1、石油鉆采設備工藝-往復泵構造特點往復泵的主要型式是活塞泵和柱塞泵，活塞泵中以三缸單作用泵和雙缸雙作用泵為主。柱塞泵主要用于向井底注入高壓水，作為注水泵；從地面向井下水力活塞泵注入動力液，作為地面站的動力泵；在固井和壓裂酸化設備中用于向井底或地層注入高壓水泥液或壓裂、酸化液，作為固井泵或壓裂泵；等等。一、雙缸雙作用活塞泵雙缸雙作用活塞泵的結構方案如下圖主軸上有兩個互成90o的曲柄，分別帶動兩個活塞在液缸中作往復運動。液缸兩端分別裝有吸入閥和排出閥。當活塞向液力端運動時，左邊的排出閥翻開，吸入閥關閉，活塞前端工作室前缸內液體排出，而右邊的排出閥關閉，吸入閥翻開，活塞后端工作室后缸吸入液體；當活塞向

2、動力端運動時，那么情況正好與上述相反。圖b是雙缸雙作用往復泵的流量曲線。兩個液缸的前后缸的瞬時流量近似按正弦規律變化，前缸流量曲線為a2、b2 ，后缸流量曲線為a1、b1 。將其縱坐標疊加，就可得到整臺泵的流量曲線。它反映了泵工作過程中吸入和排出的流量隨曲柄轉角的變化規律，曲線起伏越大，說明泵的流量越不均勻。雙缸雙作用往復泵由動力端驅動局部和液力端水力局部組成。雙缸雙作用活塞泵的動力端雙缸雙作用活塞泵的動力端由傳動軸、主軸曲軸、齒輪、曲柄連桿機構、殼體底座等組成，其作用是變主軸的旋轉運動為活塞的往復運動，同時傳遞動力和減速。雙缸雙作用活塞泵傳動軸的兩端外伸出殼體，可由左方或右方安裝皮帶輪，滿足

3、現場整套鉆機的安裝要求。動力機的動力由皮帶傳送到傳動軸皮帶輪上，通過傳動軸上的主動齒輪小斜齒輪驅動主軸上的被動齒輪大斜齒輪，帶動主軸及固定其上的偏心輪旋轉，再通過連桿等帶動十字頭和活塞做往復運動。工作過程中，連桿相對偏心輪做擺動。動力端的十字頭用于介桿的導向，使介桿、活塞等不受曲柄切向力的影響，減少介桿和活塞的磨損。十字頭上、下部一般都有滑履，與機座上的導板相接觸，磨損后可單獨更換。雙缸雙作用活塞泵的液力端活塞泵的液體端又稱水力局部包括泵體閥箱、缸套活塞、活塞桿、密封盒、泵閥等，雙缸雙作用液力端每個液缸的兩端各有一個吸入和排出閥箱，吸入閥上部與液缸連通，下部與吸入管連通；排出閥上部與排出管連通

4、，下部與液缸連通。其作用是從吸入池吸入低壓液體，通過活塞的作用，變機械能為液壓能，向井底輸送高壓液體，實現液體的循環，冷卻鉆頭、沖洗井底和攜帶巖屑。二、三缸雙作用活塞泵 三缸雙作用鉆井泵各曲柄間的夾角為120o，該泵的優點是流量比雙缸雙作用泵均勻，缺點是易損件多，結構復雜，加工和拆裝困難，曲軸受力惡化，在石油礦場應用較少 三、三缸單作用活塞泵三缸單作用活塞泵于60年代中期研制成功，并作為雙缸雙作用鉆井泵的替代產品迅速推廣使用。三缸單作用鉆井泵的代號三缸單作用活塞泵的特點三缸單作用活塞泵的組成三缸單作用活塞泵的特點優點：缸徑小，沖程短，沖次較高，在功率相近的條件下，體積小，重量輕。缸套在液缸外部

