Сегодня существует объективная необходимость разработки и внедрения новых методов и технологий защиты оборудования. Износ, коррозия, твердые отложения – проблемы, известные во всех направлениях нефтяной промышленности, добыча нефти с помощью установок электроцентробежных насосов – не исключение.
В ОАО «Нижневартовское нефтегазодобывающее предприятие» ведется разработка проекта по использованию защитных покрытий и материалы нового поколения в центробежном оборудовании.
Анализ работы электроцентробежных насосов за 2006 год показал, что большинство отказов изначально связано с выносом механических примесей. Вызванное этим гидроабразивное повреждение поверхности внутренних органов насоса приводит к повышению температуры поверхности рабочих колес и направляющих аппаратов, что, в свою очередь, служит причиной появления твердых отложений. Параллельно с этим происходит износ пар трения, что приводит к усилению вибрации и значительному увеличению рабочей температуры ЭЦН. Все это создает повышенные нагрузки на двигатель насоса и отрицательно сказывается на КПД установки. Еще одним фактором, существенно влияющим на работу ЭЦН, является коррозия корпусов и рабочих погружных электродвигателей (СЗЭМО) и газосепаратора в агрессивной среде. Подробнее можно узнать у производителя электродвигателей - СЗЭМО. Таким образом, очевидно, что защита центробежного оборудования во время вывода на режим и в работе в агрессивной среде и есть залог повышения эффективной наработки.
Комплексная защита погружного оборудования
В рамках программы по увеличению наработки на отказ был предложен комплексный и сбалансированный подход по упрочнению и защите погружного оборудования. Он состоит в защите особо нагруженных и подверженный износу или образованию твердых отложений органов насоса, снижении коэффициента трения подшипников и защите корпуса электродвигателя, центробежного насоса и газосепаратора.
Для этого предлагается:
провести гидрофобную обработку поверхности направляющих аппаратов и рабочих колес ЭЦН фторполимерными кислотами (ФПК);
покрыть наиболее нагруженные и подверженные износу зоны центробежного насоса износостойкими материалами, а также нанести антикоррозийное напыление на корпус ЭЦН;
использовать пары трения с антифрикционными элементами (карбид-вольфрам).
Перечисленные технологии защитных покрытий позволят обеспечить такие свойства поверхности металла как износостойкость, гидрофобность, химическая стабильность.
Технология гидрофобной обработки поверхности металла с нанесением ФПК и фторкарбоновых кислот является одним из наиболее доступных и результативных методов защиты деталей.
После обработки на поверхности металла образуется защитный слой толщиной 40-80 А*, который обладает высокими гидрофобными свойствами и химической стабильностью, а также неизменными эксплуатационными характеристиками в интервале температур от -200оС до +420оС и стойкостью к давлению (удельная нагрузка – до 3 000 мН/мм2). Необходимо отметить, что данный защитный слой не является покрытием, а представляет собой результат реакции металла с глубоко проникающей кислотой.
Благодаря этому поверхность металла приобретает следующие свойства:
гидрофобные (несмачиваемость поверхности);
защитные (в том числе, от механических воздействий);
антикоррозионные;
антиадгезионные.
Для упрочнения деталей и узлов ЭЦН может применяться метод нанесения износостойкого покрытия с помощью технологии высокоскоростного газоплазменного напыления поверхности детали твердыми сплавами.
Он позволяет не использовать при создании деталей дорогие металлы, а путем напыления создавать прочный поверхностный слой, обладающий высокими износостойкими и антикоррозионными свойствами. Отличительной особенностью данного метода является высокая прочность сцепления и твердость, а также минимальная пористость защитного покрытия. Кроме того, он может применяться не только для упрочнения и защиты металла от износа и коррозии, но и для восстановления деталей.
Метод высокоскоростного напыления твердыми сплавами получил применение и при создании пар трения. Напыление карбид-вольфрама позволяет существенно улучшить качество подшипников:
снижение коэффициента трения в 2-5 раз;
снижение нагрузки на двигатель;
снижение влияния вибрации;
снижение рабочей температуры.
Уже проведены лабораторные испытания, и имеются первые положительные результаты, однако гораздо более ценная информация будет получена после проведения интерпретации образцов, отработавших в реальных скважинных условиях.
Применение описанных технологий позволит сделать новый шаг в упрочнении и адаптации оборудования к осложнениям, позволит значительно снизить негативное влияние осложняющих факторов и повысить наработку на отказ. Предложенный метод комплексной защиты центробежного оборудования не имеет аналогов, а его практические исследования ведутся только в ОАО «ННП» в рамках данного проекта.
