[go: up one dir, main page]

WO2008069702A2 - Working member of a bore hole multistage pump (variants) - Google Patents

Working member of a bore hole multistage pump (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2008069702A2
WO2008069702A2 PCT/RU2007/000686 RU2007000686W WO2008069702A2 WO 2008069702 A2 WO2008069702 A2 WO 2008069702A2 RU 2007000686 W RU2007000686 W RU 2007000686W WO 2008069702 A2 WO2008069702 A2 WO 2008069702A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating
working body
body according
ceramic coating
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2007/000686
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2008069702A3 (en
Inventor
Alexandr Georgievich Chuyko
Kirill Alexandrovich Chuyko
Anastasia Aleksandrovna Chuyko
Fyarit Fatikhovich Kuzyaev
Andrey Yuryevich Shvetsov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2008069702A2 publication Critical patent/WO2008069702A2/ru
Publication of WO2008069702A3 publication Critical patent/WO2008069702A3/ru
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F04D1/063—Multi-stage pumps of the vertically split casing type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31—Layer deposition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/11—Iron
    • F05D2300/111—Cast iron
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/17—Alloys
    • F05D2300/171—Steel alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/17—Alloys
    • F05D2300/173—Aluminium alloys, e.g. AlCuMgPb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/21—Oxide ceramics
    • F05D2300/2112—Aluminium oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/611—Coating

