Рабочая ступень погружного электроцентробежного насоса для добычи нефти в скважинах с повышенным содержанием растворимых солей

Полезная модель относится к насосостроению и может быть использована в погружных центробежных многоступенчатых насосах (далее - ЭЦН) для подъема жидкости из нефтяных скважин с повышенным содержанием растворимых солей.
Одним из осложняющих факторов современной механизированной добычи нефти при помощи электроцентробежных насосов является отложение солей на деталях ЭЦН. Основными факторами, которые приводят к выпадению солей на деталях ЭЦН, служат:
химический состав добываемой пластовой жидкости, наличие в ней растворенных солей;
определенные термобарические условия (высокая температура и давление);
конструктивные особенности деталей и узлов, шероховатость поверхности.
Из-за обильного отложения солей забиваются проточные каналы направляющих аппаратов и рабочих колес, это приводит к снижению производительности погружного насоса, вплоть до отказа ЭЦН.
Из существующего уровня техники известен способ изготовления рабочего органа ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса для добычи нефти (патент RU 52128 U1, опубликован 03.10.2006), заключающийся в том, что внутренняя поверхность корпуса, поверхности направляющего аппарата и рабочего колеса снабжены покрытием из полимерного гидрофобного материала, а втулка выполнена из металлоорганического композитного материала.
Известен способ изготовления рабочего органа ступени погружного многоступенчатого центробежного насоса для добычи нефти, описанный в патенте на изобретение RU 2382908 С1 (F04D 13/10, F04D 7/04, опубликован 02.27.2010), согласно которому на поверхность рабочего органа наносят полимерное покрытие, обеспечивающее, по меньшей мере, снижение солеотложения на указанной поверхности. При этом перед нанесением покрытия соответствующую поверхность рабочего органа подвергают химико-термической обработке, обеспечивающей предотвращение коррозии поверхности при непосредственном контакте поверхности рабочего органа с перекачиваемой средой.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является деталь погружного центробежного насоса для добычи нефти (патент на полезную модель RU 106689 U1, F04D 29/02, опубликованный 20.07.2011), имеющая полимерное, антисолевое покрытие, в состав которого введена упрочняющая добавка в количестве 0,1-20,0 об.%, в виде частиц карбидной или оксидной керамики с твердостью по Моосу более 7 баллов и размером 0,15÷20,0 мкм.
Недостатками указанных выше аналогов, является то, что направляющие аппараты и рабочие колеса полностью покрываются полимерным материалом. В связи с тем, что покрытие на наружной поверхности направляющих аппаратов имеет неравномерную толщину, точность сопряжения между собой и корпусом ЭЦН снижается, вследствие чего возможен эффект подклинивания вала ЭЦН, что отрицательно сказывается на надежности насоса. Также при сборке наличие на присоединительных поверхностях направляющих аппаратов защитного покрытия непостоянной толщины требует увеличение поля допуска на изготовление этих поверхностей, что приведет к увеличению зазора между направляющими аппаратами, а, следовательно, к увеличению перетоков в насосе, в результате чего снижается КПД насоса.
Таким образом, задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в усовершенствовании наносимого защитного слоя с целью повышения надежности ЭЦН.
Данная задача решается за счет того, что гидрофобное покрытие из порошковой эпоксидной краски с помощью последующей после окрашивания механической обработки посадочных поверхностей остается нанесенным лишь на внутренние поверхности проточных каналов направляющих аппаратов и рабочих колес рабочих ступеней ЭЦН, что приводит к повышению точности сопряжения рабочих ступеней с другими деталями ЭЦН. Повышение точности сопряжения рабочих ступеней с другими деталями ЭЦН приведет к повышению надежности ЭЦН.
Применение порошкового эпоксидного покрытия обусловлено его противокоррозионными, гидрофобными и антифрикционными свойствами. Применение данного покрытия снижает вероятность отложения солей в указанных каналах. Как следствие, полученная гладкая поверхность снижает гидравлическое сопротивление в проточных каналах, тем самым способствует увеличению КПД насоса.
Осуществление полезной модели достигается за счет нанесения покрытия на заготовку направляющего аппарата и рабочего колеса с последующей механической обработкой всех поверхностей, кроме проточных каналов. В качестве заготовок направляющего аппарата и рабочего колеса служат отливки, выполненные из чугуна марки «Нирезист».
Реализация технического результата осуществляется в несколько этапов:
подготовка поверхности заготовок (отливок) рабочего колеса или направляющего аппарата путем дробеструйной обработки с целью удалить оксидную пленку и получить «рваную» поверхность;
нанесения на поверхности внутренних каналов грунта (праймера) для обеспечения требуемой адгезии покрытия;
нанесения на поверхности внутренних каналов порошковой эпоксидной краски трибостатическим способом. Трибостатический способ позволят наносить равномерное покрытие на сложные поверхности, какими являются проточные каналы рабочей ступени;
процесс отверждения краски в печах при температуре 200°С;
токарная обработка наружных поверхностей рабочего колеса и направляющего аппарата;
установка в канавках рабочего колеса текстолитовых шайб.
Техническим результатом является совершенствование защитного слоя рабочей ступени, повышение точности сопряжения рабочей ступени с другими деталями ЭЦН, что приводит к повышению надежности работы ЭЦН.