一種抽油泵及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田采油的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種抽油泵，以及制造該抽油泵的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]抽油泵是油田采油領(lǐng)域中的主要設(shè)備之一，因此抽油泵的使用壽命直接關(guān)系到油田的生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益。由于采油行業(yè)的特定工作環(huán)境要求，抽油泵長期處于高溫氮?dú)饧霸偷母g環(huán)境中，加上其工作時(shí)偶爾有細(xì)沙夾雜進(jìn)去，使得抽油泵的柱塞與泵筒之間長期處于摩擦磨損狀態(tài)。腐蝕及摩擦磨損的作用使得抽油泵的使用壽命較低，抽油泵的報(bào)廢造成的油井產(chǎn)油量、人工及設(shè)備的損失極大。因此，研制一種耐高溫腐蝕、耐摩擦磨損的抽油泵具有重大工程應(yīng)用價(jià)值與前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種抽油泵，其耐高溫腐蝕能力強(qiáng)，抗摩擦磨損能力高，使用壽命大大延長。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:這種抽油泵，其包括泵筒和柱塞，在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層。
[0005]由于在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，而陶瓷涂層是非常致密的結(jié)構(gòu)，所以保證了抽油泵耐高溫腐蝕能力強(qiáng)，抗摩擦磨損能力高，使用壽命大大延長。
[0006]還提供了這種抽油泵的制造方法，包括以下步驟:
[0007](I)用鋁合金制作子泵筒，并使其一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋；
[0008](2)用鋁合金制作子柱塞，并使其一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋；
[0009](3)對每段子泵筒、子柱塞進(jìn)行等離子體電解氧化處理，從而獲得Al2O3陶瓷涂層；
[0010](4)研磨拋光每段子泵筒、子柱塞；
[0011](5)將子泵筒通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)泵筒；將子柱塞通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)柱塞。
【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明的抽油泵的制造方法的流程圖。
[0013]圖2示出了 250°C _350°C時(shí)鋁合金試樣拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。
[0014]圖3示出了柱塞外壁摩擦曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0015]這種抽油泵，其包括泵筒和柱塞，在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層。
[0016]由于在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，而陶瓷涂層是非常致密的結(jié)構(gòu)，所以保證了抽油泵耐高溫腐蝕能力強(qiáng)，抗摩擦磨損能力高，使用壽命大大延長。
[0017]另外，所述泵筒和柱塞均為鋁合金(選擇高強(qiáng)度鋁合金的原因在于:1、鋁合金能進(jìn)行等離子體電解氧化處理，是制備致密Al2O3陶瓷涂層的必要條件之一 ；2、該鋁合金能滿足高溫條件下強(qiáng)度要求，其具體數(shù)據(jù)如圖2所示，可知其屈服強(qiáng)度達(dá)114MPa)，所述陶瓷涂層是Al2O3陶瓷涂層。所述Al2O3陶瓷涂層具有良好的耐摩擦性能，具體數(shù)據(jù)見圖3，可知Al2O3陶瓷涂層與鋼對摩的摩擦系數(shù)最終穩(wěn)定在0.15左右，顯然低于現(xiàn)有鋼與鋼干摩擦系數(shù)。所述Al2O3陶瓷涂層具有良好的耐腐蝕性能，其耐腐蝕性能約為現(xiàn)有抽油泵所用合金鋼耐腐蝕性能的2-3倍。
[0018]另外，所述泵筒包括若干段子泵筒，每段子泵筒的一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋，相鄰的子泵筒通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)泵筒；所述柱塞包括若干段子柱塞，每段子柱塞的一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋，相鄰的子柱塞通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)柱塞。這樣把泵筒和柱塞都分段，經(jīng)過等離子體電解氧化處理，從而獲得Al2O3陶瓷涂層，就能夠保證涂層均勻，然后再通過螺紋組裝成整個(gè)的泵筒和柱塞，拆裝都方便。
[0019]另外，所述泵筒外壁的陶瓷涂層的厚度小于內(nèi)壁的陶瓷涂層的厚度，所述柱塞內(nèi)壁的陶瓷涂層的厚度小于外壁的陶瓷涂層的厚度。具體可以為在泵筒內(nèi)、外壁制備90 μπι和30 μ m厚度的Al2O3陶瓷涂層，在柱塞內(nèi)、外壁制備30 μ m和90 μ m厚度的Al 203陶瓷涂層，實(shí)驗(yàn)證明采用這種厚度形式，抽油泵的耐高溫腐蝕能力和抗摩擦磨損能力都非常優(yōu)秀。