Definitions

  • the invention relates to devices for the extraction of oil and oil fluids from wells, mainly to multistage centrifugal and centrifugal-vortex pumps for producing reservoir fluid and working in the reservoir pressure maintenance system.
  • the working body of a submersible multistage pump includes an impeller containing a driving and driven disks with blades placed between them, and a guiding apparatus with shaped blades.
  • oil In its chemical composition, oil is prone to the formation of emulsions, since it contains active asphaltene emulsifiers and resins.
  • the formation of emulsions is facilitated by clay and sand brought from the surface or from the formation. Since the viscosity and stability of the emulsion depend on the dispersion of water-oil mixtures, and the ESP is one of the best dispersants, an emulsion is formed during the passage of the liquid through the impellers, the viscosity of which can increase by a factor of ten compared to pure oil. The increase in viscosity negatively affects the performance of the ESP.
  • the working body (stage) of a submersible multi-stage pump comprises an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • all the elements of the working body are made of aluminum alloy or of steel or cast iron coated on a steel or cast-iron surface, an aluminum-based coating, with an Al 2 O 3 ceramic coating of at least two layers formed on all the elements.
  • the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • - the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
  • the pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
  • the working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the impeller is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating Al 2 is formed on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades.
  • O 3 of at least two layers. Besides:
  • first - lower barrier layer of ceramic Al 2 O 3 coatings have a thickness of 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • - the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
  • the pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
  • the working body of a submersible multistage pump contains an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating is formed on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades.
  • Al 2 O 3 from at least two layers. Besides:
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns;
  • the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 Oz is in the range from 2 to 50%;
  • the pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
  • the working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • all the elements of the working body are made of aluminum alloy or steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, while at the steps a ceramic coating Al 2 O 3 of at least two layers is formed, and a ceramic coating is applied polymer coating with high release ability.
  • - first - the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • - the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
  • - pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 MKM or more;
  • the polymer coating is a teflon coating.
  • the working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the impeller is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating Al 2 is formed on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades. Oz of at least two layers, and a polymer coating with high release ability is applied to the ceramic coating. Besides:
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 Oz has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • the total thickness of the ceramic coating Al 2 Cb is in the range from 2 to 1000 microns;
  • the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 Oz is in the range from 2 to 50%;
  • - pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 MKM or more;
  • the polymer coating is a teflon coating.
  • the step (working body) of a multi-stage submersible pump contains an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating is formed on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades.
  • Al 2 Oz from at least two layers, and a polymer coating with high release ability is applied to the ceramic coating. Besides:
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 Oz has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns;
  • - pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more; Teflon coating is used as a polymer coating.
  • FIG. l shows the working body of a submersible multistage pump, in Fig.2 - the impeller of a submersible multistage pump, in Fig.Z - the guide apparatus of a submersible multistage pump.
  • the lower disk guide device The working bodies can be made of aluminum alloy (the best option), steel or cast iron. In the case of working bodies made of steel or cast iron, their surface is pre-coated with an aluminum alloy (or pure aluminum) due to poor adhesion of the ceramic coating to steel and cast iron.
  • the bottom layer of the protective ceramic coating Al 2 O 3 (the protective coating is indicated by pos. 9, 13 in FIGS. 2 and 3) due to its ultra-high density and exceptional corrosion resistance reliably protects the flow part of the working body from corrosion, in particular from exposure to hydrogen sulfide.
  • the second main working coating layer with a thickness of 2 to 1000 microns has a very high hardness and strength. Moreover, as it deepens into the working layer of the coating, its hardness increases. Its hardness reaches up to 2500 Vickers units. This hardness coating is second only to diamond.
  • Ceramic coating Al 2 O 3 has a very high hydroabrasive wear resistance. It is a dielectric and breakdown voltage is directly proportional to the thickness of the coating. Al 2 O 3 coating has a very high corrosion resistance. After grinding the coating, its surface has a very low adhesive ability and a low coefficient of friction. This coating has a very high erosion resistance. The coating has high heat resistance (about 1000 0 C).
  • the thickness of the working layer of the ceramic coating is dictated on the one hand by the required resource for wear resistance, and on the other hand, by economic feasibility. The greater the wear resistance of the coating is required, the larger the coating thickness is selected. For a purely corrosion-resistant design, the minimum coating thickness is selected. If it becomes necessary to apply a coating polymer coating, the thickness of the working layer of the ceramic coating is selected in order to ensure high adhesion of the polymer coating.
