毕业设计（论文）定筒式顶部固定杆式泵设计

定筒式顶部固定杆式泵设计 摘要：随着国内大部分油田已进入开发中后期，管式泵的诸多优点逐渐变得不再明显；而杆式泵在检泵过程中不需取出油管、作业成本低、作业时间短等优越性则日趋凸现。因此，研制适应油田开发规律，在性能、规格、种类和适用性等方面具有更高要求的杆式泵成为迫切需要。 定筒式顶部固定杆式泵特点：锁紧装置位于顶部，柱塞运动时可将锁紧装置四周的砂粒冲掉，防止砂卡，使起泵作业容易；泵筒可绕顶部锁紧装置这个支点摆动，在斜井中下泵时，泵筒和油管都不会损坏；在固定位置相同的情况下，泵的沉没度较底部固定杆式泵稍大，更适合在低产井和低液面井使用，顶部固定装置使泵本身具有气锚作用，可在含气较多的油井中使用。关键词: 顶部固定杆式泵；柱塞；泵筒；杆式泵；管式泵 Drum set at the top of the fixed rod pump design Abstract: With most of the domestic development of oil has entered the late-tube pump gradually become less obvious advantages; and rod pump in the inspection process without removing the pump tubing, low operating costs, and shorter operating time, the superiority of the Increasingly apparent. Therefore, the development of laws to adapt to oil field development in performance, size, type and applicability has become more demanding urgent need for the pump rod.朗读 The top of the fixed rod pump drum set features: locking device at the top of the plunger movement can wash away the sand around the locking device to prevent the sand card, so that easy operation from the pump; pump around the top of the lock cylinder can be This compact device swinging fulcrum, the lower the pump in the shaft when the pump barrel and tubing are not damaged; in a fixed position under the same circumstances, submergence depth of the pump rod pump is slightly larger than the bottom is fixed, is more suitable for low-yield wells and low Use of surface wells, at the top of the pump itself fixtures gas anchor role, more in gas wells in use.