專利名稱：磁懸浮泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田采油工程技術(shù)領(lǐng)域，確切地說它是一種高效節(jié)能磁懸浮泵。
技術(shù)背景采油工程是油田開采過程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過生產(chǎn)井和注入井對油藏采取的各 項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱。作為一門綜合性應(yīng)用學(xué)科，它所研究的是可經(jīng)濟(jì)有效地作用于油 藏，以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計(jì)方法及實(shí)施技術(shù)。 管式抽油泵是目前油田較為普遍使用的采油設(shè)備，此種抽油泵占油田使用各種泵總合的五 分之三左右。其缺點(diǎn)是柱塞、泵筒間磨阻大，耗能也大，致使泵效低下，特別是油井類型也 不盡相同，如含砂、含臘、稠油、稀油、水驅(qū)、聚驅(qū)井等。適應(yīng)性不強(qiáng)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種高效節(jié)能磁懸浮泵。把磁力漂浮原理應(yīng)用到油田管 式抽油泵上，使抽油泵柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，變?yōu)橹诒猛矁?nèi)作往復(fù)無摩擦的漂浮運(yùn)動(dòng)，它也 屬于切割磁力線的一種漂浮運(yùn)動(dòng)，由于柱塞泵筒間隙無摩擦，同時(shí)又有切割磁力線產(chǎn)生的 動(dòng)力而推動(dòng)柱塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，只要很小的力，柱塞即可完成上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它將會節(jié)省大 量能源。(注柱塞往復(fù)初始瞬間的力依靠抽油機(jī)的動(dòng)力，即可啟動(dòng)運(yùn)行。)高效節(jié)能磁懸浮泵原理磁分為永磁，電磁，又可分為硬磁，軟磁。它們都屬于功能磁性材料。區(qū)別如下電 磁必須用電力驅(qū)動(dòng)，西歐(如德國)大部分研究方向?yàn)殡姶?，而鋁鎳鈷、釤鈷，釹鐵硼(簡稱 磁鋼)大部分屬于永磁方向，所有磁性材料不分體積大小都有S、N極。正因?yàn)榇判圆牧媳?身具有S、N極，形成磁場。磁場是由看不見摸不到的磁力線由S極到N極形成，磁力線密集區(qū)則磁性較強(qiáng)，即 磁力較大，影響磁力大小還有另一因素，即S-N極距離影響磁力大小，S-N距離較近，磁性較 強(qiáng)，距離較遠(yuǎn)，磁性較弱。磁力線是由S到N極形成閉路磁力回線，這就形成了同極相斥，異 極相吸，即磁力線走向相同相吸，走向相反則相斥。若人為造成兩級有一定空間距離就會產(chǎn) 生漂浮現(xiàn)象，當(dāng)這種漂浮受到一點(diǎn)點(diǎn)外力，漂浮現(xiàn)象就會形成漂浮運(yùn)動(dòng)，它是由磁力線較密 集區(qū)域向磁力線較稀疏區(qū)域作漂浮運(yùn)動(dòng)，此運(yùn)動(dòng)分兩種情況相斥即由磁力線密集區(qū)域向 磁力線較稀疏區(qū)域漂浮，另一種情況于此相反。這一運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象也是切割磁力線的過程。