  • an increased coating thickness is selected (dielectric properties increase).
  • the smallest porosity of the working layer of the coating and the smallest pore size are selected during the formation of coatings that are corrosion-resistant and wear-resistant, as well as for coatings resistant to scaling.
  • the increased porosity of the working layer of the coating is selected for working bodies resistant to asphalt-resin-paraffin deposits.
  • a polymer coating having a very high release ability for example, Teflon
  • the increased porosity of the coating, as well as the increased pore size provides high adhesion of the polymer coating to the main working layer of Al 2 O 3 .
  • the wear resistance of the ceramic coating with increased porosity is reduced.
  • the working parts of the pumps made of ceramic-coated aluminum alloy have a weight of almost three times less than steel or cast-iron. They are not subject to corrosion, wear, deposition of mudflows, paraffins. Due to this, the vibration of pumps with similar working bodies is minimized or eliminated altogether.
  • Processing was carried out in the anode-cathode mode.
  • the electrolyte was cooled by intensive pumping through a plate heat exchanger. Mixing of the electrolyte was carried out by a special pump with the direction of the jet directly on the workpiece and the witness specimen.
  • the current density was 20 a / dm 2 .
  • the processing time was 90 minutes.
  • the electrolyte temperature was maintained in the range 19 ... 21 0 C.
  • current stabilization was turned off and voltage stabilization of 620 volts was turned on. When voltage stabilized, the current gradually decreased to almost zero. After that, the power was turned off. Parts were washed and dried. The coating properties were evaluated on a witness sample.
  • the coating was applied to the details of the working parts of submersible multistage pumps in six versions:
  • the first option A three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed on the impeller and guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of aluminum alloy. The coating was applied in a continuous layer to the entire surface of the parts except for the current supply points. After the ceramic coating was formed, a polymer coating based on silicone was applied to the current supply points. The first is the lower barrier layer of the Al 2 Cb ceramic coating, having a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30%, and surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two-layer ceramic coating.
  • the second option On the flowing part of the impeller of the working body of a submersible multistage pump made of cast iron with a coating of aluminum alloy with a thickness of 160 ⁇ m, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two
  • the third option On the flowing part of the guiding apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of steel with a coating of aluminum alloy with a thickness of 150 ⁇ m, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second is the working coating layer alumina with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ...
  • the fourth option A three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed on the impeller and the guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of steel coated with aluminum with a thickness of 180 ⁇ m. The coating was applied in a continuous layer to the entire surface of the parts except for the current supply points.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV.
  • a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.
  • the fifth option On the flowing part of the impeller of the working body of a submersible multistage pump made of cast iron with a coating of aluminum with a thickness of 220 ⁇ m, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.
  • the sixth option was used to apply.
  • a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса
(варианты)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретения относятся к устройствам для добычи нефти и нефтяных жидкостей из скважин, преимущественно к многоступенчатым центробежным и центробежно-вихревым насосам для добычи пластовой жидкости и работы в системе поддержания пластового давления. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса включает рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с профилированными лопатками.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Современное состояние нефтедобывающей промышленности характеризуется существенным ухудшением эксплуатационных условий скважинного оборудования.
Факторов, влияющих- на работу установок электрических центробежных насосных (УЭЦН), очень много: начиная от конструкций скважины и насоса, и заканчивая процессами, проходящими в самом пласте. Совокупность всех осложнений приводит к резкому снижению эффективности работы УЭЦН. В связи с этим становятся актуальными разработки, направленные на повышение показателей эффективности работы насоса. К основным осложняющим факторам, приводящим к снижению эффективности работы УЭЦН, можно отнести: газ, вода, отложение солей и асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО), наличие механических примесей в добываемой из пласта жидкости и др.
Вследствие того, что безводный период эксплуатации скважин занимает малую часть от общего периода, влияние воды на работу УЭЦН начинается практически с момента начала работы скважины. Появление в нефти пластовой воды приводит к целому ряду осложнений при эксплуатации УЭЦН.
По своему химическому составу нефть склонна к образованию эмульсий, поскольку в ее состав входят активные эмульгаторы-асфальтены и смолы. Процессу образования эмульсий способствуют глина и песок, принесенные с поверхности или из пласта. Так как вязкость и устойчивость эмульсии зависят от дисперсности водонефтяных смесей, а УЭЦН является одним из лучших диспергаторов, то в процессе прохождения жидкости через рабочие колеса образуется эмульсия, вязкость которой может повышаться в десятки раз по сравнению с чистой нефтью. Увеличение вязкости негативно отражается на рабочих характеристиках УЭЦН.
Другой формой осложнения является появление высокоминерализованной пластовой воды, что приводит к сильной коррозии и активному солеотложению в органах насоса. Это связано с высокой коррозионной активностью пластовой воды. Сочетание воздействия высокоминерализованной воды и электрического тока приводят к возникновению электрохимической коррозии металла. Если к этим факторам добавляется низкое забойное давление, то происходит активное солеотложение в рабочих органах насоса.
