Пермь, 1 ноя - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) выявили главные причины основной части поломок скважинных штанговых глубинных насосов для добычи ископаемых и подготовили рекомендации, которые помогут увеличить срок службы оборудования и сохранить экономическую оправданность его использования.
Об этом сообщила пресс-служба ПНИПУ.
В производстве штанговых глубинных насосов для добычи ископаемых активно применяются покрытия на основе NiCrBSi (никельхромборсилиций) различных марок.
Эти покрытия получают методом газопламенного напыления.
Несмотря на их высокую износостойкость, такие поверхности подвержены разрушению.
Примерно 38% поломок обусловлены коррозионным растрескиванием материала под воздействием напряжений.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Черные металлы № 10 за 2024 г., исследование является частью программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Ключевые элементы, ответственные за работу глубинных насосов, называются плунжерами.
Это пустотелые поршни, которые перемещаются внутри цилиндров.
В процессе работы плунжеры всасывают жидкость из скважины при движении вверх и выталкивают ее в подъемные трубы при движении вниз.
Для изготовления этих деталей используется никелевый сплав с покрытием NiCrBSi, соответствующим как отечественным, так и международным стандартам.
Получение таких покрытий осуществляется через газопламенное напыление и их последующее оплавление.
Этот материал показывает высокую устойчивость к износу и коррозии, но из-за особенностей своего состава и технологии производства может стать пористым и содержать нерасплавленные частицы, что делает его более восприимчивым к износу.
Плунжеры функционируют в агрессивной среде, богатой хлоридами и сероводородом, и часто подвергаются разрушениям из-за многократных механических напряжений.
Эти факторы усиливают друг друга, нанося дополнительный ущерб.
Исследователи из Пермского Политеха проанализировали поверхность компонентов после их эксплуатации, используя микроскоп и анализатор микроструктуры твердых тел.
Они установили, что нефтесодержащая среда содержит значительную концентрацию сероводорода (более 10%) и хлоридов железа.
Это вызвано тем, что скважины обрабатываются соляной кислотой, которая растворяет сульфиды, мешающие нормальной работе оборудования.
Ученые пришли к выводу, что в условиях воздействия сероводорода и хлоридов покрытие плунжера подвергается одновременному коррозионному растрескиванию под напряжением и контактной усталости.
Трещины располагаются практически перпендикулярно, что приводит к фрагментации и отшелушиванию покрытия.
Чтобы снизить влияние этих факторов, необходимо откорректировать состав карбидов и боридов хрома в покрытии путем уменьшения содержания углерода и бора в исходном порошке, - поясняет Ю. Симонов, заведующий кафедрой Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов ПНИПУ, доктор технических наук.
Предотвращение даже одного случая разрушения оборудования может сэкономить более 150 тыс. руб., поэтому снижение числа отказов установок от коррозионного растрескивания станет значимым для отрасли.
Инвестирование в разработку устойчивых материалов оправдает себя за счет повышения надежности, снижения затрат на обслуживание и увеличения эффективности добычи.
Ученые ПНИПУ рекомендуют уменьшить расходы на ремонт и замену оборудования для нефтяных насосов путём коррекции содержания карбидов и боридов хрома в покрытиях деталей, что позволит повысить их устойчивость к коррозии и механическим нагрузкам.
Об этом сообщила пресс-служба ПНИПУ.
В производстве штанговых глубинных насосов для добычи ископаемых активно применяются покрытия на основе NiCrBSi (никельхромборсилиций) различных марок.
Эти покрытия получают методом газопламенного напыления.
Несмотря на их высокую износостойкость, такие поверхности подвержены разрушению.
Примерно 38% поломок обусловлены коррозионным растрескиванием материала под воздействием напряжений.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Черные металлы № 10 за 2024 г., исследование является частью программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Ключевые элементы, ответственные за работу глубинных насосов, называются плунжерами.
Это пустотелые поршни, которые перемещаются внутри цилиндров.
В процессе работы плунжеры всасывают жидкость из скважины при движении вверх и выталкивают ее в подъемные трубы при движении вниз.
Для изготовления этих деталей используется никелевый сплав с покрытием NiCrBSi, соответствующим как отечественным, так и международным стандартам.
Получение таких покрытий осуществляется через газопламенное напыление и их последующее оплавление.
Этот материал показывает высокую устойчивость к износу и коррозии, но из-за особенностей своего состава и технологии производства может стать пористым и содержать нерасплавленные частицы, что делает его более восприимчивым к износу.
Плунжеры функционируют в агрессивной среде, богатой хлоридами и сероводородом, и часто подвергаются разрушениям из-за многократных механических напряжений.
Эти факторы усиливают друг друга, нанося дополнительный ущерб.
Исследователи из Пермского Политеха проанализировали поверхность компонентов после их эксплуатации, используя микроскоп и анализатор микроструктуры твердых тел.
Они установили, что нефтесодержащая среда содержит значительную концентрацию сероводорода (более 10%) и хлоридов железа.
Это вызвано тем, что скважины обрабатываются соляной кислотой, которая растворяет сульфиды, мешающие нормальной работе оборудования.
Ученые пришли к выводу, что в условиях воздействия сероводорода и хлоридов покрытие плунжера подвергается одновременному коррозионному растрескиванию под напряжением и контактной усталости.
Трещины располагаются практически перпендикулярно, что приводит к фрагментации и отшелушиванию покрытия.
Чтобы снизить влияние этих факторов, необходимо откорректировать состав карбидов и боридов хрома в покрытии путем уменьшения содержания углерода и бора в исходном порошке, - поясняет Ю. Симонов, заведующий кафедрой Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов ПНИПУ, доктор технических наук.
Предотвращение даже одного случая разрушения оборудования может сэкономить более 150 тыс. руб., поэтому снижение числа отказов установок от коррозионного растрескивания станет значимым для отрасли.
Инвестирование в разработку устойчивых материалов оправдает себя за счет повышения надежности, снижения затрат на обслуживание и увеличения эффективности добычи.
Ученые ПНИПУ рекомендуют уменьшить расходы на ремонт и замену оборудования для нефтяных насосов путём коррекции содержания карбидов и боридов хрома в покрытиях деталей, что позволит повысить их устойчивость к коррозии и механическим нагрузкам.
Автор: А. Шевченко
