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美国得克萨斯州W&W真空与压缩机公司发明研制的Weatherbee球形插入泵,利用了球形基本特性,即在最小的空间拥有最大的容量和可测量性。
Weatherbee小型泵的排量相当于超过其外径和重量十倍的泵。新型泵采用了两个坚硬的楔形叶片(外形如同两个相对的水果楔块),垂直于泵轴旋转和震动。
新型泵设计的关键在轴上,是用承载环连接的分离式轴,每半轴带动一个叶片。头半轴带动的叶片绕输入轴旋转,后半轴被固定,托住相对的叶片。第二个叶片依附在中间的承载环上,并与第一个叶片铰链接合。承载环相对于主轴呈45度角安装。角的偏移使第二个叶片在后半轴上前后振动,同时相对于第一个叶片绕垂直于第一个轴的方向旋转。
这一组合运动使叶片间的楔形容积涨大、缩小交替进行。如同人的心脏一样,这个配有4个腔室的泵以同一方式工作着,每循环一次(轴旋转360度)产生4次置换容积:在涨大/缩小一侧的同时,缩小/涨大另一侧。两个输入和输出孔均可使液流通过叶片间的空间流动,其相对平衡的设计可保证装置平稳工作。
采气时用聚氨脂密封垫使叶片边缘密封。由于采出液的密封垫有多种选择,如果气流中含液,泵可不用密封垫工作。泵的公差小,而且叶片外部较厚,因此在其旋转时便产生了液封。由于采干气时通过叶片的油量减少,从而保证了液封,改善了泵效。
使用普通泵很难调整产气量,是低产气井的现实问题。用平衡油层能量方法增加产气量和提高泵效的方法通常也行不通,最后只能强迫关井,直至井口压力升高。
新型插入式泵内部容量完全由一根单独的节流杆控制,可使泵的外输压力与井的产能相匹配,无须改变输入轴的转速。这种调节还可使泵在必要时完全改变泵排方向,无须改变管路连接或添加反向泵进行液流循环。
目前这种插入式泵共有两种尺寸,直径4英寸和8.5英寸,气体压缩机日输气量分别为51.7立方米和310立方米以上。
美国西得克萨斯州的气井中安装了几台插入式泵,新型泵中配置的液压泵、液压马达、空气泵、真空泵或压缩机,以及这些配置的设计均享有多项专利保护。
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