間隙自補償ATOS柱塞泵的研制
通過對抽油泵采油技術的調研,分析了國內外抽油泵的應用現狀及發展方向。針對常規抽油泵應用時存在的不適應性入手,以降低柱塞與泵筒之間的摩阻、減少柱塞與泵筒的間隙漏失量、降低抽油泵成本和檢泵作業費用為目的,研制了一種采用非金屬彈性材料作為抽油泵柱塞彈性元件的間隙自補償ATOS柱塞泵。

間隙自補償ATOS柱塞泵的研制
間隙自補償ATOS柱塞泵的結構及工作原理,利用非線性有限元理論建立了抽油泵柱塞彈性元件的靜力學模型,采用ANSYS有限元分析軟件對彈性元件的結構進行了優化設計。對抽油泵柱塞上的彈性元件材料進行了綜合性能測試,并在實驗室進行了材料的摩擦磨損性能研究。針對ATOS柱塞泵工作容腔的氣穴現象,運用Fluent軟件對ATOS柱塞泵工作容腔的氣穴流場進行了數值模擬,采用了非平衡壁面函數的k-ε模型和帶有空化作用的多相流混合模型,得出了不同閥口開度和入口速度下ATOS柱塞泵工作容腔的氣穴流場的分布規律。在實驗方面,采用了不帶補油泵和帶補油泵兩套實驗裝置來對比測試ATOS柱塞泵工作容腔的真空度大小。將仿真和實驗結果進行比較,模擬得到的ATOS柱塞泵工作容腔的真空度和實驗得到的真空度比較吻合,表明非平衡壁面函數的k-ε模型和帶有空化作用的多相流混合模型能夠有效地預測ATOS柱塞泵工作容腔氣穴流場的分布規律。分析了間隙自補償ATOS柱塞泵工作特性,并對間隙自補償ATOS柱塞泵柱塞與泵筒之間的摩阻和漏失量進行了室內測試研究。模擬試驗表明:間隙自補償ATOS柱塞泵作為一種新型的節能抽油泵,其原理可行;上沖程,柱塞上的彈性元件在被提升的液體壓力作用下產生徑向變形,減小柱塞與泵筒的間隙,zui小間隙達到一級泵或二級泵的間隙。下沖程,彈性元件恢復原尺寸,柱塞與泵筒之間的間隙增大,從而實現上沖程減小泵漏失量,提高泵效,下沖程降低了柱塞與泵筒之間的摩阻。

間隙自補償ATOS柱塞泵的研制
所研究的間隙自補償ATOS柱塞泵,上沖程依靠柱塞內外壓力差使柱塞彈性元件膨脹,實現柱塞與泵筒之間的zui小間隙,泵效高。柱塞彈性元件采用*高分子合金彈性材料,不易卡泵,摩擦系數低,耐磨性好。檢泵作業時只需更換新的彈性元件,降低了抽油泵成本,減少了抽油泵檢泵作業費用。