此 過程產(chǎn)生切割磁力線的動(dòng)力，如果是這種動(dòng)力連續(xù)進(jìn)行，好似接力比賽式推動(dòng)漂浮體沿切 割磁力線方向產(chǎn)生漂浮運(yùn)動(dòng)，而此種運(yùn)動(dòng)是無摩擦的漂浮運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又有切割磁力線產(chǎn)生 的動(dòng)力，漂浮物(磁體)將自動(dòng)前行，這也是當(dāng)前磁懸浮列車無摩擦的快速漂浮運(yùn)行的基本 原理。本實(shí)用新型包括脫節(jié)器、出油罩、出油孔、泵體、刮砂密封環(huán)組、存儲器、磁鋼、凡 爾、進(jìn)油孔，其特征是刮砂密封環(huán)組之間有一定的距離，刮砂密封環(huán)組分別安裝在泵體外 表面上下，被存儲器和磁鋼隔開，磁鋼和磁鋼被存儲器隔開，且兩端為存儲器，在密封段部位涂有軟磁密封材料，泵體一端連接進(jìn)油罩(尾座)，另一端連接出油罩，進(jìn)油罩和出油罩上分別開有進(jìn)油孔和出油孔。進(jìn)油罩上的進(jìn)油孔和出油罩上的出油孔是斜孔或直孔。存儲 器和磁鋼外表面涂軟磁密封材料磁懸浮液。軟磁密封材料為黑色膏狀物。凡爾可采用快速排氣凡爾。泵的工作原理與普通泵相同。出油罩上設(shè)有斜孔或直 孔。存儲器中的軟磁密封材料，為黑色膏狀物，緊緊地吸附在磁鋼和存儲器外表面，緊隨磁 鋼運(yùn)行。而起到運(yùn)行全程零密封。作為間隙軟密封材料，此種磁密封材料具備以下性能(1)流變效應(yīng)，是一種可逆變化，并易于磁化和退磁，磁滯回線狹窄，內(nèi)聚力小，磁 導(dǎo)率大，特別是磁導(dǎo)率的初始值較大。(2)此種磁懸浮液具較大的磁飽和強(qiáng)度，它能使較大的“磁流”通過懸浮液截面，而 獲得磁性顆粒相互問提供盡可能大的能量。(3)此種懸浮液的磁性粒子分布均勻，且分布保持不變，能保證高度的磁化和穩(wěn)定 性能。(4)能防止該懸浮液被磨損而改變性能，且具有極高的“擊穿磁場”而自我保護(hù)的 能力。(5)耐溫可達(dá)250°C以上，不隨溫度變化而改變其穩(wěn)定性。(6)固體磁性顆粒為球形，在接觸表面潤滑時(shí)，可起到類似“分子軸承”的作用，有 極高的潤滑性能。(7)此種納米磁性顆粒在磁場作用下，競爭吸附，沉積到摩擦表面，在接觸區(qū)的 50°C _120°C溫度應(yīng)力下融熔鋪展，形成剪切力很強(qiáng)的表面膜。(8)可控制填充到工作面拉傷、溝痕部位起到自行修復(fù)功能，在一定程度上達(dá)零磨 損。(9)該密封材料不老化，永不變質(zhì)，不揮發(fā)，固相顆粒與載液有機(jī)結(jié)合不分離，耐弱 酸堿，排斥異物等功能，使用壽命長。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為高效、節(jié)能、耐溫能力強(qiáng)、潤滑性好、不易磨損、使用壽命長。

圖1為本實(shí)用新型的柱塞結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為脫節(jié)器，2為出油罩，3為出油孔，4為泵體，5為刮砂密封環(huán)，6為存儲器， 7為磁鋼，8為快速排氣凡爾，9為進(jìn)油孔，10為進(jìn)油罩。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型由脫節(jié)器1、出油罩2、出油孔3、泵體4、刮砂密封環(huán)5、存儲器6、磁鋼 7、快速排氣凡爾8、進(jìn)油孔9和進(jìn)油罩10組成。