Комбинированная износостойкая вставка окон выгрузки твёрдой фракции шлама бурового раствора шнековых центрифуг

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в шнековых центрифугах.
В бурении применяются осадительные шнековые центрифуги с непрерывной выгрузкой твердой фракции шлама бурового раствора, принцип работы которых заключатся в осаждении твердой фракции шлама на стенках вращающегося ротора, с последующей его подачей шнеком на металлические вставки окон выгрузки центрифуги. Подобным образом работают большинство центрифуг отечественного и импортного производства, например, центрифуги известных фирм «М-I SWACO», «Kem Тrоn», «Derrick», «Alfa Laval» и др. Недостатками всех вышеуказанных центрифуг является относительно быстрый износ металлических вставок материалов окон выгрузки вследствие их истираемости абразивными материалами, содержащимися в твердой фракции шлама бурового раствора.
В качестве прототипа выбрана вставка окон выгрузки центрифуги фирмы Derrick DE 1000 (см. Документ №DER 01120, Руководство по эксплуатации и обслуживанию центрифуги Derrick DE 1000, с. 4, раздел «Транспортер», 2007 г.). Недостатком известных вставок является необходимость применения металлического основания из износостойких сплавов с высоким содержанием легирующих элементов и их быстрый износ вследствие истираемости абразивными материалами, содержащимися в твердой фракции шлама бурового раствора.
Целями предлагаемой полезной модели являются:
устранение отмеченных недостатков;
увеличение сроков эксплуатации вставок центрифуг.
Поставленные цели достигаются тем, что, в отличие от известного решения, комбинированная износостойкая вставка состоит из двух частей: металлического основания (позиция 1 фиг. 1) коррозионностойкой стали и износостойкой керамической накладки (позиция 2 фиг. 1) из корунда, прикрепленной к основанию механически, клеевым способом или при помощи пайки. При этом, керамическая накладка повторяет геометрическую форму металлического основания или приближается к форме защищаемой поверхности (позиция 2 фиг. 1).
Фиг. 1 иллюстрируют суть решения предлагаемой полезной модели на примере вставки для центрифуги фирмы Derrick.
На Фиг. 1 показана износостойкая керамическая накладка, выполненная из совокупности отдельных керамических пластинок, обеспечивающих геометрическую форму накладки, близкую к форме защищаемой поверхности металлического основания 1.
Техническое решение осуществляют следующим образом:
изготавливают металлическое основание вставки из коррозионностойкой стали. При помощи специальной оснастки из корунда изготавливают отдельные пластинки, совокупность соединения которых между собой обеспечивает геометрическую форму накладки, близкую к геометрической форме защищаемой поверхности. Проводят пескоструйную обработку металлической поверхности основания вставки и пластинок накладки, их обезжиривание, после чего прикрепляют пластинки износостойкой керамической накладки к металлическому основанию. При этом суммарная толщина металлического основания и пластинки износостойкой керамической накладки соответствует размеру толщины вставки центрифуги, выполненной из износостойкого сплава.
Техническое решение было реализовано на центрифуге фирмы Derrick DE 1000, предназначенной для осаждения и выгрузки твердой фракции шлама бурового раствора. Металлическое основание вставки изготавливалась из коррозионностойкой стали марки Ст.14Х17Н2, толщиной 3,6 мм. Из керамической износостойкой корундовой пластины марки ВК94-1, толщиной 3 мм, вырезали отдельные пластинки заданного размера, которые при помощи клеевого состава на основе эпоксидной смолы «Бельзона» наклеивали встык друг другу на основание вставки. При этом суммарная толщина металлического основания вставки и износостойкой накладки составила 6,6 мм, что соответствовало толщине вставки фирмы Derrick.
Проведенные испытания (декабрь 2018 г. -июнь 2020 г.) заявляемого технического решения на центрифуге фирмы Derrick DE 1000 зав. №CF002145 на Западно-Салымском месторождении, куст №113, скважина №55029, ЗАО «Сибирская Сервисная Компания, в реальных условиях работы по бурению нефтяной скважины показали, что предлагаемое решение обеспечивает ресурс работы комбинированных вставок не менее 3000 часов (после 3000 часов испытания были прекращены без существенного повреждения корундовой защитной накладки), что, как минимум, в два раза превышает наработку вставок фирмы Derrick.
Сравнительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом и другими решениями в данной области техники показывает, что на существующем уровне технического развития изложенная в патентной формуле совокупность признаков неизвестна и соответствует критерию новизны и изобретательского уровня изобретения.
При реализации заявляемой полезной модели используются известные в настоящее время материалы и оборудование, что свидетельствует о соответствии предлагаемого решения критерию «промышленная применимость».
Использование полезной модели позволяет:
получить комбинированные износостойкие вставки окон выгрузки шнековых центрифуг, увеличивающие не менее, чем в два раза сроки эксплуатации вставок до их замены.