显示对应的拉丁字符的拼音字典Key words: Top of the fixed rod pump; plunger; pump barrel; rod pump; tube pump 目 录前言11抽油泵11.1 抽油泵类型11.1.1 管式泵11.2.2 杆式泵21.2 抽油泵工作原理31.3 杆式抽油泵41.3.1杆式抽油泵的特点41.3.2杆式抽油泵类型51.4 定筒式顶部固定杆式泵（插入式泵）52 定筒式顶部固定杆式泵结构设计63抽油泵设计73.1 抽油泵总体尺寸计算73.2抽油泵主要零件的设计与计算93.2.1 古德曼图93.2.2 泵筒113.2.3 柱塞173.2.4 泵阀193.2.5 阀罩233.2.6 泵的排量计算264定筒式顶部固定杆式泵的维修305抽油泵的检测与现场作业325.1抽油泵的检测325.1.1密封性能检测325.1.2间隙漏失量检验325.2抽油泵的现场作业326结论337参考文献348致谢359附录36前言1 课题的意义国内外原油开采实践表明，有杆抽油具有综合成本低、功率消耗小、经济效益高、安全可靠，便于维修、检测，有利于实现油井自动化控制等优点。更重要的是有杆抽油泵在国外经过几十年的不断改进发展，已日趋完善。在有杆抽油油井中占机采油井99.4%的我国，近年来对抽油泵的引进，制造等方面给予了一定重视，因而有较快发展，但与国际先进水平还有差距。因此，找出我国抽油泵存在的问题，采取相应措施加以解决，对满足原油开才采需要，并使抽油泵产品打入国际市场，都有重要意义。2 国内外研究现状目前国内各油田的有杆采油系统中,应用管式泵占在用抽油泵总数的90%以上;而国外油田使用杆式泵约占抽油泵总数的90%,且因实现了标准化、系列化和通用化而成为成熟的技术。制约我国杆式泵发展的原因是：1杆式泵结构相对复杂、设计制造相对困难，对密封及支撑件的综合要求较高；2对锚定件的结构及机械性能的研究尚未形成成熟技术；3对杆式泵的作业质量要求相对较高；4使用习惯和认识上的偏差，推广普及进展较慢。随着国内大部分油田已进入开发中后期，管式泵的诸多优点逐渐变得不再明显；而杆式泵在检泵过程中不需取出油管、作业成本低、作业时间短等优越性则日趋凸现。因此，研制适应油田开发规律，在性能、规格、种类和适用性等方面具有更高要求的杆式泵成为迫切需要。1抽油泵1.1 抽油泵类型普通抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排除阀四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。1.1.1 管式泵管式泵又称油管泵，特点是把外筒、衬套和吸入阀在地面组装好并接在油管下部先下入井中，然后把装有排出阀的活塞用抽油杆通过油管下入泵中。衬套由材料加工成若干节，衬入外筒内部。活塞是用无缝钢管制成的中空圆柱体，外表面光滑带有环状沟槽，作用是让进入活塞与衬套间隙的砂粒聚集在沟槽内，防止砂粒磨损活塞与衬套，并且沟槽中存的油起润滑活塞表面的作用。检泵起泵时为泄掉油管中的油，可采用可打捞的吸入阀（固定阀），通过下放杆柱，让活塞下端的卡扣咬住吸入阀的打捞头，把吸入阀提出。但是这种泵由于吸入阀打捞头占据泵内空间，使泵的防冲距和余隙容积大，容易受气体的影响而降低泵效。目前大多数下入管式泵的井，是在油管下部安装泄油器，通过打开泄油器卸掉油管中的油。在下入大泵的井中，由于活塞直径大于油管内径，不能通过油管下入活塞，采用的方法是先把活塞随油管下入井中，后下入抽油杆柱，利用一个称为脱节器的装置与泵中活塞对接。管式泵结构简单，成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大。