Использование пластмассовых ступеней

Снижения вибрации можно достигнуть использо­ванием конструкции с пластмассовыми колесами. Сравнительно малая масса пластмассовых колес и высокая точность изготовления приводят к снижению центробежных нагрузок и нагрузок, возникающих вследствие вибрации самого насоса. В условиях За­падной Сибири при большом содержании в жидкости механических примесей пластмассовые колеса пока­зали высокую наработку на отказ. Подтверждением этому служит опыт эксплуатации насосов с пластмас­совыми колесами в АО "Черногорнефть". В то же время были выявлены некоторые требования к каче­ству изготовления пластмассовых колес:

— производство только из высококачественной пластмассы;

— высокая чистота поверхности (при несоблюде­нии этого условия происходят солеотложения на по­верхности колеса);

— специальная конечная обработка колеса;

— увеличение теплостойкости пластмассы.

Пластмассовые рабочие колеса, изготовленные с нарушением этих условий, показывают низкую нара­ботку на отказ.

Снижения уровня вибрации можно достигать за счет ужесточения требования к некоторым конструкторско-технологическим параметрам точности дета­лей и установки в целом. Важнейшим элементом ус­тановок являются геометрические параметры, кото­рые существенно влияют на величину вибрации, это валы, корпусы насосов, валы электродвигателей. Допустимая величина прогиба валов и корпусов состав­ляет 0,15 мм на 1 м. Для сравнения, допустимый про­гиб вала насоса фирмы "Рэда" составляет не более 0,028 мм на 1 м.

Использование новых износостойких материалов

При осложненных условиях эксплуатации, при обводненности пластовой жидкости и содержании пока­зателя КВЧ выше 100 мг/л (допустимая норма), в отечественных насосах наблюдается быстрый износ текстолитовых шайб рабочих колес, направляющих аппаратов, а также защитных втулок вала. Более по­ловины отказов УЭЦН в НГДУ Лянторнефть АО "Сургутнефтегаз" в начальный период эксплуата­ции связаны с преждевременным износом текстоли­товых шайб до уровня свыше 50 %, а еще около тре­ти — со 100%-м износом защитных втулок вала. Подобные результаты достаточно предсказуемы, поскольку при исследовании жидкости среднее зна­чение КВЧ по НГДУ составило 315 мг/л, что в 3 раза превышает допустимую величину по ТУ. При этом наблюдалось засорение механическими примесями внутренних полостей рабочих колес и направля­ющих аппаратов, что увеличивает возможность по­вышения вибрации.

В 1994—1997 гг. специалисты ОКБ БН "КОННАС" разработали и начали внедрение нового поколения электронасосов современного техническо­го уровня. Чтобы повысить износостойкость насоса, ОКБ БН пошла по пути изменения конструкции, ма­териала и технологий изготовления рабочих органов, радиальных и осевых опор в модуле-секции насоса.

Ступень насоса типа 2ЭЦНМ, рабочие колеса и направляющие аппараты имеют двухопорную кон­струкцию. Хотя по сравнению с одноопорными двухопорная ступень гораздо дороже и сложнее в производстве, но в то же время обладает рядом преимуществ:

1. Вал лучше защищен от воздействий механиче­ских примесей.

2. Система уплотнений в паре колесо—аппарат более надежно защищает их от перетоков и проникно­вения абразива.

3. Конструкция колеса увеличивает жесткость сборки вал—рабочие колеса, что снижает изгибные напряжения при потере устойчивости.

4. Колесо имеет удлиненную втулку, вследствие чего исключены колебания в плоскости, поперечной валу.

Рабочие колеса и направляющие аппараты изго­товлены из легированного чугуна типа "нирезист", содержащего более 14 % никеля. В местах сопряже­ния колес и направляющих аппаратов происходит контакт нирезиста по нирезисту, что обеспечивает не только низкий коэффициент трения, но и высокую износостойкость по сравнению с традиционным се­рым чугуном, где контакт происходит по паре чу­гун—латунь. Опорные шайбы рабочих колес изготав­ливаются из маслобензостойкой резины, которая "работает в паре" с силицированным графитом (СГ-П), представляющим собой смесь кремния с карбидом кремния. Однако использование материала такого качества на всех трущихся поверхностях приводит к резкому увеличению стоимости установки. Этим объ­ясняется высокая цена установок 2УЭЦН и импорт­ных УЭЦН. К примеру, "КЕОА" в соответствующих элементах УЭЦН устанавливает карбид циркония, "Центрилифт" — карбид вольфрама. Чтобы снизить стоимость насоса без снижения износостойкости, ОКБ БН в одной из поверхностей некоторых трущих­ся пар секции заменяет силицированный графит каче­ственной резиной. Для снижения вибрации в модуль-секциях насоса установлены концевые и промежуточ­ные радиальные подшипники, обеспечивающие дли­тельную нормальную работу насоса в случае износа радиальных опор ступеней. В радиальных подшипни­ках насоса обрезиненные втулки работают по вкла­дышам из графита СГ-П, а в наиболее ответственных местах — осевых опорах вала модулей-секций, гра­фит СГ-П работает по такому же графиту. Кроме того, для изготовления валов входных модулей и модулей-секций применяется материал К-монель (Н65Д29ЮТ-ИШ), обладающий высокой прочностью и коррозион­ной стойкостью. Три установки типа ЭЦНМИ5-100-1400 прошли при­емные испытания на скважинах АО "Урайнефтегаз'' в условиях откачки пластовой жидкости с концен­трацией механических примесей до 500 мг/л и были рекомендованы к серийному производству. Наработка на отказ непосредственно насосов составила 911. 988 и 1392 сут, что превышает наработку на отказ амери­канских почти в 2 раза в тех же условиях. Сегодня на скважинах АО "Черногорнефть", где содержание взвешенных частиц в откачиваемой жидкости дости­гает 2500 мг/л, продолжают работать насосы ОКБ БН типа 2ЭЦНМ4-50-1300. Наработка которых уже пре­вышает 500 сут. В то же время стандартные отечественные УЭЦН имеют наработку на отказ в аналогич­ных условиях 170—220 сут.