刮砂密封環(huán)組5之間有一定的距離，刮砂密 封環(huán)組5分別安裝在泵體外表面上下，被存儲器6和磁鋼7隔開，磁鋼7和磁鋼7被存儲器 6隔開，且兩端為存儲器6，在密封段部位涂有軟磁密封材料，泵體4 一端連接進(jìn)油罩10，另 一端連接出油罩2，進(jìn)油罩10和出油罩2上分別開有進(jìn)油孔9和出油孔3。進(jìn)油罩10上的 進(jìn)油孔9和出油罩2上的出油孔3是斜孔或直孔。軟磁密封材料為黑色膏狀物。刮砂密封環(huán)組5應(yīng)為3個(gè)一組，至少5組。磁鋼7也至少為5個(gè)，存儲器6就應(yīng)為6個(gè)以上。出油罩2中斜孔的目的是使液流以紊流態(tài)液流排出，使砂粒無機(jī)會回落而防止砂 卡、砂埋。刮砂密封環(huán)5起到機(jī)械密封功能又刮砂，并回收軟磁密封材料還兼有密封段的減 壓功能，以延長軟磁密封材料的使用壽命。存儲器6中的軟磁密封材料，為黑色膏狀物，即為磁膏。緊緊地吸附在磁鋼7外表 面，緊隨磁鋼7運(yùn)行，具有間隙密封作用，該密封無方向性，可密封凹凸面間隙，既有潤滑功 能又可添補(bǔ)泵筒拉傷溝痕，使泵筒保持光滑如初。具備緩釋補(bǔ)充間隙密封以達(dá)最佳零密封 效果。磁鋼7的體積較大吸附軟磁密封材料，使間隙達(dá)零泄露?？焖倥艢夥矤? 以減少凡爾下落時(shí)瞬間液體回流，排氣功能可防止氣鎖，提高泵 效，工作原理與普通凡爾相同。結(jié)構(gòu)也基本相同。以上各部件如示意圖組裝成整體柱塞，在密封段部位涂上軟磁密封材料，推入泵 筒，緊固底閥、接箍以備下井。工作原理與普通泵相同。本實(shí)用新型中的柱塞主體、存儲器6、快速排氣凡爾8為機(jī)加工零件，泵筒(固定 凡爾罩、接箍)刮砂密封環(huán)4、磁鋼7、脫節(jié)器為外購件。柱塞體上由刮砂密封環(huán)5，磁鋼7， 及軟密封材料存儲器組成耐高壓密封段，在密封段內(nèi)填充磁性軟密封材料，磁鋼7內(nèi)部有 強(qiáng)導(dǎo)磁裝置，以增加磁飽和強(qiáng)度。柱塞內(nèi)游動(dòng)凡爾采用凹面蝶型凡爾，使閥體快速起落并排 氣，以減少起落回流而提高泵效。采用的短柱塞為500mm-550mm長。出油罩可采用直孔或 斜孔。游動(dòng)凡爾可采用一套或兩套。由于柱塞本體采用軟密封和機(jī)械刮砂密封配合，使柱 塞、泵筒間隙達(dá)到零泄露，同時(shí)采用快速起落排氣凡爾7提高泵效。軟密封材料可填補(bǔ)溝痕 修復(fù)泵筒壁平整光滑，延長使用壽命也是提高泵效的一種手段，降低采油成本。(井內(nèi)含少 量氣體，而氣體壓縮比大，在柱塞抽吸過程中是由于少量氣體擴(kuò)散而降低泵效，快速凡爾改 變了凡爾受力方向且有排氣功能，可使少量氣體先於液流排向柱塞體上部而排出泵口，快 速起落減少了閥體瞬間下落的回流而提高泵效。綜上所述該泵可提高泵效20% -30% )。 柱塞采用短柱塞500mm長，且與泵筒接觸摩擦面只有柱塞長度的6%，再加上磁流變液的減 磨效果而節(jié)省大量能源，節(jié)能可達(dá)到50%以上。材料的選擇要解決以下幾方面問題。磁性材料的選擇硬磁材料首先考慮磁飽和強(qiáng)度，要選較強(qiáng)的材料。并且要考慮耐 溫，在次高溫下(150°C以內(nèi))不退磁，并經(jīng)過表面處理后不氧化，耐腐蝕，還要考慮磁力線 的走向及導(dǎo)磁材料的選取。軟密封磁流變液的配制在強(qiáng)磁作用下不沉積顆粒與載液不分離，且導(dǎo)磁性能良 好，飽和磁強(qiáng)較高，矯頑力較低。并有存儲功能，以補(bǔ)充流變液少量的流失。流變液不揮發(fā)， 不變質(zhì)，耐腐蝕，采用此種軟質(zhì)流體材料密封的特點(diǎn)是它密封無方向性，可密封凹凸面間 隙，并有密封較長距離運(yùn)行的軸向運(yùn)動(dòng)的間隙，經(jīng)長期運(yùn)行，可添補(bǔ)拉傷溝痕的凹面。