但检泵时必须起下油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不大，产量较高的井。1.2.2 杆式泵杆式抽油泵又称为插入泵，其中定筒式顶部固定杆式泵特点是有内外两个工作筒，外工作筒上端装有椎体座及卡簧（卡簧的位置为下泵深度），下泵时把外工作筒随油管先下入井中，然后装有衬套、活塞的内工作筒接在抽油杆的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。另外还有固定点在泵筒底部的定筒式底部固定杆式泵，以及将活塞固定在底部，由抽油杆带动泵筒上下往复运动的动筒式底部固定杆式泵。检泵时不需要起出油管，而是通过抽油杆把内工作筒拔出。杆式泵检泵方便，但结构复杂，制造成本高，在相同的油管直径下允许下入的泵径教管式泵要小，适用于下泵深度较大，产量较小的油井。目前常规抽油泵存在金属活塞和衬套加工要求高，制造不方便，且易磨损的缺点。有杆抽油泵分为管式泵和杆式泵两大类。通常，对于符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵称做标准抽油泵或常规抽油泵，而且具有专门用途的，如防砂、防气、抽稠油等，或具有与标准结构或尺寸不同的抽油泵称做特殊用途的抽油泵或专用抽油泵。有杆抽油泵又分为整筒泵和组合泵（衬套泵）。目前我国同时使用这两种泵。组合泵的外筒内装有许多节衬套组成泵筒，是与柱塞配套，而整筒泵没有衬套，柱塞与泵筒配套。整筒泵有许多优点，是发展方向。杆式抽油泵在国外应用较多,美国、加拿大、俄罗斯等国的杆式抽油泵占抽油泵用量的70 %以上,其良好的适用性、作业的方便性及对油管的保护性得到了证明,并收到了良好的经济效益。国外能够规模推广使用杆式抽油泵的原因除杆式抽油泵质量可靠、现场作业规范外,还根据井况完善设计了杆式抽油泵,提高了杆式抽油泵的适应性。渤海石油装备新世纪机械制造有限公司通过多年与国内外用户结合,开发了系列特种杆式抽油泵,现场使用表明,特种杆式抽油泵在提高杆式抽油泵密封锚定的可靠性及适应在含气、砂等井况条件工作方面收到了较好的效果,这也为杆式抽油泵的逐步推广应用奠定了基础。1.2 抽油泵工作原理有杆抽油泵属于一种特殊形式的往复泵，动力从地面经抽油杆传递到井下，使抽油泵的柱塞作上下往复运动，将油井中石油沿油管举升到地面上，完成人工举升采油。抽油泵主要由泵筒、柱塞、进油阀（吸入阀或固定阀）、出油阀（排出阀或游动阀）组成。上冲程时，柱塞下面的下泵腔。容积增大，压力减小，进油阀在其上下压差的作用下打开，原油进入下腔，与此同时，出油阀在其上下压差的作用下关闭，柱塞上面的上泵腔内的原油沿油管排到地面。同理，下冲程时，柱塞压缩进油阀和出油阀之间的原油。关闭进油阀，打开出油阀，下泵腔原油进入上泵腔。柱塞一上一下，抽油泵完成了一次循环。如此周而复始，重复进行循环。抽油泵工作特点和要求抽油泵的工作原理和通用的往复泵相同，但因工作条件不同，在其结构和工作参数等方面具有特殊性。（1）抽油泵的外径受井眼尺寸的限制，只能是立式结构。在冲次相同的条件下，要增加泵的排量，就得增大冲程长度，加长泵的尺寸。（2）抽油泵在井下工作，有的需要装在3000多米深处，这样，柱塞上下压差很大，要维持柱塞与泵筒间的密封性和耐磨性，提高泵效和延长使用寿命，就需要耐压泵筒和较长的柱塞。（3）抽油泵的工作和使用周期，受抽油杆强度和刚度的影响如抽油杆变形和振动，影响柱塞有效冲程长度和泵工作的平稳性。（4）抽油泵在恶劣环境下连续工作。如油井含气、含砂；介质腐蚀、结垢；高压、高粘度和随着井的深度右脚的的温度变化等。根据抽油泵的上述特点，对抽油泵有以下要求： （1）要有足够的强度和较好的密封性。（2）要求工作可靠，寿命长。