Поршень бурового насоса

Изобретение относится к нефтепромысловой технике, в частности к буровым поршневым насосам, и может быть использовано в буровых поршневых гидравлических устройствах с возвратно-поступательным движением при перекачивании жидкостей, вызывающих абразивный износ.
Известен поршень бурового насоса, содержащий корпус поршня, уплотнительные манжеты из полиуретанового эластомера, снабженные абразивозачищающей кромкой на внешней уплотняющей поверхности (RU, патент, №2109189, МПК F16J 1/00, F04B 5/00, опубл. 20.04.98).
Известен поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник, выполненный с пазами, в которых размещена уплотнительная эластичная манжета, последняя выполнена с торцевыми уплотнительными элементами, один из которых размещен в проточке металлического сердечника, при этом наружная поверхность уплотнительной манжеты армирована слоем эластичного материала на основе фтористого каучука (RU 39921 U, МКл F16J 1⎜00, F04B 5⎜00, 2004).
Поршни, изготовленные по предлагаемой схеме более долговечны по сравнению с поршнями, содержащими в качестве уплотняющего элемента манжету на основе резины. Однако существенным недостатком таких поршней является большая масса конструкции, поскольку эластичный уплотняющий элемент, выполненный из полиуретана или фторсодержащего полимера наносится непосредственно на металлическую часть штока. Это вызывает повышенный износ уплотнительной манжеты и преждевременную потерю герметичности.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является классический поршень бурового насоса УНБ-600 (Николич А.С. Поршневые буровые насосы. М., Недра, 1973).
Срок службы известного поршня бурового насоса УНБ-600 небольшой, около 350 часов, что связано с трением уплотнительной манжеты, выполненной из маслобензостойкой резины, при возвратно-поступательном движении по цилиндровой втулке насоса в условиях агрессивных сред и повышенного абразивного износа. Это вызывает значительный нагрев и быстрое разрушение трущихся деталей поршня бурового насоса.
Кратковременная потеря герметичности манжеты позволяет раствору, содержащему абразивные частицы проникнуть в зону контакта поверхностей манжеты и цилиндрической втулки, что вызывает износ. Износ цилиндровой втулки вызывает увеличение уплотняемого зазора, снижая тем самым ресурс манжеты поршня.
Задачей данной полезной модели является усовершенствование классической модели поршня УНБ-600. Технический результат, который будет достигнут от использования данной модели, заключается в повышении срока службы поршня. Технический результат достигается тем, что поршень бурового насоса выполнен из композитных материалов.
Полезная модель поясняется чертежом, где изображен общий вид поршня бурового насоса в разрезе. Поршень бурового насоса состоит из:
• тела 1, выполненного из полиуретана марки АДВ-13-1 с твердостью по Шору Д 85±5 единиц, армированного свободно-ориентированным углеродным волокном для придания дополнительной конструкционной прочности;
• манжеты 2, выполненной из полиуретана с твердостью по Шору Д 70±5 единиц марки АДВ-13-2;
• стопорного кольца 3, выполненного из качественной углеродистой конструкционной стали марки 45.
Реализация полезной модели и последующая работа предлагаемого поршня осуществляется следующим образом: поршень совершает возвратно-поступательные движения по внутренней поверхности цилиндровой втулки, нагнетая буровой раствор в трубы; при этом манжета деформируется в осевом и радиальном направлении.
Использование предложенных поршней буровых насосов осуществлено на производственной базе ЗАО «Опытный завод «НЕФТЕГАЗМАШ» где была изготовлена и испытана в сравнении с существующими аналогами опытная партия композитных поршней для буровых насосов. Опытная партия насосов с новыми композитными поршнями, изготовленными по предложенной схеме, была передана для эксплуатационных испытаний на действующие буровые установки в Западно-Сибирский филиал ООО «Буровая компания «Евразия», Тюменская обл., ХМАО-Югра, г. Когалым. Результаты эксплуатационных испытаний показали увеличение срока службы разработанных композитных поршней буровых насосов до 1050 часов, что в 3 раза превышает аналогичный показатель поршней буровых насосов традиционных известных конструкций. Увеличение срока службы происходит из-за: возрастания показателя сопротивления многократному сжатию на 25%; возрастания стойкости к многократному растяжению в 2,2 раза; снижения показателя истирания по Грасселю на 46%.