Конструкция погружных центробежных электронасосов для добычи нефти

       Применение рабочих  колёс из ПКМ позволяет обеспечить увеличение наработки на отказ при  меньшей стоимости ремонтов по сравнению  с аналогами из серого чугуна и нирезиста при подъеме пластовой жидкости.

       В настоящее время  рабочие колеса из ПКМ широко используются при ремонте насосов обычного исполнения в ступенях с направляющими  аппаратами из серого чугуна, а также  насосов коррозионно-стойкого исполнения.

       Однако низкая чистота  проточных каналов чугунных и  нирезистовых направляющих аппаратов, при работе в ступенях с рабочими колесами из ПКМ, не позволяет уменьшить  солеотложение в ступенях в целом. Поэтому при подъеме пластовой  жидкости с большим содержанием воды, солей и парафинов применение насосов данного исполнения незначительно увеличивает наработку на отказ по фактору солеотложения.

       В наибольшей степени  преимущества рабочих колес из ПКМ  раскрываются в ступенях с направляющими  аппаратами производства ООО «Ижнефтепласт», имеющими аналогичные свойства по солеотложению и коррозии. 

        2.1.2 Направляющие аппараты 

       ООО «Ижнефтепласт» производит направляющие аппараты для  насосов, работающих в обводненных  скважинах, а также в скважинах  с интенсивным отложением солей и минералов.  

       

       Рисунок 4- Вид направляющего аппарата(ПКМ)  

       Конструктивные особенности  комбинированных направляющих аппаратов одно- и двухопорной конструкции 

       Комбинированный направляющий аппарат (см. рис.) состоит из металлического (чугун или сталь) стакана и проточной части из теплокислотостойких полимеров. Центральная втулка аппарата выполнена из высокопрочного чугуна. 

       Применяемые материалы 

Направляющие  аппараты для насосов обычного исполнения (О) изготавливаются из серого чугуна модифицированного ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений (СЧ с УДП). 

Направляющие  аппараты для насосов коррозионно-стойкого исполнения (К) изготавливаются методом порошковой металлургии из сплава ЖГр1Д15-1 или комбинированным способом (стакан из нержавеющей стали 40×13, центральная втулка из чугуна ЧВШГ, проточная часть из материала ЖКП). 

Направляющие  аппараты для насосов износостойкого исполнения (И) изготавливаются из чугуна ЧВШГ или комбинированным способом (стакан и центральная втулка из чугуна ЧВШГ, проточная часть из материала ЖКП). 

Направляющие  аппараты для насосов коррозионно-износостойкого (КИ) изготавливаются комбинированным  способом (стакан из нержавеющей стали, центральная втулка из чугуна ЧВШГ, проточная часть из материала ЖКП).

       Преимущества комбинированных  направляющих аппаратов:

       Высокая чистота  и низкая адгезия проточных каналов  обеспечивает низкое солеотложение;

       Снижение веса аппарата на 15…25% за счет применения ПКМ;

       Повышение КПД ЭЦН (в целом) за счет снижения шероховатости  поверхности проточных каналов. 
 
 

          2.2Ступени фирмы «РЕАМ-РТИ» 

 ООО «РЕАМ-РТИ» освоило изготовление ответственных  деталей для нефтегазового оборудования из суперконструкционных термопластов. Это – рабочие колеса центробежных нефтяных насосов, детали роторной части газовых сепараторов, колодки токоввода двигателей нефтяных насосов, нажимные шайбы соединительных муфт, направляющие аппараты с полимерным покрытием, шайбы колеса.

Суперконструкционные термопласты служат для замещения высококачественной стали и других металлов, что минимизирует износ и снижает уровень шума независимо от рабочего состояния. К ним относят материалы, сочетающие высокую теплостойкость с высокими механическими характеристиками, обладающие износостойкостью, высокими допустимыми нагрузками, стабильностью размеров, стойкостью к химическому воздействию в широком диапазоне температур (до 260 °С), низкое водопоглощение. 

Основными представителями суперконструкционных термопластов являются:

       -полифениленсульфид (PPS) – кристаллизующийся материал, получаемый путем полимеризации  нефтяных смол, в результате чего  бензольные кольца и атомы  серы образуют макромолекулы,  придающие материалу ряд нестандартных  свойств.

       PPS – один из самых теплостойких термопластов (допускается длительная эксплуатация до 240°С), он стоек к ударным нагрузкам, нетоксичен, химически стоек к различным смазочным материалам, автомобильному топливу, имеет высокую стойкость к растрескиванию, самозатухает без всяких добавок, имеет высокую стабильность размеров, обладает низким водопоглощением.

       -полиэфирэфиркетон  (РЕЕК) – линейный, ароматический,  частично кристаллический полимер,  который считается самым эффективным  термопластом.

       Преимущества работоспособности полимера: РЕЕК обладает низким коэффициентом трения и очень хорошей износостойкостью в широких областях давления нагрузки, скорости и температуры при различных значениях шероховатости соприкасающихся поверхностей. Материал имеет высокую стойкость по отношению к различным органическим и неорганическим жидкостям, в том числе при высоких температурах и высоком давлении. Исключительная комбинация прочности, ударной вязкости и трибологических свойств делают возможным изготовление деталей с длительным сроком службы. 

       ООО «РЕАМ-РТИ» работает с ведущими производителями суперконструкционных пластиков, такими как «Ticona», «Chevron Phillips Chemicals» выпускающими марки PPS, «Victrex», выпускающей PEEK, и другими.

