專利名稱：抽油泵用復(fù)相氧化物陶瓷泵筒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抽油泵用復(fù)相氧化物陶瓷泵筒的制備方法，屬于工程陶瓷材料的制備技術(shù)。
背景技術(shù)：
有桿抽油泵主要由泵筒、柱塞、球閥和球座組成，由于其裝置簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)及具有良好的使用指標(biāo)等特點(diǎn)被國(guó)內(nèi)外各油田廣泛使用。在機(jī)械采油井中，有桿泵井占總生產(chǎn)井?dāng)?shù)的80％以上。抽油泵的使用壽命在很大程度上由泵筒一柱塞副的耐久性決定，抽油泵故障中70％是由于泵簡(jiǎn)一柱塞副的磨損所引起。特別是目前進(jìn)入了高含水或特高含水開(kāi)發(fā)期，由于綜合含水的大幅度上升、產(chǎn)出液的強(qiáng)腐蝕性、含沙量的增加以及復(fù)雜的管柱結(jié)構(gòu)等，導(dǎo)致有桿抽油泵泵筒、柱塞的嚴(yán)重磨損，泵失效事故頻繁發(fā)生。為延長(zhǎng)抽油泵的使用壽命和解決泵筒和柱塞壽命的匹配性，國(guó)內(nèi)外對(duì)泵筒和柱塞的選材和表面處理進(jìn)行了大量研究，現(xiàn)已有陶瓷柱塞和噴涂陶瓷層的柱塞專利，但目前還沒(méi)有與之相匹配的陶瓷泵筒，因此只有采用陶瓷泵筒—陶瓷柱塞副或噴涂陶瓷層的柱塞副，才能有效解決整體泵壽命的問(wèn)題。
現(xiàn)有涉及抽油泵用的泵筒專利主要包括泵筒內(nèi)表面涂層強(qiáng)化和陶瓷泵筒裝配技術(shù)的專利；中國(guó)專利85201850，93111275.3和美國(guó)專利US64540101等主要介紹了在金屬泵筒內(nèi)表面通過(guò)表面處理提高泵筒的耐磨、耐腐蝕性能的方法。如專利85201850的技術(shù)要點(diǎn)為將抽油泵金屬泵筒經(jīng)過(guò)固體硼化處理，使泵筒內(nèi)壁表面獲得一層硬度很高的滲硼層，可大幅度提高泵筒的耐腐蝕性和耐磨性，延長(zhǎng)其壽命長(zhǎng)，這類專利強(qiáng)調(diào)泵筒材質(zhì)的選擇和表面鍍層的制備技術(shù)。而中國(guó)專利97242707.4主要介紹了陶瓷泵筒裝配技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)是在金屬泵筒內(nèi)設(shè)多節(jié)特種陶瓷襯套，在金屬泵筒和特種陶瓷襯套之間填設(shè)膨脹粘結(jié)劑聯(lián)接固定，構(gòu)成抽油泵泵體，此專利重點(diǎn)介紹了整體泵的裝配技術(shù)，未涉及陶瓷泵筒襯套的材質(zhì)、尺寸和制備方法。此類專利還包括美國(guó)專利US5924353，6682315，6497561，6368084和6543543等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抽油泵用復(fù)相氧化物陶瓷泵筒的制備方法。以此方法制備的抽油泵陶瓷泵筒使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)6個(gè)月以上。
本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的。在抽油泵金屬泵體內(nèi)通過(guò)紅裝鑲嵌陶瓷襯套構(gòu)成抽油泵泵筒，該復(fù)相氧化物陶瓷泵筒的制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程以共沉淀法制得的粒徑為1-5μm，純度為99.90％的氧化鋁的復(fù)合粉末為基材，所述的氧化鋁粉末中Al2O3∶MgO∶TiO2的質(zhì)量百分比為(98.75-100％)∶(0-0.75％)∶(0-0.5％)，外加質(zhì)量百分比為0-30％、粒度為0.2-1.0μm、含質(zhì)量比為5.15％Y2O3的ZrO2粉末，組成復(fù)合粉末；并加入質(zhì)量比為0.5-1.5％的聚丙烯酸銨分散劑和0.2-1.0％的聚乙烯醇粘合劑；制成固相質(zhì)量比為50-70％的料漿，料漿在370-390℃，壓力為7×104Pa-10×104Pa條件下噴霧制成粒徑為20-60μm的粉體，粉體加濕備用，將加濕的粉體填充在鋼芯與模具環(huán)形間隙中，在150-200MPa壓力下等靜壓成型，之后于1550-1650℃，保溫1-4小時(shí)燒成筒體；筒體經(jīng)加工至要求尺寸，再將陶瓷泵筒通過(guò)紅裝鑲嵌在金屬泵筒內(nèi)，組裝成整體泵筒。