Другим постоянным спутником нефти при ее добыче является газ. При попадании газа в рабочие органы насоса образуются газовые каверны, величина которых соизмерима с размерами канала ступени. При этом происходит ухудшение энергообмена между рабочим колесом и жидкостью. Частицы жидкости, окружающие пузырек, находятся под действием все возрастающей разности давления жидкости и давления внутри пузырька и движутся к его центру ускоренно. При полной конденсации пузырька происходит столкновения частиц жидкости, сопровождающиеся мгновенным местным повышением давления, достигающим сотен мегапаскаль. Это приводит к разрушению поверхности рабочих органов насоса. В добываемой жидкости находятся различные механические примеси. Это могут быть соли, продукты разрушения пласта и механические примеси, принесенные с поверхности при ремонтах скважин. Создание на забое скважины перепада давления приводит к частичному разрушению скелета горной породы. Мелкие частицы породы вместе с жидкостью попадают в насос и абразивно изнашивают поверхности рабочих органов.
Из-за изменения геометрических параметров рабочих колес, вследствие износа поверхности рабочих органов, и их значительной массы возникает дисбаланс и, как следствие, это приводит к существенной вибрации УЭЦН. При этом собственная вибрация насоса передается практически на всю длину эксплуатационной колонны. Повышенные виброперемещения вызывают знакопеременные напряжения в области соединения узлов УЭЦН между собой, стимулируя их разрушение в месте соединения. В результате под воздействием вибрации нарушается герметичность колоны, а следовательно появляются межколонные перетоки.
Таким образом, рабочие органы погружных насосов для добычи нефти в процессе их эксплуатации подвергаются интенсивному гидроабразивному износу. Это приводит, во- первых, к снижению напора в насосной установке, а во-вторых, к появлению повышенных вибраций, которые в последствии приводят к нарушению герметичности колоны.
Наличие в пластовой жидкости сопутствующих газов приводит к возникновению эрозии поверхности проточной части рабочих органов и вследствие этого к увеличению гидродинамического сопротивления и снижению КПД насоса.
Наличие в пластовой жидкости агрессивных газов и жидкостей вызывает интенсивную коррозию рабочих органов.
Наличие электрохимического потенциала, в сочетании с высокой агрессивностью пластовой жидкости и электропроводностью рабочих органов вызывает интенсивную электрохимическую коррозию последних.
Вследствие электропроводности материала, из которого изготовлены рабочие органы, при наличии в пластовой жидкости солей происходит интенсивное солеотложение на поверхности проточной части рабочих органов. В результате сечение проточной части забивается и существенно снижается напор в насосе. Поверхности рабочих органов, изготовленных из металла, обладают достаточно высокой адгезионной способностью. При наличии в пластовой жидкости парафинов в проточной части рабочих органов происходит их интенсивное отложение. В результате каналы быстро забиваются и напор соответственно падает. Усугубляет ситуацию тот факт, что осложнения не встречаются по отдельности. Чаще всего эксплуатируемые скважины имеют целый набор осложнений, которые снижают эффективность работы УЭЦН. Один вид осложнения может привести к появлению новых проблем при эксплуатации.
Известны технические решения, которые направлены на повышение коррозионной стойкости, износостойкости, и, как следствие, повышение надежности погружных многоступенчатых насосов (см. например, RU 2274769, 20.04.2006; RU 55901 , 27.08.2006; RU 54630, 10.07.2006; RU 24517, 10.08.2002).
В известных технических решениях в частности предлагается изготавливать рабочее колесо насоса из пластмассы или с пластмассовым покрытием или из упрочненного пористого порошкового материала, или из чугуна с насыщенным диффундирующим веществом, обеспечивающим повышение коррозионной стойкости, поверхностным слоем. Однако все эти технические решения не обеспечивают в достаточной степени повышение коррозионной стойкости, износостойкости, надежности погружного многоступенчатого насоса. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является:
1. Повышение коррозионной стойкости рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;
2. 3 ащита от электрохимической коррозии рабочих органов погружных насосов для добычи нефти; 3. Повышение износостойкости рабочих органов погружных насосов для добычи нефти; 4. П овышение стойкости к эрозионному износу рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;
5. Снижение солеотложения в проточной части рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;
6. Снижение асфальто-смоло-парафиновых отложений в проточной части рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;
7. Снижение веса погружного оборудования;
8. Снижение вибрации насосного оборудования;
9. Увеличение КПД насосного оборудования. Поставленная задача решается следующим образом.
В первом варианте выполнения изобретения: Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом все элементы рабочего органа выполнены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на всех элементах сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев.
Кроме того: - первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
- толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более. Во втором варианте выполнения:
Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом рабочее колесо выполнено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев. Кроме того:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0, 1 мкм до 15 мкм.
- толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более. В третьем варианте выполнения:
Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом направляющий аппарат изготовлен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев. Кроме того:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2Oз находится в диапазоне от 2 до 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
- толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
В четвертом варианте выполнения:
Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом все элементы рабочего органа выполнены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на ступени сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью. Кроме того: - первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0, 1 мкм до 15 мкм; - толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 MKM и более;
- полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие. В пятом варианте выполнения:
Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом рабочее колесо выполнено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2Oз из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью. Кроме того:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2Oз имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2Cb находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм;
- пористость верхних слоев керамического покрытия Al2Oз находится в диапазоне от 2 до 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм; - толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 MKM и более;
- полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие. В шестом варианте выполнения:
Ступень (рабочий орган) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом направляющий аппарат выполнен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2Oз из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью. Кроме того:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2Oз имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм;
- пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм; - толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более; в качестве полимерного покрытия использовано тефлоновое покрытие. ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретние поясняется графическими материалами, где на фиг. l показан рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, на фиг.2 - рабочее колесо погружного многоступенчатого насоса, на фиг.З - направляющий аппарат погружного многоступенчатого насоса.
На указанных фигурах обозначены следующие позиции:
1. Вал
2. 3 ащитная втулка
3. Текстолитовое кольцо 4. P абочее колесо
5. Направляющий аппарат
6. Проточная часть
7. Поток пластовой жидкости
8. Ведущий диск рабочего колеса 9. Защитное покрытие проточной части рабочего колеса
10. Лопатка рабочего колеса
11 .Ведомый диск рабочего колеса
12. Стакан с верхним диском направляющего аппарата 13. Защитное покрытие проточной части направляющего аппарата
14. Лопатка направляющего аппарата
15. Нижний диск направляющего аппарата Рабочие органы могут быть изготовлены из алюминиевого сплава (оптимальный вариант), стали или чугуна. В случае выполнения рабочих органов из стали или чугуна их поверхность предварительно покрывается алюминиевым сплавом (или чистым алюминием) из-за плохой адгезии керамического покрытия к стали и чугуну.
Нижний слой защитного керамического покрытия Al2O3 (защитное покрытие обозначено поз.9, 13 на фиг.2 и 3) благодаря сверхвысокой плотности и исключительной коррозионной стойкости надежно защищает проточную часть рабочего органа от коррозии, в частности от воздействия сероводорода. Второй основной рабочий слой покрытия толщиной от 2 до 1000 мкм имеет очень высокую твердость и прочность. При этом по мере углубления в рабочий слой покрытия его твердость возрастает. Его твердость достигает до 2500 единиц по Виккерсу. Данное покрытие по твердости уступает только алмазу.
Керамическое покрытие Al2O3 обладает очень высокой гидроабразивной износостойкостью. Оно является диэлектриком и пробивное напряжение прямо пропорционально толщине покрытия. Покрытие Al2O3 обладает очень высокой коррозионной стойкостью. После шлифовки покрытия его поверхность имеет очень низкую адгезионную способность и маленький коэффициент трения. Данное покрытие обладает очень высокой стойкостью к эрозионному износу. Покрытие обладает высокой теплостойкостью (около 10000C). Толщина рабочего слоя керамического покрытия диктуется с одной стороны, требуемым ресурсом по износостойкости, а с другой стороны, экономической целесообразностью. Чем большая требуется износостойкость покрытия - тем большая выбирается толщина покрытия. Для чисто коррозионно- стойкого исполнения выбирается минимальная толщина покрытия. При возникновении необходимости наложения покрывного полимерного покрытия толщина рабочего слоя керамического покрытия выбирается из соображения обеспечения высокой адгезии полимерного покрытия.
Для обеспечения повышенной стойкости к электрохимической коррозии выбирается увеличенная толщина покрытия (повышаются диэлектрические свойства). Наименьшая пористость рабочего слоя покрытия и наименьший размер пор выбирается при формировании покрытий коррозионно-стойких, и износостойких, а также для покрытий стойких к солеотложению.
Повышенная пористость рабочего слоя покрытия выбирается для рабочих органов, стойких к асфальто-смоло- парафино отложениям. В последнем случае сверху рабочего слоя покрытия наносится полимерное покрытие, обладающее очень высокой антиадгезионной способностью (например, тефлон). Повышенная пористость покрытия, а также увеличенный размер пор обеспечивает высокую адгезию полимерного покрытия к основному рабочему слою Al2O3. При этом износостойкость керамического покрытия с повышенной пористостью снижается. Рабочие органы насосов, изготовленные из алюминиевого сплава с керамическим покрытием, имеют вес почти в три раза меньший, чем стальные или чугунные. Они не подвергаются коррозии, износу, отложению селей, парафинов. Благодаря этому вибрация насосов с подобными рабочими органами сводится к минимуму или исключается вообще.
Выше перечисленные факторы вследствие снижения гидродинамического сопротивления обеспечивают повышение КПД насосного оборудования, а также значительно увеличивает наработку на отказ насосов и, следовательно, снижает число текущих ремонтов скважин.
ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Были проведены работы по формированию керамического покрытия из оксида алюминия на детали рабочих органов погружного многоступенчатого насоса по методу микродугового оксидирования. В электролитическую ванну со слабощелочным электролитом помещались обрабатываемые детали и образец свидетель из алюминиевого сплава AlMg5Si2Mn. К изделиям и электролитической ванне подводилось питание от специального источника тока. В качестве источника питания использовался специализированный инверторный источник с микропроцессорным управлением, обеспечивающий точное задание тока в пределах 0...205 А и его стабилизацию в период протекания технологического процесса. Кроме того, источник питания обеспечивал стабилизацию напряжения, заданного в диапазоне 300...750 В. Обработка производилась в анодно- катодном режиме. Электролит охлаждался методом интенсивной прокачки через пластинчатый теплообменник. Перемешивание электролита осуществлялось специальным насосом с направлением струи непосредственно на обрабатываемые детали и образец свидетель. Плотность тока составляла 20 а/дм2. Время обработки составило 90 минут. Температура электролита поддерживалась в диапазоне 19...210C. После достижения анодного напряжения на нагрузке 620 Вольт отключалась стабилизация тока и включалась стабилизация напряжения 620 Вольт. При стабилизации напряжения ток плавно снижался практически до нулевого значения. После этого питание отключалось. Детали промывались и сушились. Свойства покрытия оценивали на образце свидетеле. По описанной методике производилось нанесение покрытия на детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов в шести вариантах: Первый вариант. На рабочем колесе и направляющем аппарате рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из алюминиевого сплава, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Покрытие наносилось сплошным слоем на всю поверхность деталей кроме мест подвода тока. На места подвода тока после формирования керамического покрытия наносилось полимерное покрытие на основе силикона. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2Cb имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. После промывки и сушки покрытия производилось удаление технологического слоя с поверхности деталей рабочего органа. В результате детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов имели двухслойное керамическое покрытие.
Второй вариант. На проточной части рабочего колеса рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из чугуна с покрытием из алюминиевого сплава толщиной 160 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. После промывки и сушки покрытия производилось удаление технологического слоя с поверхности деталей рабочего органа. В результате детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов имели двухслойное керамическое покрытие.
Третий вариант. На проточной части направляющего аппарата рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из стали с покрытием из алюминиевого сплава толщиной 150 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. После промывки и сушки покрытия производилось удаление технологического слоя с поверхности деталей рабочего органа. В результате детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов имели двухслойное керамическое покрытие. Четвертый вариант. На рабочем колесе и направляющем аппарате рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из стали с покрытием из алюминия толщиной 180 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Покрытие наносилось сплошным слоем на всю поверхность деталей кроме мест подвода тока. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. Затем поверх керамического покрытия наносилось покрытие из фторопласта. Пятый вариант. На проточной части рабочего колеса рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из чугуна с покрытием из алюминия толщиной 220 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. Затем поверх керамического покрытия наносилось покрытие из фторопласта. Шестой вариант. На проточной части направляющего аппарата рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из алюминиевого сплава, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. Затем поверх керамического покрытия наносилось покрытие из фторопласта.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что все элементы рабочего органа изготовлены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность всех элементов керамическим покрытием Al2O3 из не менее чем двух слоев.
2. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.
3. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм.
4. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.
5. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
6. Рабочий орган по п.l, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
7. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что рабочее колесо изготовлено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев.
8. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.
9. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм.
10. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.
11. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
12. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
13. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что направляющий аппарат изготовлен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2 Оз из не менее чем двух слоев.
14. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.
15. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм.
16. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.
17. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
18. Рабочий орган по п.13, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
19. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что все элементы рабочего органа изготовлены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на ступени сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью.
20. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.
21. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 5 до 1000 мкм.
22. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.
23. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
24. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
25. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие.
26. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что рабочее колесо изготовлено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью.
27. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.
28. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 5 до 1000 мкм.
29. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.
30. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
31. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
32. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие.
33. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что направляющий аппарат изготовлен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2Oз из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью.
34. Рабочий орган по п.33, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.
35. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 5 до 1000 мкм.
36. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.
37. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.
38. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.
39. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие.
PCT/RU2007/000686 2006-12-08 2007-12-07 Working member of a bore hole multistage pump (variants) Ceased WO2008069702A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006143553 2006-12-08
RU2006143553/06A RU2006143553A (ru) 2006-12-08 2006-12-08 Ступень (рабочий орган) погружного многоступенчатого насоса