       Использование суперконструкционных термопластов в ответственных деталях НГО предопределяет ряд преимуществ таких, как:

       - низкая плотность  и вследствие этого малая масса  изделий;

       - стойкость к коррозии;

       - стойкость к гидроабразивному  износу;

       - износостойкость;

       - низкая виброактивность  изделий;

       - стойкость к агрессивным средам;

       - низкий коэффициент  трения; способность работать при  наличии  «сухого» трения;

       - повышенная теплостойкость;

       - стабильность размеров 

       Основными изделиями  являются рабочие колеса центробежных нефтяных насосов серий “Монолит Стандарт” для глубин до 2000м, “Монолит Супер” и “РЕЕК Супер +” для глубин свыше 2000м. 

       ПОЛИМЕРНЫЕ ПОКРЫТИЯ 

       ООО «РЕАМ-РТИ» разрабатывает  и реализует следующие технологии нанесения полимерных покрытий на промысловое нефтегазовое оборудование:

       

Рисунок 5- Вид направляющего аппарата и рабочего колеса с покрытием (PPS) 

       Покрытие на основе полифениленсульфида (PPS) 

       Полифениленсульфид (PPS) – кристаллизирующийся линейный ароматический материал, получаемый путем полимеризации нефтяных смол, с образованиематомов серы. Такое сочетание обуславливает ряд уникальных свойств, выделяющих данный термопласт среди покрывных материалов, применяемых для защиты конструкций и изделий, работающих в условиях агрессивных сред. Такие свойства, как высокая длительная температура эксплуатации (до 300ºС), низкое водопоглощение, высокая адгезия, которая не уменьшается при длительной эксплуатации, исключительное сочетание высокой ударной вязкости и эластичности делают PPS наиболее приемлемым материалом для коррозионной защиты изделий, работающих в условиях отягощенной нефтедобычи (рисунок 5).

        

       На основе базового порошкового PSS (Ticona) РЕАМ-РТИ созданы  следующие композиции: 

        а) Антисолевое защитное покрытие.

       Предлагается антисолевое, антикоррозионное покрытие для защиты нефтяного добывающего (детали ЭЦН) оборудования для работы в условиях отягощенной нефтедобычи, т. е. при высоком газовом факторе, обводнении, длительном воздействии температуры до 300 °С, комплексном химическом воздействии агрессивных сред, массовом отложении солей и парафина на корпус и рабочие поверхности добывающего оборудования, выносе пластового флюида абразивных частиц горных пород. 

       Покрытие представляет собой совокупную композицию совместимых  функциональных полимеров с высокой  вязкостью полифениленсульфида (PPS) и тетрафторэтилена (PTFE). Наносится в виде дисперсии электростатическим методом с последующим отверждением нанесенного порошкового слоя покрытия в термопечи. Толщина однослойного покрытия – 40-100мкм. Покрытие обладает существенно большей долгосрочной теплостойкостью – 300ºС, более высокими протекторными свойствами, чем существующие системы покрытий на основе эпоксидных, полиэфирных, полиамидных (Рилсан) полимеров.Покрытие обладает более высокой адгезией, чем покрытия на основе фторопласта или органосилоксановые (кремнеорганические) покрытия. Покрытие предохраняет скважинное оборудование от отложения солей и парафина.  

б)Покрытие на основе PPS, включающее наполнитель до 25% повышающий твердость и абразивостойкость покрытия.

       Предлагается антизадирное химстойкое полимерное покрытие на основе наполненного жесткоцепного полимера – полифениленсульфида (PPS). Теплостойкость покрытия длительная – 300ºС. Двух-трехслойное покрытие наносится на внешнюю поверхность труб. Комплексная толщина покрытия до 250 мкм. 

        в)Покрытие на основе полиэфирэфиркетона (PEEK).

        К типичным  свойствам принадлежат высокая  продолжительная температура эксплуатации до 260°C, выделяющаяся прочность к истиранию, износостойкость и прочность на срез при этих высоких температурах, а также первоклассная стойкость против химикалий и радиации, невосприимчивость к износу покрытий, предполагающих применение различного смазочного материала. Разработаны композиции специально для способных к нагрузке покрытий с высоким износом и прочностью к истиранию и отличными свойствами антисхватывания и специально для способных к нагрузке покрытий с высокой износостойкостью и прочностью истирания. Покрытия на основе PEEK образуют отличный износостойкий слой к жестким сопряженным поверхностям из стали или керамики. Они являются самосмазывающимися, устойчивы для чистки и к износу. Покрытия на основе PEEK принадлежат к самым жестким термопластам на рынке. При температуре 260 °C они показывают более высокую прочность, чем PTFE (политетрафторэтилен) при комнатной температуре. Материал покрытий не растворяется во всех обычных растворителях. Превосходная стойкость против кислот, щелочей, углеводородов, солей и пара.

       Химическая стабильность лежит далеко выше соответствующих  величин многих экзотических металлов, включая высококачественную сталь и титан.

       Покрытия химически  инертны против воды и водяного пара под давлением и могут применяться без ухудшения прочности в течение 2500 часов при температуре 200°C и давлении пара 1.4 MPa. Абсорбция влажности в течение 24 часов лежит менее 0,1% от веса. Стабильные электрические свойства в очень широкой области температуры, области частоты и области влажности. Покрытия на основе PEEK – это новейшие материалы для покрытий с отличной износостойкостью и прочностью от царапин, которые позволяют многократно увеличивать срок службы деталей в сравнении с обычными полимерными покрытиями. Посредством использования PEEK-покрытий можно увеличить срок службы деталей от 50 до 200%.