对阀、柱塞、泵筒等要从结构、材质、加工质量和热处理工艺等方面，严格要求，提高耐磨性和抗腐蚀性，这样可减少油泵的非生产时间，降低采油成本。（3）要有高的生产率和泵效。（4）要求安装、修理和使用方便。1.3 杆式抽油泵 杆式抽油泵在国外应用较多,美国、加拿大、俄罗斯等国的杆式抽油泵占抽油泵用量的70 %以上,其良好的适用性、作业的方便性及对油管的保护性得到了证明,并收到了良好的经济效益。国外能够规模推广使用杆式抽油泵的原因除杆式抽油泵质量可靠、现场作业规范外,还根据井况完善设计了杆式抽油泵,提高了杆式抽油泵的适应性。渤海石油装备新世纪机械制造有限公司通过多年与国内外用户结合,开发了系列特种杆式抽油泵,现场使用表明,特种杆式抽油泵在提高杆式抽油泵密封锚定的可靠性及适应在含气、砂等井况条件工作方面收到了较好的效果,这也为杆式抽油泵的逐步推广应用奠定了基础。杆式抽油泵分为两部分：一是与油管连接的密封支撑接头、二是杆式泵。杆式抽油泵，其整体可随抽油杆下入油管内的预定位置固定并密封，因此也称做“插入式抽油泵”，杆式泵根据其固定位置分为：定筒式顶部固定杆式泵、定筒式底部固定杆式泵，动筒式底部固定杆式泵三种；其固定装置又分为机械式、皮碗式。1.3.1杆式抽油泵的特点a) 杆式抽油泵在起下抽油泵作业过程中,不需起下油管,作业方便,占井时间短;同时由于减少了油管的上卸扣操作,可减少油管螺纹的漏失隐患,延长油管的使用寿命,利于油管维护、减轻工人劳动强度。b) 在更换不同泵径的杆式抽油泵时,达到不动油管柱的目的,即杆式抽油泵的密封支承接头(如32 、38 、12。杆式泵最大外径受到油管内径的限制，它们之间应有必须的间隙以保证杆式泵能顺利地插入。表3-1 泵径与抽油杆规格的匹配尺寸符号15-12525-15025-17525-22530-27530-32530-375泵径31.7538.1044.4557.1569.8582.5595.25抽油杆规格CYG 13（1/2）CYG 16(5/8)CYG 19(3/4)CYG 19(3/4)CYG 22(7/8)CYG 22(7/8)CYG 25(1)抽油泵长度主要取决于泵筒长度，它与冲程长度有关，具体地说是由柱塞长度、冲程长度防冲距和加长接头长度等确定。表3-2 推荐柱塞长度和防冲距下泵深度900120015001800210024002700300033003600柱塞长度0.60.91.21.21.21.21.51.51.81.8防冲距0.60.60.60.60.60.60.90.90.91.2表3-3 杆式泵基本参数基本型式泵的直径mm柱塞长度系列m加长短节长度m连接油管外径mm柱塞冲程长度范围m理论排量m3d连接抽油杆螺纹直径mm杆式泵31.8 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 0.3 0.6 0.948.3,60.31.26146923.83138.160.3,73.01.262011226.98844.573.01.262713826.98850.873.01.26357326.98857.288.91.26442026.98863.588.91.26545926.988表3-4 泵筒长度系列泵筒长度系列，m2.1,2.7,3,3.3,3.6,3.9,4.2,4.5,4.8,5.1,5.7,6,6.6,7.3泵筒长度：4.2m柱塞长度：1.2m冲程长度：3m加长短节：0.3m冲 数：46 n/min理论排量：29.4m3d3.2 抽油泵主要零件的设计与计算 因各种零件的结构、作用和工况不同，设计计算的内容也有区别。泵筒、柱塞等零件侧重于强度、刚度的计算，而泵阀计算则侧重与结构设计计算。