使其 恢復(fù)正常運(yùn)行的間隙結(jié)構(gòu)，已達(dá)到間隙密封零泄漏。機(jī)械刮砂裝置要求采用復(fù)合材料，具有彈性，且彈力很少，以免拉傷泵筒，此種材 料并有很強(qiáng)的耐磨性，要求在井下抽油過程中，安全運(yùn)行40000公里以上。泵體結(jié)構(gòu)[0036] 由刮砂密封裝置與硬磁材料和磁流變液以及導(dǎo)磁，存儲流變液裝置等組成耐高壓 密封段，以使柱塞、泵筒間隙達(dá)零泄露，而提高泵效，柱塞為短柱塞(500mm)長，泵筒固定凡 爾及柱塞內(nèi)的游動(dòng)凡爾采用快速起落并有排氣功能的單向閥，是閥體在運(yùn)行過程中減少回 流提高泵效，由于單向閥具有排氣功能，也是提高泵效的一種措施。因?yàn)橹旧砭哂写?性，有排斥異物顆粒及排蠟功能，所以沙粒等雜物經(jīng)刮砂裝置以及磁力排斥異物功能，不會 進(jìn)入柱塞及泵筒密封區(qū)間。流變液具有很強(qiáng)的潤滑功能，以起到減磨效果，此種潤滑效果優(yōu) 于潤滑油。防止柱塞、泵筒內(nèi)壁磨損，柱塞與泵筒接觸部分只是柱塞長的6% 7%，由于采 取了以上措施，使泵的使用壽命延長，泵效可提高15% 30% (因?yàn)槊靠谟途木虑闆r不同，泵掛、沉沒度、供液量、井壓等各種情況差異，而使泵效提高不盡一致)。
權(quán)利要求磁懸浮泵，它包括脫節(jié)器(1)、出油罩(2)、出油孔(3)、泵體(4)、刮砂密封環(huán)組(5)、存儲器(6)、磁鋼(7)、凡爾(8)、進(jìn)油孔(9)，其特征是刮砂密封環(huán)組(5)之間有一定的距離，刮砂密封環(huán)組(5)分別安裝在泵體外表面上，被存儲器(6)和磁鋼(7)隔開，磁鋼(7)和磁鋼(7)被存儲器(6)隔開，且兩端為存儲器(6)，在密封段部位涂有軟磁密封材料，泵體(4)一端連接進(jìn)油罩(10)，另一端連接出油罩(2)，進(jìn)油罩(10)和出油罩(2)上分別開有進(jìn)油孔(9)和出油孔(3)，存儲器(6)和磁鋼(7)外表面涂軟磁密封材料磁懸浮液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮泵，其特征在于進(jìn)油罩(10)上的進(jìn)油孔(9)和出油 罩(2)上的出油孔(3)是斜孔或直孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮泵，其特征在于凡爾(8)采用快速起落并有排氣功 能排氣凡爾。
專利摘要本實(shí)用新型是一種高效節(jié)能磁懸浮泵，它具有高效、節(jié)能、耐溫能力強(qiáng)、潤滑性好、不易磨損、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。它包括脫節(jié)器、出油罩、出油孔、泵體、刮砂密封環(huán)組、存儲器、磁鋼、凡爾、進(jìn)油孔，刮砂密封環(huán)組之間有一定的距離，刮砂密封環(huán)組分別安裝在泵體外表面上，被存儲器和磁鋼隔開，磁鋼和磁鋼被存儲器隔開，且兩端為存儲器，在密封段部位涂有軟磁密封材料，泵體一端連接進(jìn)油罩，另一端連接出油罩，進(jìn)油罩和出油罩上分別開有進(jìn)油孔和出油孔，存儲器和磁鋼外表面涂軟磁密封材料磁懸浮液。本實(shí)用新型可作為油田目前采用的管式泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
文檔編號F04B47/00GK201554630SQ20092017848
公開日2010年8月18日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者楊曉軍, 楊賀 申請人:楊賀