和泵筒液柱產(chǎn)生的壓力，從而使地層的稠油流進(jìn)泵筒；同時(shí)，當(dāng)稠油齒輪泵的活塞下行時(shí)，泵筒壓力增大，其閥芯在彈力和重力的作用下迅速封閉泵筒，從而進(jìn)步泵的布滿系數(shù)，達(dá)到進(jìn)步泵效的目的。
2 CYB稠油泵快速復(fù)位固定閥與現(xiàn)有固定閥的力學(xué)對比分析
快速復(fù)位固定閥開啟、封閉受力如圖1所示?，F(xiàn)有固定閥開啟、封閉受力如圖2所示。
圖1 快速復(fù)位固定閥開啟、封閉受力
圖2 現(xiàn)有在用固定閥開啟、封閉受力圖
由圖1可知，快速復(fù)位固定閥開啟、封閉時(shí)閥芯瞬間受力方程式為：
開啟瞬間F1-FW．sin β-F2-F3＞0；
封閉瞬間F3+FW．sin β+F2-F1＞0。
由圖2可知，現(xiàn)有在用固定閥開啟、封閉時(shí)閥芯瞬間受力方程式為：
開啟瞬間F1-FW．sin β-F2＞0；
封閉瞬間FW．sin β+F2-F1-ΔAp1＞0。
從式(4)可知，活塞下行封閉瞬間F2=F1，則可簡化為
FW．sin β-ΔAp1＞0，
式中，F(xiàn)1為地層壓力，N；F2為泵筒壓力，N；F3為彈簧彈力，N；FW為閥的重力，N；β為井斜角度，0°；p1為地層流壓，Pa；ΔA為閥球與擋板膠聯(lián)面積，m2。
閥球質(zhì)量m為m=Vρ=4R3ρ／3,kg，
式中，R為閥球半徑，mm；ρ為閥球體積密度，kg/m3。
當(dāng)p1在8.5～15.5 MPa范圍內(nèi)；ΔA＞1 mm2時(shí)，則式(5)不成立，即現(xiàn)有在用的固定閥漏失嚴(yán)重或滯后。
由式(2)可知，活塞下行封閉瞬間，F(xiàn)2=F1，則式(2)恒成立，即快速復(fù)位固定閥不存在滯后或漏失現(xiàn)象。
CYB稠油泵快速復(fù)位固定閥在開啟瞬間所增加的壓力差Δp為
Δp≥F3/ΔA。
當(dāng)取F3=10～20 N時(shí)，則Δp=350～700 Pa。
從計(jì)算結(jié)果表明，快速復(fù)位固定閥所施加的彈力對閥的開啟影響是微乎其微的。
3 結(jié)構(gòu)組成
快速復(fù)位固定閥由上、下接箍、短接、定位銷、閥芯、彈簧、擋板等組成，如圖3所示。
1—短接；2—閥芯；3—定位銷；4—彈簧；5—擋板；6—接箍
圖3 快速復(fù)位固定閥結(jié)構(gòu)示意
改進(jìn)的固定閥與在用的普通固定閥結(jié)構(gòu)比較有如下改進(jìn)，即閥球改為球閥芯，增大了過流通道；自由回落改為彈力輔助回落。
4 CYB稠油泵現(xiàn)場試驗(yàn)
投向現(xiàn)場試驗(yàn)共7口井，均勻泵效進(jìn)步28%，增產(chǎn)油780 t，均勻延永生產(chǎn)周期21 d。
5 特點(diǎn)
CYB稠油泵快速復(fù)位固定閥比在用的普通固定閥在稠油開采中具有如下特點(diǎn)：
a) 閥球回落速度比普通型快1.5倍。
b) 底座過流面積比普通型大，是在用同型號的1.44倍。
c) 泵效均勻值和均勻生產(chǎn)周期比普通型都有大幅度進(jìn)步。
由于快速復(fù)位固定閥明顯地解決封閉滯后和漏失題目，它可適用于現(xiàn)有的各種抽油泵中
通過對改進(jìn)的CYB稠油齒輪泵快速復(fù)位固定閥與在用固定閥的力學(xué)分析，結(jié)合現(xiàn)場試用情況，以為改進(jìn)的固定閥確實(shí)具有防漏、防滯后動(dòng)作的功能，泵效也隨之有所進(jìn)步。