3.2.1 古德曼图 石油机械疲劳强度计算时，经常利用古德曼图（图3-1），它是一张极限应力图。抽油泵是一种往复泵，各种零件所受应力为交变应力，可借用古德曼图进行计算。（1）古德曼图金属材料用古德曼图 ，其横坐标是交变应力的平均应力，纵坐标是最大应力和最小应力。一张完全的古德曼图是最大应力和最小应力凸八边形构成的封闭图形。工作在封闭图形范围内的零件其寿命可达到次循环以上，是安全的。图3-1 古德曼图（2） 实际耐久极限试件在周期应力作用下，不发生循环破坏（循环破坏次数达到次）的最大应力称为耐久极限。耐久极限是通过表面光滑直径5-7mm圆柱形试件，在转杆寿命试验机上试验获得的。大量试验证明：对于黑色金属和和部分有色金属，耐久极限 与材料抗力强度存在一定关系，并于加载方式有关，即： （3-1）式中 ：耐久极限，Mpa；材料强度极限，Mpa；加载方式系数，弯曲: 轴向拉压: 扭转： 。实际使用的零件与试样有差异，工况与试验条件也不尽相同，应将耐久极限根据实际情况进行调整，使之能适应实际情况，调整后的数据称为实际耐久极限。影响实际耐久极限的因素主要有偏载情况、直径大小、工件表面质量和介质性质等。l） 偏载系数轴向拉压，因偏心而产生不确定的弯曲，将影响实际耐久极限。对于抽油泵零件而言可取偏载系数。2） 直径系数（）抽油泵泵筒可取：。 3） 工件表面系数：工件表面粗糙度对耐久极限有较大的影响，而且材料强度极限越大，影响越明显。抽油泵零件表面大部分经过机械加工，故推荐表面系数为： （3-2）4）腐蚀情况系数（）一般取，腐蚀情况越严重，系数越小，无腐蚀。5）实际耐久极限综合比较，实际耐久极限为: （3-3） （3） 交变应力最小应力min，最大应力max，平均应力m，应力振幅a，应力振程r ，它们之间的关系如下： （3-4） （3-5） （3-6）（4） 应力集中系数对于抽油泵而言，大部分零件的危险断面在螺纹上，推荐按表3-2确定应力集中系数。表3-5 螺纹应力集中系数材料滚制螺纹切制螺纹退火钢（HB200）2.22.8淬火冷拔钢（HB200）3.03.83.2.2 泵筒泵筒是抽油泵的主要零件，柱塞在其内做往复运动，抽汲油液，它又是固定阀、泵筒接箍等零件的支持件。泵筒是加工难度最大的零件，价值约占整筒泵总价的60%左右。1 .泵筒的性能要求(1) 泵筒与柱塞形成一运动副，要保证柱塞转动和往复运动灵活无阻卡，且磨损均匀；(2) 保证泵筒与柱塞之间有足够的密封能力；(3) 要有足够的强度、刚度和疲劳强度，能适应深抽需要；(4) 要有较好的耐磨性；(5) 要有较好的腐蚀能力。2. 泵筒的材料 井下介质情况来看，主要存在固体颗粒和腐蚀性物质，不同井中固体颗粒大小、含量和腐蚀性物质的化学成分、浓度都有变化，应该根据不同介质选择相应的泵筒材料。为了更好的发挥材料的使用性能，还应该与爱用的工艺结合起来，以达到较好的经济效益。 制造泵筒的材料主要有碳钢、合金钢、不锈钢和有色金属。往往因受到泵筒毛坯供应情况的限制，最常用的是碳钢和合金钢。 制造泵筒用的毛坯是精密钢管，现在国内已有生产。可以分为两类：一是直缝焊接、芯轴拉拔的精密钢管，这种毛坯厚度均匀，弯曲较小，残余应力较小，易于加工；二是冷拔、冷轧无缝管，这种毛坯尺寸精度高，表面质量好，可以有效地控制加工余量，但壁厚不太均匀，残余应力相对较大。制造组合缸套一般用普通无缝钢管。制造泵筒的毛坯是精密钢管（冷拔、冷轧无缝管）。这种毛坯尺寸精度高，表面质量好，可以有效的控制加工余量。泵筒摩擦表面强化工艺主要有碳氮共渗（或渗碳），氮化和镀铬等。本设计采用镀铬。各种泵筒材料与工艺对井下介质的适应能力，对于常用几种工艺渗（镀）层厚度及硬度推荐数值见下表3-3：表3-6 泵筒渗（镀）层厚度及硬度表面处理方法渗（镀）层厚度（mm）表面硬度（HRC）心部硬度（HB）镀铬6672207240渗碳或者渗氮共渗5866氮化HV8561307因此选用泵筒材料为45钢，镀镍。