5、用夾持器卡箍等固定，活塞桿與介桿也用夾持器固定，因而拆裝方便；活塞桿無需密封，工作壽命長。活塞單面工作，可以從后部噴進冷卻液體，對缸套和活塞進行沖洗和潤滑，有利于提高缸套與活塞的壽命。泵的流量均勻，壓力波動小。三缸單作用泵的主要問題：由于泵的沖次提高導致其自吸能力降低，通常情況下應該配備灌注系統，即由另一臺灌注泵向三缸單作用泵的吸入口供給一定壓力的液體，這樣便增加了附屬設備。由于單作用泵活塞的后端外露，且外露圓周比雙作用泵活塞桿密封大的多，在自吸的條件下，當處于吸入過程時，液缸內壓力降低，假設缸套和活塞配合之處松弛，外部空氣有可能進入液缸，從而導致泵工作不平穩，降低容積效率。組成三缸單作用活塞

6、泵仍然由動力端和液力端組成。動力端：三缸單作用活塞泵動力端的主要局部由主動軸傳動軸、被動軸主軸和曲軸、十字頭等組成。液力端：單作用泵的每個缸套只有一個吸入閥和排出閥，故其液力端結構比雙作用泵液力端簡單。目前的三缸單作用泵的泵頭主要有L型、I型和T型三種型式。四、柱塞泵柱塞泵的用途及代號柱塞泵的工作原理壓裂泵固井水泥泵注水用柱塞泵柱塞泵的用途及代號用途：柱塞泵在石油礦場主要作為壓裂泵、固井水泥泵和注水泵。它們之間只有壓力和流量等性能參數的不同，結構和工作原理并無實質性區別。將壓裂液送入井內，并借助高壓在油層中造成裂縫，或使原油層裂縫擴大的柱塞泵，稱作壓裂泵。將水泥漿注入油井，使套管與井壁牢固連接

7、的柱塞泵，稱作水泥泵。向井內輸送高壓水，進入油層驅油和補充地層能量的柱塞泵，稱作注水泵。Z變型代號，用羅馬字母表示閥結構，錐閥省略，球閥為Q,板閥為B額定排出壓力MPa，阿拉伯數字表示額定流量m3/h，阿拉伯數字表示結構型式，立式“L，臥式不表示柱塞泵泵型代號，漢語拼音字母字頭柱塞數目，阿拉伯數字表示柱塞泵的工作原理柱塞泵與活塞泵的區別柱塞泵與活塞泵類似，其主要區別在于往復運動件的密封形式上。活塞泵的活塞直徑外外表與鋼套內外表緊密配合，活塞的往復運動改變鋼套內部容積，實現液體的吸入和排出。柱塞泵的柱塞采用如下圖的密封結構。柱塞泵的工作原理柱塞運動不斷改變液缸內的充液容積，實現液體的吸入和排出。

8、布置型式柱塞泵的布置型式有臥式、立式和V型等，缸數有三缸、五缸等。目前石油礦場上使用的多為臥式三缸柱塞泵，結構相比照較簡單。柱塞泵的結構特點柱塞密封在泵缸之外，便于拆裝、調節，還可以通過冷卻液沖洗磨擦外表降低溫度。柱塞泵通常由柴油機、電動機作動力；有的在泵外減速，動力直接傳遞到曲軸上，有的在泵內裝有減速機構；曲軸通常采用偏心機構，沖程較短而沖次較高；連桿大頭有的采用整體式滾動軸承，如同鉆井泵那樣，但較多見的還是剖分式滑動軸承，便于安裝。壓裂泵美國BJ公司122T型壓裂車上佩斯梅克BJ-Pacemaker型三缸柱塞泵美國Halliburton公司生產的用于固井、壓裂的HT400型三缸柱塞泵國產3

