РОТОР ВИНТОВОГО ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к технике бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к винтовым забойным двигателям.
Ротор винтового забойного двигателя обычно изготавливается из стального стержня, на котором нарезаны винтовые зубья. Стальной статор внутри имеет привулканизированную резиновую обкладку с винтовыми зубьями, число которых на единицу больше числа зубьев ротора (см. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин: Учебник для нач. проф. образования - .: Издательский центр «Академия», 2004 г., стр.227-228).
При работе буровой раствор (обычно смесь воды и/или масла, глины и некоторых химических веществ) нагнетается по длине двигателя между ротором и статором, вызывая вращение ротора. Твердые частицы бурового раствора изнашивают поверхность ротора, а водное окружение и химически активные вещества способствуют коррозии. Износ и коррозия приводят к разрушению уплотнения между ротором и статором и ухудшают работу двигателя, резко снижая сроки его эксплуатации.
Для защиты поверхности ротора от коррозии, на нее наносят износостойкое коррозионностойкое покрытие, например напыляют высокоскоростным методом слой карбида вольфрама на связке кобальт-хром(Патент РФ №56447, публ. 2006 г.).
В известном решении использование карбида вольфрама, обладающего высокой твердостью, превышающей твердость абразивных частиц, позволяет обеспечить желательную стойкость покрытия к абразивному износу. Для образования матрицы связки покрытия используется сплав кобальта с хромом, обеспечивающий покрытию коррозионную стойкость.
Вместе с тем, в условиях эксплуатации роторов в особо агрессивных средах, содержащих растворы кислот в высоких концентрациях, требуется еще большая антикоррозионная защита поверхности ротора при сохранении заданной устойчивости к абразивному износу.
Техническим результатом, на решение которого направлена полезная модель, является увеличение ресурса работы винтового забойного двигателя в условиях действия особо агрессивных сред, за счет покрытия его наружной поверхности материалом высокой твердости с высоким уровнем антикоррозионных свойств.
Технический результат достигается тем, что в роторе винтового забойного двигателя, имеющим форму спирального винта и выполненным с коррозионно-стойким износостойким покрытием, нанесенным на наружную поверхность ротора высокоскоростным методом напыления, материалом покрытия является карбид хрома на связке из сплава никель-хром при массовом содержании карбида хрома от 55 до 78%.
Использование в качестве материала для защитного покрытия карбида хрома на никель-хромой связке позволяет, за счет высокого содержания хрома, создать слой повышенной твердости, обеспечивающего коррозионную стойкость даже в условиях особо агрессивных сред. Антикоррозионные свойства покрытия увеличиваются еще и благодаря сочетанию выбранного материала и метода его нанесения на поверхность - высокоскоростного напыления, при котором из-за низкой температуры газовой струи и отсутствия свободного кислорода обеспечивается низкое содержание оксидов в покрытии.
Массовое соотношение карбида к материалу связки определено из условий одновременного обеспечения заданной микротвердости и изностойкости покрытия. Содержание карбида хрома в материале покрытия менее чем 55% не обеспечит покрытию заданной твердости, что резко
снизит его устойчивость к абразивному истиранию, а содержание карбида хрома свыше 78% приведет к повышенной хрупкости покрытия и, следовательно, снижению его изностойкости.
3
2
3
2
Ротор винтового забойного двигателя имеет форму спирального винта и снаружи покрыт слоем керамического материала CrC/NiCr (карбид хрома на связке никель-хром). Слой выполнен посредством нанесения на поверхность ротора методом высокоскоростного напыления порошка СrС/NiCr, каждая из частиц которого содержит твердые частицы карбида хрома, диспергированные в материале связки, при этом массовое содержание карбида хрома в материале покрытия составляет от 55 до 78%. Благодаря высокоскоростному напылению покрытие равномерно нанесено на поверхность ротора и обладает высокой адгезией к материалу ротора и высокой плотностью.
Во время работы винтового забойного двигателя, когда буровой раствор перемещается по всей длине двигателя в пространстве между ротором и статором, покрытие на основе карбида хрома на никель-хромовой связке, нанесенное на поверхность ротора, надежно защищает его от быстрого изнашивания и коррозии.
Предлагаемое решение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики ротора, продлевая его срок службы и сокращая затраты на восстановление покрытия.