图3-2 泵筒3. 泵筒的技术条件有杆泵已有数十年使用经验比较成熟，故泵筒技术条件已标准化（1） 内径制造偏差为D0+0.05mm。（2） 形位偏差 泵筒全长内内径变动量要求控制在制造公差内，即最大为0.05mm，但有的工厂要求控制在0.025mm以内。（3） 内孔表面粗糙度不大于Ra0.4um。（4） 渗层厚度与硬度。4泵筒的强度计算（1） 泵筒分类按泵筒壁厚可分为薄壁筒、中厚壁筒、厚壁筒和超厚壁筒。API规范中，薄壁筒壁厚=3.175mm，厚壁筒，中厚壁筒和超厚壁筒的壁厚由生产厂自定，一般中厚壁筒壁厚=6.35mm，超厚壁筒壁厚=812mm。因此选择壁厚8mm。（2） 危险工况、危险部位和危险断面 底部固定杆式泵上行程才是危险工况，泵筒危险部位在柱塞下方，受挤扁。泵筒危险断面是在两端螺纹处。推荐螺纹处计算直径为 d0=d-0.97t （3-7）式中 d0-螺纹处计算直径,mm; d-螺纹大径，mm; t-螺距,mm。计算得 d0=54-0.972=52mm；内外螺纹危险断面处，承载面积的计算如下:外螺纹泵筒 D1=D;D= d0 （3-8）危险断面承载面积为 F=(D22-D21)/4 （3-9）式中 F-危险断面承载面积，mm2；D1 -计算内径，mm；D2 -计算外径，mm。计算得 F=（522-382）/4=315mm2。（3）载荷分析1 筒内外压力 筒内外压力是由井液造成的，其计算式为 P=9.810pH+PB （3-10）式中 P-筒内外压力，MPa；p- 井液密度，kg/m3，设计计算时可取p=10 kg/m3；H-下泵深度，m；PB-井口回压，MPa，依实际情况确定，一般取PB=1.55 MPa，计算时可取 PB =2 MPa，故有 P=9.810-3H+2H=102p-204计算得 P=9.810-3H+2=16.7 MPa2 附加轴向载荷把由筒内压力造成轴向载荷以外的轴向载荷称为附加轴向载荷，它包括泵同组自重、尾管重量、井液浮力及柱塞和泵筒之间的摩擦力等。因泵筒组自重占轴向载荷的比例不大，可忽略不计；为安全起见，井液浮力不予考虑。故附加载荷及应力为 Qc=9.8W+ Qf （3-11）式中 Qc-附加轴向载荷，N；W-尾管重量，对于杆式泵而言，不承受尾管重量，Qf-柱塞与泵筒之摩擦力，井液粘度不大，摩擦力可忽略不计，故设计时按Qf=0考虑。计算得 Qc=0（4）应力分析从泵筒上取一应力元，它受三向应力，危险点在泵筒内径处。各种泵形三向应力大小见下表， 图3-3 泵筒应力分析图其中 K=D1/D2 （3-12）=38/46=0.8261= =(1+K2)p/(1-K2) （3-13）=(1+0.8262) 16.7/0.322=76 MPa； 2=z （3-14） = K2 p/(1-K2) =0.8262 16.7/0.322=29.7 MPa； 3=R （3-15） =-p =-16.7 MPa； d4= （3-16）=1.732 p/1-K2=1.73216.7/0.322=90 MPa；（5）许用应力泵筒一般用塑性材料制造，推荐许用应力为 = S/n （3-17）式中 -许用应力，MPa；s-材料屈服极限，MPa；n-安全系数，n=1.2-1.6，杆式泵可取n=1.2。取45钢，S=353 MPa；b=637 MPa= S/n=353/1.2=294 MPa（6）强度条件采用第四强度理论可较好地解决塑性材料三向应力强度问题，根据第四强度理论其当量应力为d4=90.5 MPa= d4 （3-18） d4= =1.732 p/1-K2 p=d4(1-K2)/1.732 =90.50.32/1.732 =16.72 MPa经计算，强度符合。