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其制備工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，燒成溫度較低，所制備的陶瓷泵筒的直徑和長(zhǎng)度可以根據(jù)不同規(guī)格泵型調(diào)整，泵筒的使用壽命大于6個(gè)月，是現(xiàn)有金屬泵筒的3-4倍。


圖1為本發(fā)明噴霧造粒過(guò)程制備的復(fù)相氧化物陶瓷粉體的電鏡照片具體實(shí)施方式
實(shí)施例1稱取超細(xì)氧化鋁21kg，含質(zhì)量比為5.15％Y2O3的超細(xì)氧化鋯9kg，加入190g聚乙烯醇粘結(jié)劑(PVA)、1780ml聚丙烯酸銨分散劑(PAA)及20kg蒸餾水。將混合料置入攪拌磨中混磨8小時(shí)，料漿在390℃，壓力為10×104Pa條件下噴霧造粒成粒徑為20-40μm的粉末。粉末在熱處理爐中于450℃處理，總處理時(shí)間為6小時(shí)。粉末加濕6小時(shí)后裝入模具中，模具鋼芯軸直徑為75mm，長(zhǎng)1200mm，乳膠套直徑為101mm，長(zhǎng)1240mm。在濕式等靜壓機(jī)中，在200MPa壓力下等靜壓成型。將成型坯體臥躺在承燒板的V型槽中，并埋入空心α-Al2O3球中。在高溫?zé)Y(jié)爐中于1550℃，保溫3小時(shí)燒結(jié)，總燒成時(shí)間為16.5小時(shí)。通過(guò)磨外圓和拋光使陶瓷柱塞長(zhǎng)為900±0.1mm，外徑為83±0.02mm。
實(shí)施例2按Al2O3∶MgO∶TiO2的質(zhì)量百分比為99.0％∶0.75％∶0.25％稱取粉末共40kg，再加入2kg含質(zhì)量比為5.15％Y2O3的超細(xì)ZrO2粉末，加入230g聚乙烯醇粘結(jié)劑(PVA)、2050ml聚丙烯酸銨分散劑(PAA)及20kg蒸餾水。將混合料置入攪拌磨中混磨8小時(shí)，料漿在380℃，壓力為8×104Pa條件下噴霧造粒，造粒粉粒徑為20-60μm，粉末加濕4小時(shí)，將加濕粉末裝入模具中，模具鋼芯軸直徑為83mm，長(zhǎng)430mm，乳膠套直徑為110mm，長(zhǎng)450mm，在濕式等靜壓機(jī)中，在150MPa壓力下等靜壓成型，將成型坯體放入匣缽中按立式放置，在高溫?zé)Y(jié)爐中于1580℃，保溫2小時(shí)燒結(jié)，總燒成時(shí)間為12.5小時(shí)。通過(guò)磨外圓和拋光使陶瓷泵筒襯套長(zhǎng)為330±0.1mm，外徑為83±0.02mm。
實(shí)施例3稱取超細(xì)氧化鋁39.70kg，加入氧化鎂0.2kg，氧化鈦0.1kg，氧化鋯6kg，再加入260g聚乙烯醇粘結(jié)劑(PVA)、2200ml聚丙烯酸銨分散劑(PAA)及22kg蒸餾水。將混合料置入攪拌磨中混磨8小時(shí)，料漿在380℃，壓力為8×104Pa條件下噴霧造粒成粒徑為20-60μm的粉末。粉末在熱處理爐中于450℃處理，總處理時(shí)間為6小時(shí)。粉末加濕4小時(shí)，將加濕粉末裝入模具中，模具鋼芯軸直徑為82.5mm，長(zhǎng)450mm，乳膠套直徑為110mm，長(zhǎng)450mm，在濕式等靜壓機(jī)中，在160MPa壓力下等靜壓成型，將成型坯體放入匣缽中按立式放置，在高溫?zé)Y(jié)爐中于1560℃，保溫2小時(shí)燒結(jié)，總燒成時(shí)間為12小時(shí)。通過(guò)磨外圓和拋光使陶瓷泵筒襯套長(zhǎng)為330±0.1mm，外徑為83±0.02mm。