開采稠油的CYB稠油泵常暴露的題目是兩漏現(xiàn)象，即抽取的井液易從固定閥和游動(dòng)閥處漏失。對勝利石油治理局樂安油田的稠油開采而言，固定閥的泄漏是影響泵效的主要因素(占檢泵井的1／3以上)。通過現(xiàn)場分析和理論推測以為，現(xiàn)有在用的普通型固定閥對抽直井和斜井內(nèi)的稠油顯得很不適應(yīng)，客觀上需求一種改進(jìn)型固定閥，以一改固定閥封閉滯后及偏磨等現(xiàn)象，達(dá)到進(jìn)步泵效的目的。
1 快速復(fù)位固定閥的工作原理
CYB稠油齒泵的活塞上行時(shí)，快速復(fù)位固定閥主要是依靠地層壓力往克服微弱的彈力和泵筒液柱產(chǎn)生的壓力，從而使地層的稠油流進(jìn)泵筒；同時(shí)，當(dāng)稠油齒輪泵的活塞下行時(shí)，泵筒壓力增大，其閥芯在彈力和重力的作用下迅速封閉泵筒，從而進(jìn)步泵的布滿系數(shù)，達(dá)到進(jìn)步泵效的目的。
2 CYB稠油泵快速復(fù)位固定閥與現(xiàn)有固定閥的力學(xué)對比分析
快速復(fù)位固定閥開啟、封閉受力如圖1所示?，F(xiàn)有固定閥開啟、封閉受力如圖2所示。
圖1 快速復(fù)位固定閥開啟、封閉受力
圖2 現(xiàn)有在用固定閥開啟、封閉受力圖
由圖1可知，快速復(fù)位固定閥開啟、封閉時(shí)閥芯瞬間受力方程式為：
開啟瞬間F1-FW．sin β-F2-F3＞0；
封閉瞬間F3+FW．sin β+F2-F1＞0。
由圖2可知，現(xiàn)有在用固定閥開啟、封閉時(shí)閥芯瞬間受力方程式為：
開啟瞬間F1-FW．sin β-F2＞0；
封閉瞬間FW．sin β+F2-F1-ΔAp1＞0。
從式(4)可知，活塞下行封閉瞬間F2=F1，則可簡化為
FW．sin β-ΔAp1＞0，
式中，F(xiàn)1為地層壓力，N；F2為泵筒壓力，N；F3為彈簧彈力，N；FW為閥的重力，N；β為井斜角度，0°；p1為地層流壓，Pa；ΔA為閥球與擋板膠聯(lián)面積，m2。
閥球質(zhì)量m為m=Vρ=4R3ρ／3,kg，
式中，R為閥球半徑，mm；ρ為閥球體積密度，kg/m3。
當(dāng)p1在8.5～15.5 MPa范圍內(nèi)；ΔA＞1 mm2時(shí)，則式(5)不成立，即現(xiàn)有在用的固定閥漏失嚴(yán)重或滯后。
由式(2)可知，活塞下行封閉瞬間，F(xiàn)2=F1，則式(2)恒成立，即快速復(fù)位固定閥不存在滯后或漏失現(xiàn)象。
CYB稠油泵快速復(fù)位固定閥在開啟瞬間所增加的壓力差Δp為
Δp≥F3/ΔA。
當(dāng)取F3=10～20 N時(shí)，則Δp=350～700 Pa。
從計(jì)算結(jié)果表明，快速復(fù)位固定閥所施加的彈力對閥的開啟影響是微乎其微的。
3 結(jié)構(gòu)組成
快速復(fù)位固定閥由上、下接箍、短接、定位銷、閥芯、彈簧、擋板等組成，如圖3所示。
1—短接；2—閥芯；3—定位銷；4—彈簧；5—擋板；6—接箍
圖3 快速復(fù)位固定閥結(jié)構(gòu)示意
改進(jìn)的固定閥與在用的普通固定閥結(jié)構(gòu)比較有如下改進(jìn)，即閥球改為球閥芯，增大了過流通道；自由回落改為彈力輔助回落。
4 CYB稠油泵現(xiàn)場試驗(yàn)
投向現(xiàn)場試驗(yàn)共7口井，均勻泵效進(jìn)步28%，增產(chǎn)油780 t，均勻延永生產(chǎn)周期21 d。
5 特點(diǎn)
CYB稠油泵快速復(fù)位固定閥比在用的普通固定閥在稠油開采中具有如下特點(diǎn)：
a) 閥球回落速度比普通型快1.5倍。
b) 底座過流面積比普通型大，是在用同型號的1.44倍。
c) 泵效均勻值和均勻生產(chǎn)周期比普通型都有大幅度進(jìn)步。
由于快速復(fù)位固定閥明顯地解決封閉滯后和漏失題目，它可適用于現(xiàn)有的各種抽油泵中
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