9、H-8/450型三柱塞泵蘭州通用機器廠生產的SNC-2F大型水泥車上配備的專用水泥泵該泵動力端采用曲軸中心線下沉40mm的結構，可以減小十字頭的比壓和連桿十字頭局部的體積。泵體由高強度合金結構鋼與鑄鋼組焊而成。曲軸由高強度合金鋼鍛壓后，切削成三拐曲柄偏心盤結構，連桿大頭采用雙金屬耐磨合金軸承，小頭采用特殊青銅制成的耐磨滑動軸承。泵的液力端為直通型，采用三塊閥箱獨立結構，排出流道采用合金鍛壓后切削而成的匯流塊，偏置于液力端的前端面。吸入閥有組合式和整體式兩種。柱塞采用空心結構，由彈性桿與十字頭連接，沖程長度180mm。柱塞采用V型橡膠自緊式密封。動力端與液力端之間設有油池，柱塞沉浸在機油中，借以

10、冷卻和潤滑柱塞。為了提高泵的效率，同時為了滿足注水壓力進一步提高的需要，油田注水中，有些場合以柱塞泵代替離心泵，用于向井內注入高壓液體，借以驅油，提高油田采油量。大港油田制造的3H-8/450型高壓三缸柱塞泵：其性能與結構等，同美國生產的TA5及4JC-3型柱塞泵相近。國產3H-8/450型三柱塞泵，沖程長度127mm，沖次370min-1;5級柱塞，5735mm，相應工作壓力17.245.7MPa，流量21.68.1m/h；裝機功率110kw。HT-400型三缸柱塞泵沖程長度為8，最高沖次為275min-1。泵的動力端為蝸輪蝸桿傳動一種是圓柱蝸桿傳動，傳動比8.6；另一種是球面蝸桿傳動，傳動

11、比8.4。蝸輪副安裝有左右之分，面向液力端，蝸輪副在右手邊的為右向動，在左手邊的為左向動。蝸輪通過一套浮動機構外齒板、內齒套等，用18個柱銷將動力傳遞到曲軸上，故當載荷不均勻時，可以產生彈性變形，起浮動作用，從而降低偏載系數，保證蝸輪副準確嚙合。曲軸用鍛鋼制造，由四個滾子軸承支撐；連桿采用鍛造鋁合金制作，大頭為剖分式，鑲有剖分青銅軸瓦，小頭壓入青銅襯套，磨損后都可更換；十字頭為鑄鋼加工件，上下外表裝有可拆卸的錫青銅滑履，上下導板為鑄鋼件，十字頭在導板中運動的徑向間隙為0.1520.203 mm ，由十字頭滑板下的調節墊調整。HT-400型泵的液力端有五種尺寸規格，分別適用于五種柱塞直徑，由三個

12、完全相同的單個泵頭用螺栓組合于機架之上。柱塞為空心柱塞，通過彈性桿穿過其內孔與十字頭相連。泵閥為雙向導閥鍛鋼件。該泵動力端機座箱殼由合金鋼板焊接而成，內有一級齒輪減速。動力可由傳動軸的兩側輸入，使泵的曲軸可以順時針或逆時針旋轉。傳動軸由兩個實心軸和一段鋼管組焊而成，重量輕，強度高，通過花鍵與小螺旋齒輪連接，兩端采用青銅襯巴式合金滑動軸承；大螺旋齒輪用鍵固定在曲軸上，齒輪上還配以平衡重，使不平衡質量的振動狀態趨于最小。連桿是整體鑄造的，十字頭由輕質高合金鋼制成整體圓筒形。十字頭及其導板和全部軸承靠壓力油潤滑。該泵液力端的液流通道采用T形結構。排出閥采用翼型導向；吸入閥采用柱型導向；相當于去掉吸入

13、閥室局部，使液力端的重量減少2030。泵頭由整塊高合金鋼坯加工而成，內部有較厚的硬化層；柱塞有3.5、4、和4.5三種規格。通過密封盒中的支撐環向密封盒中灌注潤滑油，對密封件起潤滑作用；同時設置柱塞沖洗系統，用細的水流沖刷外露柱塞外表的細磨粒、泥漿或其它腐蝕性物質。活塞桿及活塞總成缸套及缸套座泵殼機座總成排出液缸排出管吸入液缸及吸入閥總成總成吸入管及底座T型布置泵頭，由排出缸、吸入缸及T型流道三大塊組成；主要特點時吸入閥水平布置，排出閥垂直布置；綜合了L型和I型泵頭的優點，既可分塊制造，便于吸入閥的拆裝和檢修，又取消了吸入室，使泵頭結構緊湊，內部余隙容積較小，重量較輕。缺乏之處是，更換吸入閥時