實(shí)施例4按Al2O3∶MgO∶TiO2的質(zhì)量百分比為98.75％∶0.75％∶0.5％稱取粉體共30kg，再加入160g聚乙烯醇粘結(jié)劑(PVA)、1540ml聚丙烯酸銨分散劑(PAA)及15kg蒸餾水。將混合料置入攪拌磨中混磨8小時(shí)，料漿在370℃，壓力為7×104Pa條件下噴霧造粒成粒徑為20-60μm的粉末。粉末加濕4小時(shí)，將加濕粉末裝入模具中，模具鋼芯軸直徑為83.5mm，長(zhǎng)450mm，乳膠套直徑為l 10mm，長(zhǎng)450mm，在濕式等靜壓機(jī)中，在200MPa壓力下等靜壓成型，將成型坯體放入匣缽中按立式放置，在高溫?zé)Y(jié)爐中于1580℃，保溫2小時(shí)燒結(jié)，總燒成時(shí)間為13小時(shí)。通過(guò)磨外圓和拋光使陶瓷泵筒襯套長(zhǎng)為330±0.1mm，外徑為83±0.02mm。
采用上述實(shí)施例1和實(shí)施例2所制備的陶瓷泵筒，應(yīng)用于稠油熱采蒸汽驅(qū)開(kāi)采工藝技術(shù)，使用工況為泵壓14-17MPa，酸性，泥漿含沙量0.6％，溫升約300℃。使用180-200天后提泵，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的使用問(wèn)題，壽命是一般金屬泵筒的3-4倍。
權(quán)利要求
1一種抽油泵用復(fù)相氧化物陶瓷泵筒的制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程以共沉淀法制得的粒徑為1-5μm，純度為99.90％的氧化鋁的復(fù)合粉末為基材，所述的氧化鋁粉末中Al2O3∶MgO∶TiO2的質(zhì)量百分比為(98.75-100％)∶(0-0.75％)∶(0-0.5％)，外加質(zhì)量百分比為0-30％、粒度為0.2-1.0μm、含質(zhì)量比為5.15％Y2O3的ZrO2粉末，組成復(fù)合粉末；并加入質(zhì)量比為0.5-1.5％的聚丙烯酸銨分散劑和0.2-1.0％的聚乙烯醇粘合劑；制成固相質(zhì)量比為50-70％的料漿，料漿在370-390℃，壓力為7×104Pa-10×104Pa條件下噴霧制成粒徑為20-60μm的粉體，粉體加濕備用，將加濕的粉體填充在鋼芯與模具環(huán)形間隙中，在150-200MPa壓力下等靜壓成型，之后于1550-1650℃，保溫1-4小時(shí)燒成筒體；筒體經(jīng)加工至要求尺寸，再將陶瓷泵筒通過(guò)紅裝鑲嵌在金屬泵筒內(nèi)，組裝成整體泵筒。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種抽油泵用復(fù)相氧化物陶瓷泵筒的制備方法，屬于工程陶瓷材料的制備技術(shù)。該方法主要包括粉末的噴霧造粒、成型和燒結(jié)過(guò)程，其特征在于，以共沉淀法制得的高純氧化鋁粉體為基材，加入不同質(zhì)量百分比的氧化鎂、氧化鈦、氧化鋯、聚丙烯酸銨分散劑和聚乙烯醇粘合劑，制成料漿，料漿在一定溫度和壓力條件下噴霧造粒，造粒粉粒徑為20－60μm，將粉體填充在鋼芯與模具環(huán)形間隙中，由等靜壓成型之后，一次燒結(jié)而成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于其制備工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，燒成溫度低，所制備的陶瓷泵筒的直徑和長(zhǎng)度可以根據(jù)不同規(guī)格泵型調(diào)整，泵筒的使用壽命大于6個(gè)月，是現(xiàn)有金屬泵筒的3－4倍。
文檔編號(hào)C04B35/10GK1673172SQ20051001628
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月11日
發(fā)明者蔡舒, 林旭平, 陳愛(ài)華, 李金有, 張寶清, 楊正方 申請(qǐng)人:天津大學(xué)