Применение порошковой технологии для производства ступеней ЭЦНД
Гибкость технологии порошковой металлургии, возможность варьирования химического состава и структуры материалов, получение изделий сболее высокой точностью, чистотой поверхности и прочностью обеспечивает ее высокую конкурентоспособность по сравнению с известнымиметодами изготовления деталей для погружных насосов. Материал ПК90Д25, разработанный специально для рабочих органов насоса, является композиционным материалом, в состав которого входят азотосодержащая меднистая сталь и легированная бронза. Использование технологии инфильтрации позволило изготавливать абсолютно беспористые детали, обладающие высокими эксплуатационными характеристиками.
По конструкции порошковые рабочие органы изготавливаются только 2-опорными. Данная конструкция позволяет уменьшить осевые силы, оптимизировать нагрузку на опорные шайбы и резко уменьшить износ шайб, выполненных из карбонита (более износостойкого материала, чем текстолит). Состав карбонита при его разработке специально подбирался в соответствии с нашим техническим заданием как для работы с нирезистом, так и для работы с порошковым материалом. В исполнении с диспергирующими лопатками ступени выполнены по оригинальной схеме двойных центробежных. В этой схеме дополнительные лопасти, расположенные на ведущем диске рабочего колеса, обеспечивают повышение напора за счет увеличения центробежной скорости потока. Данная схема работы препятствует образованию застойных зон пластовой жидкости в полости между дисками направляющего аппарата и рабочего колеса и резко уменьшаетколичество абразива, попадающего в зазор между трущимися поверхностями ступиц колеса и аппарата. Конструкция дополнительных диспергирующих лопаток обеспечивает высокие диспергирующие свойства ступени и поэтому ее можно рекомендовать для скважин с высоким газовым фактором. За счет высокой размерной точности и виброгасящих свойств материала на порошковых ступенях практически отсутствует дисбаланс, что позволяет избежать аварий, связанных с расчленением и падением установок на забой из-за высоких вибраций. Так, например, дисбаланс рабочих колес, выполненных по традиционной литьевой технологии, находится на уровне 3,5-5гсм, порошковых - на уровне 0,5гсм. Высокая чистота поверхности полостей направляющих аппаратов и рабочих колес, наличие на поверхности прочно сцепленного слоя пиролизного углерода снижают возможность образования центров кристаллизации солей. Поэтому порошковые ступени эффективны при работе с высоким содержанием солей.
Компанией «Борец» разработана технология нанесения на ступени специального покрытия из наполненных модернизированных полимеров. Данное покрытие обладает повышенными антиадгезионными свойствами к солям и высокой стойкостью к абразивному износу. Максимальная рабочая температура данного покрытия - 150°С.Еще одна характерная особенность порошковых материалов: за счет отсутствия фазовых и структурных переходов в материале порошковые детали не претерпевают изменений в размерах и прочности в температурном диапазоне от минус 70°С до плюс 250°С. Использование технологии порошковой металлургии для производства ответственных деталей погружных центробежных насосов является инновационным проектом компании «Борец». Поэтому все разработки защищены патентами. Основные преимущества порошковых ступеней особенно проявляются в низкопроизводительных насосах. Массовое изготовление традиционными методами литья низкопроизводительных ступеней ограничено его технологическими возможностями, связанными с малым сечением проточных полостей, тем не менее при изготовлении литьем ступеней на оптимальную производительность 20 м3/сут и менее насосы имеют очень низкие технические параметры из-за малого сечения проточных каналов, которые к тому же и быстро забиваются. В этом секторе приоритет порошковых ступеней неоспорим из-за лучшей чистоты поверхностей и почти идеальной сбалансированности.
Использование низкопроизводительных «порошковых» насосов компании «Борец» позволяет решить следующие задачи:
• переход основных месторождений в позднюю стадию разработки, что характеризуется их истощением и большой обводненностью;
• ввод в эксплуатацию большого количества низкодебетных скважин из консервации или простаивающих;
• повышение возможностей добычи скважин на глубинах более 2000м за счет замены штанговых насосов центробежными.
В настоящее время компанией "Борец" изготавливаются «порошковые» насосы:
В габарите 5 с номинальными подачами 15м3, 20м3, 25м3, 35м3, 50м3, 60м3, 80м3 и напорами от 600 до 3500м.
В габарите 5А с номинальными подачами 25м3, 35м3, 200м3 и напорами от 600 до 3500м.
Порошковые материалы хорошо сочетаются с литыми из нирезиста. Как показывает опыт использования порошковых направляющих аппаратов 5-50, они могут быть использованы в качестве ремонтных, особенно учитывая более низкую стоимость порошковых материалов по сравнению с нирезистом. Данный положительный опыт может быть расширен на номенклатуру ступеней вплоть до производительности 320м3.