14、需卸下吸入液缸及彎管，泥漿漏失較多。 吸入管匯吸入閥活塞桿活塞排出閥排出管匯I型泵頭：這種直通形泵頭的液力端結構緊湊，重量較輕，缸內余隙流道長度短，有利于自吸；但更換吸入閥座時，必須先撤除上方的排出閥，采用帶筋閥座時，還要先取出排出閥座，檢修比較困難。吸入管匯吸入閥活塞活塞桿排出閥排出管匯L型泵頭可將吸入泵頭和排出泵頭分塊制造，組成復合式泵頭；其吸入閥可單獨拆卸，檢修和維護方便，泥漿漏失也較少；但結構不緊湊，泵內余隙流道長，泵頭重量大，自吸能力差。 十字頭總成：十字頭是傳遞活塞力的重要部件，同時，又對活塞在缸套內作往復平直運動起導向作用，使介桿、活塞等不受曲柄切向力的影響，減少介桿和活塞的磨損

15、。曲軸通過連桿和十字頭銷帶動十字頭體作往復運動，十字頭體又通過介桿帶動活塞作往復運動。連桿小頭與十字頭銷之間裝有圓柱滾子或滾針軸承。十字頭體上有的裝有鑄鐵滑履，在導板上往復滑動。導板通常是鑄鐵件，固定在機殼上，通過調節導板下部墊片使十字頭體與導板之間保持一定間隙。當泵反轉時，如間隙過大，那么十字頭落到導板上將會產生過大的沖擊力。 曲軸總成：曲軸被動軸是鉆井泵中最重要的零件之一，結構和受力都十分復雜。其上裝有大人字齒輪和三根連桿大頭。大齒輪圈用鉸制孔螺栓與曲軸上的輪轂緊固為一體。三個連桿軸承的內圈熱套在曲軸上，連桿大頭熱套在軸承外圈上。國產三缸單作用泵的曲軸大體上有兩種結構型式： 一種是碳鋼和合

16、金鋼鑄造的整體式空心曲軸結構；另一種是鍛造直軸加偏心輪結構，其特點是改鑄件為鍛件，化整體件為組裝件，便于保證毛坯的質量，加工和修理比較方便。國外三缸泵中有的采用鍛焊結構曲軸，即將曲軸和齒輪輪轂都焊接在直軸上，再加工為整體式曲軸。三缸單作用泵整體式曲軸總成1齒輪軸；2鍵；6、7左、右軸承座；8軸套3驅動灌注泵的三角皮帶輪4驅動噴淋泵的三角皮帶輪5軸承9大皮帶輪鉆井泵傳動軸總成：軸的兩端對稱外伸，可在任一端安裝大皮帶輪或鏈輪。軸兩端的支承采用雙列向心球面球軸承或單列向心短圓柱滾子軸承，可以保證有一定的軸向浮動。傳動軸與小齒輪可以為整體式齒輪軸結構形式，也可以采用齒圈熱套到軸上的組合形式。整體式齒軸結構形式：具有較大的剛性，多見于國外泵；齒圈熱套到軸上的組合形式：齒圈與軸可選用不同的材料和熱處理工藝，容易保證齒面硬度、軸的強度和韌性要求，必要時還可以更換齒圈。鉆井泵齒輪大多采用高度變位的漸開線人字短齒，目的是保證具有較高的彎曲強度和接觸強度。機座主動軸總成被動軸總成缸套活塞總成泵體吸入管匯系統排出空氣包起重架夾持器回組成 特點 十字頭回十字頭1內隔環；2油嘴；3十字頭銷；4銷壓板；5螺栓；6墊圈；7銷壓板墊片組；8、12擋圈；10十