ПЛУНЖЕР ПОГРУЖНОГО ШТАНГОВОГО НАСОСА

Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности к погружным штанговым насосам, и может быть использована в добыче нефти и нефтяных жидкостей из скважин.
Известен плунжер погружного штангового насоса, содержащий полый стержень из конструкционной стали с нанесенным на его наружную поверхность износостойким покрытием из азотируемого материала с последующим упрочнением покрытия посредством азотирования (Патент РФ №2122103, Е 21 В 17/00, 1998 г.).
Несмотря на повышение износостойкости покрытия наружной поверхности плунжера, азотирование не обеспечивает его коррозионной стойкости. Недостаточная коррозионная стойкость значительно снижает ресурс работы штанговых насосов, работающих в агрессивной среде.
Задачей, на решение которой направлено заявленное решение, является повышение гарантированного ресурса эксплуатации плунжера, за счет формирования на его поверхности защитного слоя с требуемым уровнем прочностных и коррозийных свойств.
Задача решается тем, что в плунжере погружного штангового насоса, содержащем полый стержень из конструкционной стали с нанесенным на его наружную поверхность твердым износостойким покрытием, покрытие выполнено в виде слоя напыленного высокоскоростным газопламенным методом порошка сплава, включающего никель, хром, бор, кремний и углерод, или железо, никель, хром, бор, кремний и углерод, или железо, никель хром, молибден, кремний и углерод. Кроме того, сплав может содержать легирующие добавки, например вольфрам.
Нанесение покрытия на поверхность плунжера высокоскоростным газопламенным методом позволяет существенно повысить адгезионные характеристики покрытия, а также произвести покрытие корпуса при низкой
температуре без оплавления, что исключает внесение внутренних напряжений в корпус плунжера. Относительно низкая температура газовой струи и отсутствие свободного кислорода обеспечивает низкое содержание оксидов в покрытии, что способствует повышению его коррозионной стойкости.
Кроме того, нанесение покрытия высокоскоростным газопламенным методом существенно снижает пористость покрытия, что также способствует увеличению его коррозионной стойкости, за счет снижения возможности образования подпленочной коррозии.
Выполнение покрытия в виде напыленного слоя сплава, включающего или никель, хром, бор, кремний и углерод, или железо, никель, хром, бор, кремний и углерод, или железо, никель хром, молибден, кремний и углерод, обеспечивает формирование на наружной поверхности корпуса плунжера защитного слоя с требуемым уровнем прочностных и коррозионных свойств, повышая гарантированный ресурс его эксплуатации в составе погружных установок для добычи нефти. Поскольку покрытие наносится без оплавления, становится возможным замена в составе сплава части никеля на железо, что повышает экономичность покрытия. Предлагаемое покрытие защищает наружную поверхность корпуса плунжера от коррозии при работе в очень агрессивной среде и, кроме того, обладая высокой твердостью, эластичностью и плотностью покрытия (99,5%), хорошо противостоит истиранию и растрескиванию.
Добавление в сплав легирующих добавок, например вольфрама способствует еще большему повышению коррозионной стойкости покрытия.
На чертеже представлен общий вид плунжера погружного штангового насоса.
Плунжер в виде полого стержня 1 изготовлен из конструкционной или низкоуглеродистой стали. На стержень 1 нанесен слой износо и коррозионно-стойкого покрытия 2. Слой 2 нанесен методом высокоскоростного газопламенного напыления порошка сплава, включающего следующие
компоненты: или никель, хром, бор, кремний и углерод, или железо, никель хром, бор, кремний и углерод, или железо, никель хром, молибден, кремний и углерод. Возможно дополнительное включение в состав наносимого сплава легирующих элементов, таких как, например, вольфрам.
При работе плунжера в скважине защитный слой предохраняет его наружную поверхность от коррозии, возникающей в результате взаимодействия с агрессивной средой. Кроме того, этот защитный слой, обладая высокими адгезионными характеристиками, предохраняет наружную поверхность плунжера от абразивного истирания в тяжелых условиях скважинного бурения.