КОРПУСНАЯ ДЕТАЛЬ УСТАНОВКИ ПОГРУЖНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Полезная модель относится к гидромашиностроению и может быть использована для защиты корпусных деталей насосных агрегатов, предназначенных для подъема пластовой жидкости из скважин с осложненными условиями.
Установка погружного центробежного насоса, предназначенная для эксплуатации нефтяных скважин, работает на большой глубине в жидкостях, содержащих агрессивные пластовые воды с растворенными в них солями, газы и механические примеси, которые разрушающе воздействуют на корпусные детали. Кроме того, при спуске погружного центробежного насоса для добычи нефти в скважину, бычно наклонно-направленную или искривленную, происходит истирание защитных покрытий корпусных деталей насоса. В результате незащищенные участки корпусных деталей разрушаются из-за коррозии металла под воздействием пластовой жидкости с содержащимися в ней
сероводородом, углекислым газом и хлоридами. Это особенно опасно для электродвигателей и гидрозащит, так как коррозия их корпусов полностью выводит узел из строя и, соответственно, снижает надежность и сокращает срок службы насосной установки.
Известно выполнение части корпуса насосной установки для добычи нефти в виде плунжера погружного штангового насоса, содержащего цилиндрическую трубу из конструкционной стали с нанесенным на ее наружную поверхность покрытием из азотированного материала (см., например, описание патента RU 2122103, Е21В 17/00 от 20.11.1998).
Указанное выполнение части корпуса повышает износостойкость ее наружной поверхности. Однако это покрытие не защищает корпус погружного насоса от сквозной коррозии, а следовательно, не обеспечивает надежную работу насосной установки в агрессивной среде.
В качестве прототипа выбран корпус погружной насосной установки для добычи нефти, состоящий из цилиндрической стальной основы с нанесенным на ее наружную поверхность защитным материалом (см. описание патента RU 2293171 C1, E21B 17/00 от 28.07.2005).
Недостатком прототипа является низкая адгезия защитного коррозионностойкого материала к основному металлу корпуса и отсутствие стабильности его коррозионных свойств, вследствие неизбежной окисляемости части порошков, составляющих напыляемый слой, и неоднородности их гранулометрического состава. Указанные недостатки не обеспечивают надежной защиты корпусных деталей
погружной насосной установки при ее работе в скважинных условиях, как от сквозной коррозии, так и от коррозии участков корпуса механически поврежденных при спуско-подъемных операциях.
Задачей предложенного технического решения является повышение надежности защиты корпусных деталей погружного центробежного насоса для добычи нефти от коррозиийного воздействия пластовой жидкости, содержащей сероводород, углекислый газ и хлориды.
Поставленная задача решена за счет создания корпусной детали установки погружного центробежного насоса, защитное покрытие которого обладает высокой адгезией к маталлу корпуса и имеет меньшую пористость защитного слоя. Это обеспечивает стабильность коррозионных свойств покрытия, повышает надежность защиты, что, в свою очередь, приводит к значительному повышению надежности и долговечности работы погружного центробежного насоса в скважинных условиях.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в корпусной детали установки погружного центробежного насоса для добычи нефти, содержащей цилиндрическую стальную основу корпуса, имеющую на наружной поверхности защитное покрытие, согласно полезной модели, защитное покрытие выполнено из последовательно нанесенных на основу корпуса, подслоя из материала, обладающего повышенной адгезией к металлу основы корпуса, слоя из
коррозионностойкого металлического покрытия и слоя из полимерного материала с высокой проникающей способностью, при этом:
- подслой выполнен из нихрома,
- слой из коррозионностойкого металлического покрытия выполнен из материала на основе железа, например, стали 12Х18Н10 или из материала на основе никеля, например, сплава К- монель,
- в качестве полимерного покрытия использованы композиты на основе эпоксидных смол, или на основе кремнеорганических соединений, или на основе фторполимеров.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлен продольный разрез корпусной детали установки погружного центробежного насоса для добычи нефти.
Корпусная деталь состоит из цилиндрической стальной основы 1, на которую нанесен подслой 2 из материала, обладающего повышенной адгезией к стали основы (например, нихром). Далее на подслой 2 нанесен слой, представляющий собой коррозионностойкое металлическое покрытие 3. Снаружи корпусная деталь защищена слоем 4 из полимерного материала.
Коррозионностойкое металлическое покрытие 3 выполнено на основе железа, например, стали типа 12Х18Н10 или никеля, например, сплава К-монель. При этом обеспечивается повышенная адгезия подслоя 2 и к металлу основы 1 корпуса и к коррозионностойкому металлическому покрытию 3.
Подслой 2 и коррозионностойкое металлическое покрытие 3 могут быть нанесены на основу корпуса 1 газотермическим методом, в том числе, методом электродуговой металлизации, а также в сверхзвуковом режиме с использованием защитных газов или очищенного сжатого воздуха.
В качестве исходного материала для нанесения подслоя 2 и коррозионностойкого металлического покрытия 3 используются цельнотянутая или порошковая проволока или шнуры с порошковым наполнителем.
Снаружи корпусная деталь покрыта методом пропитки защитным слоем 4 из полимерного материала, обладающим высокой проникающей способностью и обеспечивающим полное закрытие пор и трещин в коррозионностойком металлическом покрытии 3.
Защитный слой 4 состоит из композитов на основе эпоксидных смол, или на основе кремнеорганических соединений, или на основе фторполимеров и предохраняет металлическое покрытие 3 от воздействия сероводорода, углекислого газа и хлоридов.
Общая толщина покрытия составляет от 50 до 500 мкм.
Полученное таким образом покрытие корпусной детали установки погружного центробежного насоса для добычи нефти имеет твердость не менее 35 HRC.
В таблице представлены результаты испытаний корпусной детали, выполненной с покрытием в соответствии с прототипом, и корпусной
2
детали, выполненной в соответствии с полезной моделью. Испытания были проведены в хлоридной сероводородсодержащей (6 г/л HS) среде и показали значительное улучшенные характеристики по скорости коррозии и коррозионной стойкости предлагаемой корпусной детали.
Таблица
№
Тип покрытия
Скорость коррозии, мм/год
Коррозионная стойкость, балл
1
Корпусная деталь с предлагаемым покрытием
0,001
1-2
2
Корпусная деталь, выполненная с покрытием по прототипу
1,413
8