（7）最大下泵深度当附加轴向载荷时，由式求得从强度出发的最大下泵深度，即 H1max=(p-pB)/9.810-3 （3-19） =(16.72-2）/9.810-3 =1502m5 泵筒疲劳强度计算顶部固定杆式泵的泵筒，在工作时受交变拉压应力。(1)交变应力泵筒最小轴向载荷为Qc，最大轴向载荷是筒内压力形成的轴向应力K2 p/(1-K2)与最小轴向应力之和，考虑应力集中系数Kc，故交变应力为KC为螺纹处应力集中系数，取3 min=KCC （3-20） =0 max=VKCP+KCC （3-21）=V316.72+0=107 a=0.5VKCP （3-22）=0.5107=53.4 r=2a= VKCP （3-23）=107 m=0.5VKCP （3-24）=53.4 v=k2/(1- k2) （3-25）=0.8262（1-0.8262）=2.13（2）古德曼图的应用A. 泵筒用45钢制造，可取加载系数为CP=0.5，偏载系数为CL=0.8，直径系数CD=0.9，表面系数CS=0.89-2.1810-4b，腐蚀情况系数Ch=0.9。B. 泵筒在井下工作时一般受拉，即min=0，故它工作在古德曼图的，其分界处的平均应力T为 CS=0.89-2.1810-4b （3-26） =0.75 n =CLCDCSChCpb （3-27）=0.80.90.750.9637=137.6 MPa r= b(s-n)/(b-n) （3-28）=637(353-137.6)/(637-137.6)=275 MPa可见，泵筒工作在古德曼图区C. 疲劳强度条件 JK=r （3-29） D. 最大下泵深度最大下泵深度是，c=0，min=0 （3-30），故有 max= VKCP， m=0.5VKCP ， r=VKCP ，并应有JK=r。JK=2n（1-m/b）p=2bn/VKc(b+n)H2max=2bn/VKc(b+n)-pB/9.810-3 （3-31）=2637137.6/2.133(637+137.6)-2/9.810-3 =2500m 6 泵筒寿命计算根据抽油泵标准和推荐做法来选择抽油泵，在一般情况下，泵筒具有足够的强度、刚度和疲劳强度，通常泵筒的主要破坏形式是磨损和腐蚀。所以常用磨蚀的情况来估算泵筒寿命。（1）磨蚀速度 把单位时间内磨蚀量的总和称为磨蚀速度，它与泵筒柱塞材料、表面强化工艺和井况有关，可以测定或凭经验确定，一般情况下平均磨损速度小于0.01mm1000h。（2）检泵周期与寿命 抽油泵使用寿命主要取决与泵筒，抽油泵经过一段时间的使用后，间隙漏失量大增，达不到经济使用的程度就需要检泵。检泵时有两种情况，一是泵筒未达到磨蚀极限，仍可继续使用或经珩磨圆整修复后继续使用，即做一次检泵工作，从下井到检泵所经历的时间称为检泵周期。二是泵筒已达磨损极限，需要报废，有条件时可重镀修复，从该泵开始使用到报废所应力的时间称为寿命。（3）设抽油泵经过一个检泵周期的使用，其磨蚀量为，则允许检泵次数为 （3-32）式中 泵筒磨蚀极限，mm； 每一检泵周期泵筒磨蚀量，mm； 每次修珩泵筒的珩量，mm； n 允许检泵次数，应取比计算结果略小的整数对于小泵而言，一般n1，即可以使一个或多个检泵周期；对于大泵而言，可能n1，即使用一个检泵周期后泵筒将报废。所以检泵周期和寿命计算为 3.2.3 柱塞柱塞是抽油泵的重要零件，它与泵筒组成一个运动副，同时它又是游动阀，柱塞上部阀罩等部件的支持件。抽油泵修复时往往通过加大柱塞尺寸来恢复泵隙大小的要求。1. 