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008069702A2 true WO2008069702A2 (en) 2008-06-12
WO2008069702A3 WO2008069702A3 (en) 2008-07-31

Family

ID=39492759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000686 Ceased WO2008069702A2 (en) 2006-12-08 2007-12-07 Working member of a bore hole multistage pump (variants)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2006143553A (ru)
WO (1) WO2008069702A2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498114C1 (ru) * 2012-06-01 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Погружной центробежный насосный агрегат
RU2570277C2 (ru) * 2013-09-18 2015-12-10 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса и способ ее изготовления
RU2748009C1 (ru) * 2020-03-02 2021-05-18 Владимир Никандрович Кокарев Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса с интегрированными износостойкими подшипниками скольжения

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2068037C1 (ru) * 1993-11-29 1996-10-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской Академии наук (Институт химии ДВО РАН) Способ получения композиционных покрытий на алюминий и его сплавах
DE19815677C2 (de) * 1998-04-08 2002-02-07 Dresden Ev Inst Festkoerper Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung
RU2220327C2 (ru) * 2002-03-15 2003-12-27 Общество с ограниченной ответственносью " Борец" Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса
RU39652U1 (ru) * 2004-04-21 2004-08-10 Караник Юрий Апполинарьевич Погружной насос нефтескважины

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498114C1 (ru) * 2012-06-01 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Погружной центробежный насосный агрегат
RU2570277C2 (ru) * 2013-09-18 2015-12-10 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса и способ ее изготовления
RU2748009C1 (ru) * 2020-03-02 2021-05-18 Владимир Никандрович Кокарев Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса с интегрированными износостойкими подшипниками скольжения

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006143553A (ru) 2008-06-20
WO2008069702A3 (en) 2008-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2807882C (en) Abrasion resistance in well fluid wetted assemblies
EP3039297B1 (en) Electrical submersible pump and pump system including additively manufactured structures and method of manufacture
US7163368B2 (en) Hydrodynamic bearing runner for use in tilting pad thrust bearing assemblies for electric submersible pumps
US20130319956A1 (en) Apparatus, system and method for separating solids in submersible pump applications
US20130153432A1 (en) Amorphous Nickel Phosphorus Alloys for Oil and Gas
RU2293176C1 (ru) Способ кратковременной эксплуатации скважины погружной насосной установкой с электроприводом (способ кузьмичева)
CA2797164C (en) Centrifugal pump for slurries
CN103069167A (zh) 泵汽蚀装置
WO2008069702A2 (en) Working member of a bore hole multistage pump (variants)
Morrison et al. The Measured Impact of Erosion on the Rotodynamic and Performance Characteristics of a Mixed Flow ESP
RU2738696C2 (ru) Компоненты насоса для нефтегазовой скважины и способ покрытия таких компонентов
CA2870962A1 (en) Multilayered coating for downhole tools with enhanced wear resistance and acidic corrosion resistance
US20180106250A1 (en) Coatings for reducing wear on rod pump components
RU68615U1 (ru) Ступень (рабочий орган) погружного многоступенчатого насоса
RU2748009C1 (ru) Модуль-секция погружного многоступенчатого центробежного насоса с интегрированными износостойкими подшипниками скольжения
US20250172148A1 (en) Submersible pump with stage erosion control
RU2560105C2 (ru) Ступень погружного многоступенчатого высокоскоростного центробежного насоса
RU2387881C1 (ru) Погружной многоступенчатый насос
US20150125279A1 (en) Submersible pump component and method of coating thereof
EA029187B1 (ru) Ступень погружного многоступенчатого электроцентробежного насоса и способ ее изготовления
RU2580611C2 (ru) Погружной многоступенчатый центробежный насос и способ изготовления рабочего колеса и направляющего аппарата ступени насоса
Savinkin et al. Ensuring the Durability of Oil-Producing Pumps Through the Use of Laser Spraying Technology
RU2515908C1 (ru) Ступень погружного центробежного насоса
RU2518713C1 (ru) Ступень погружного многоступенчатого центробежного насоса
RU2362053C1 (ru) Способ защиты деталей ступени погружного центробежного насоса от солеотложений

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07861081

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07861081

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2