[0020]如圖1所示，還提供了這種抽油泵的制造方法，包括以下步驟:
[0021](I)用鋁合金制作子泵筒，并使其一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋；
[0022](2)用鋁合金制作子柱塞，并使其一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋；
[0023](3)對每段子泵筒、子柱塞進(jìn)行等離子體電解氧化處理，從而獲得Al2O3陶瓷涂層；
[0024](4)研磨拋光每段子泵筒、子柱塞；
[0025](5)將子泵筒通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)泵筒；將子柱塞通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)柱塞。
[0026]下面以一具體應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明:
[0027]所述的一套全鋁抽油泵總長為12m，考慮到長度及處理難度，將抽油泵分為40段，每段30cm，通過內(nèi)外螺紋將各段進(jìn)行組合形成最終的一套全鋁抽油泵。采用高強(qiáng)度鋁合金制備每段抽油泵泵筒和柱塞，采用Na2Si03+K0H系溶液進(jìn)行處理(具體為12g/LNa2Si0jP
0.5g/L KOH的電解液)，采用恒流模式(具體為ΙΟΑ/dm2的電流密度及50Hz的交變頻率)進(jìn)行操作，在泵筒內(nèi)、外壁制備90 μ m和30 μ m厚度的Al2O3陶瓷涂層，在柱塞內(nèi)、外壁制備30 μ m和90 μ m厚度的Al2O3陶瓷涂層，并進(jìn)行研磨拋光，最后進(jìn)行組裝，形成一整套全鋁抽油泵。
[0028]本發(fā)明可以用于任意尺寸抽油泵的設(shè)計(jì)，上述實(shí)例是為了闡述本發(fā)明，不對本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。凡與本發(fā)明設(shè)計(jì)思路相同的實(shí)施方式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抽油泵，其包括泵筒和柱塞，其特征在于:在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽油泵，其特征在于:所述泵筒和柱塞均為鋁合金，所述陶瓷涂層是Al2O3陶瓷涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抽油泵，其特征在于:所述泵筒包括若干段子泵筒，每段子泵筒的一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋，相鄰的子泵筒通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)泵筒；所述柱塞包括若干段子柱塞，每段子柱塞的一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋，相鄰的子柱塞通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)柱塞。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的抽油泵，其特征在于:所述泵筒外壁的陶瓷涂層的厚度小于內(nèi)壁的陶瓷涂層的厚度，所述柱塞內(nèi)壁的陶瓷涂層的厚度小于外壁的陶瓷涂層的厚度。5.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的抽油泵的制造方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)用鋁合金制作子泵筒，并使其一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋； (2)用鋁合金制作子柱塞，并使其一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋且另一端外壁設(shè)有外螺紋； (3)對每段子泵筒、子柱塞進(jìn)行等離子體電解氧化處理，從而獲得Al2O3陶瓷涂層； (4)研磨拋光每段子泵筒、子柱塞； (5)將子泵筒通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)泵筒；將子柱塞通過各自的內(nèi)外螺紋連接，從而形成整個(gè)柱塞。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抽油泵的制造方法，其特征在于:所述等離子體電解氧化處理采用Na2S1jP KOH溶液，施加10A/dm 2的電流密度及50Hz的交變頻率的恒流模式來進(jìn)行操作。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抽油泵，其包括泵筒和柱塞，在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層。由于在所述泵筒的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，在所述柱塞的內(nèi)外壁分別設(shè)有陶瓷涂層，而陶瓷涂層是非常致密的結(jié)構(gòu)，所以保證了抽油泵耐高溫腐蝕能力強(qiáng)，抗摩擦磨損能力高，使用壽命大大延長。還提供了這種抽油泵的制造方法。
【IPC分類】C25D11/06, F04B53/14, F04B47/00, F04B53/16
【公開號】CN104929928
【申請?zhí)枴緾N201510291060
【發(fā)明人】夏原, 李光, 劉仁
【申請人】中國科學(xué)院力學(xué)研究所
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月1日