对柱塞的性能要求（1）柱塞的材料，强化工艺应与泵筒构成理想的匹配；（2）要有足够的强度、刚度；（3）要有较好的耐磨、抗腐蚀能力；（4）尽量减少液力损失。图3-4 柱塞2. 柱塞的材料柱塞的材料主要有碳素钢、合金钢、不锈钢和有色金属等，常用的是碳素钢。柱塞表面强化工艺主要是金属喷焊和镀铬，由于喷焊层在厚度，结合强度、耐磨、抗腐蚀和易形成油膜等方面都优于镀铬，且与共渗泵筒，镀铬泵筒都能构成良好的匹配，使用日渐广泛。合金钢淬火柱塞也有少量应用。选用泵筒材料45钢，镀铬。3. 柱塞的技术要求（1）外径制造偏差为d0-0.013mm；（2）形位偏差： 圆度偏差为0.007mm； 柱塞中部径向跳动0.05mm；（3）外圆表面粗糙度不大于Ra0.4mm；4. 柱塞强度计算（1）危险断面 d=0.86D-2.2 （3-33） =0.8638-2.2 =30.48mm用计算得的螺纹大径d，按抽油泵专用螺纹选择标准规格。公螺纹柱塞的危险断面在螺纹卸荷槽处，危险断面承载面积F为 F=/4（D2J-D2O） （3-34）式中 F-承载面积，mm2；DJ-卸荷槽直径，mm；DO-柱塞内孔直径，mm； F=/4（D2J-D2O） （3-35） =/4（322-242） =352 mm2推荐柱塞内孔直径 DO=0.7D-5 （3-36） =0.738-5 =21.6mm（2）交变载荷及应力柱塞最大载荷发生在柱塞上行程时，无法测定最大和最小载荷，估算 Qmax=4.610D2H （3-37） = 4.61033821500 =9.96103N Qmin=0 max=Qmax/F （3-38） =28 MPa min=Qmin/F （3-39） =0可用古德曼图图解法或解析法确定安全系数。表3-7 柱塞喷（镀）层厚度及硬度 项目表面处理方法渗铬层厚度(mm)表面硬度(HRC)心部硬度(HB)金属喷焊0.2505886207240镀铬0.1623.2.4 泵阀泵阀由阀球与阀座组成，是抽油泵重要组件和易损件。它对抽油泵的泵效与工作可靠性有很大的影响。1. 对泵阀的性能要求（1） 有良好的密封性能，以保证抽油泵在各种工况下正常工作；（2） 有良好的密封稳定性，使阀球即使在异常力作用下仍能工作；（3） 阀球启闭灵活、迅速，不得有阻滞现象，更不允许卡死；（4） 阀座孔面积较大，入口处阻力较小；（5） 阀球开启瞬间的过流面积较大，提高进油效能；（6） 对阀座口上沉积物有较强的冲刷能力，保证工作可靠；（7） 有较好的耐磨性能，较强的抗腐蚀能力和较大的密度。2. 泵阀的材料目前阀球与阀座主要用于高铬不锈钢、铬钨钴合金或碳化钨合金制造，也有用有色金属制造，用轴承做的球和座已趋向淘汰。（1）高铬不锈钢及座阀球用9Cr18Mo，阀座用6Cr18Mo，它有较好的耐磨性和抗腐蚀能力，工艺性较好，成本低廉，是国内较受欢迎的材料。（2）铬钨钴合金球及座它有较好的密度，较好的耐磨性和抗腐蚀能力除在高腐蚀加磨损的介质中使用性能比碳化钨硬质合金稍差外，其余指标接近硬质合金，制造成本比硬质合金低，故有优势，国内也有工厂生产。（3）碳化钨合金球及座碳化钨硬质合金球及座的性能很理想，能适应稠油和强腐蚀井下介质，但制造成本较高，工艺性相对较差些，国内有工厂生产。泵阀选用高铬不锈钢，阀球用9Cr18Mo，阀座用6Cr18Mo。3.泵阀的技术条件（1）阀球及座的硬度要求阀球、座的材料及硬度材料6Cr18Mo9Cr18Mo35铬钨钴合金40铬钨钴合金碳化钨合金阀球 -HRC57-63 -HRC56-68HRA=88阀座HRC52-58 -HRC54-61 - HRA=88 (2)阀球直径制造偏差为0.025mm （3）圆度偏差：DQ50 圆度偏差50 圆度偏差2um（4）表面粗糙度Ra0.025mm。（5）阀座两端