RU63439U1 - GAS SEPARATOR - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области горного и нефтепромыслового машиностроения, а именно к устройствам газосепараторов, входящих в состав установок погружных центробежных насосов для добычи нефти. Газосепаратор содержит корпус и предохраняющую от износа его внутреннюю поверхность защитную стальную гильзу, внутренняя поверхность которой выполнена с покрытием в виде нанесенного плазменным методом напыления слоя на основе порошка, включающего частицы карбида вольфрама, диспергированные в сплаве кобальта с хромом. Благодаря выбранному типу твердого материала на внутренней поверхности защитной гильзы газосепаратора эффективным, недорогим и надежным способом обеспечивается защитный слой с требуемым уровнем прочностных и коррозионных свойств.The utility model relates to the field of mining and oilfield engineering, and in particular to gas separator devices that are part of submersible centrifugal pump installations for oil production. The gas separator contains a casing and a protective steel sleeve protecting it from wear on its inner surface, the inner surface of which is coated with a powder-based plasma sprayed layer, including tungsten carbide particles dispersed in a cobalt-chromium alloy. Thanks to the selected type of solid material, a protective layer with the required level of strength and corrosion properties is provided on the inner surface of the protective sleeve of the gas separator in an efficient, inexpensive and reliable way.

Description

Полезная модель относится к области горного и нефтепромыслового машиностроения, а именно к устройствам газосепараторов, входящих в состав установок погружных центробежных насосов для добычи нефти.The utility model relates to the field of mining and oilfield engineering, and in particular to gas separator devices that are part of submersible centrifugal pump installations for oil production.

Известен газосепаратор, содержащий корпус и предохраняющую от износа его внутреннюю поверхность защитную стальную гильзу. (Международный транслятор. Установки погружных центробежных насосов для добычи нефти / под ред. Акад. РАЕН В.Ю.Алекперова и акад. РИА В.Я.Кершенбаума., М.: Нефть и газ, 1999 г., стр.296).Known gas separator containing a housing and protecting against wear of its inner surface, a protective steel sleeve. (International translator. Installations of submersible centrifugal pumps for oil production / edited by Academician of the Russian Academy of Natural Sciences V.Yu. Alekperov and academician of RIA V.Ya. Kershenbaum., Moscow: Oil and Gas, 1999, p. 266).

В известном устройстве защитная гильза газосепаратора выполнена из закаленной стали, которая не обладает значительной твердостью, предотвращающей воздействие твердых частиц откачиваемой пластовой жидкости на внутреннюю поверхность защитной гильзы. Абразивный износ приводит к разрушению защитной гильзы и непосредственному воздействию на внутреннюю поверхность корпуса газосепаратора, снижая его срок службы.In the known device, the protective sleeve of the gas separator is made of hardened steel, which does not have significant hardness, preventing the action of solid particles of the pumped formation fluid on the inner surface of the protective sleeve. Abrasive wear leads to the destruction of the protective sleeve and a direct impact on the inner surface of the gas separator housing, reducing its service life.

Задачей заявленного решения, является создание защитного покрытия на внутренней поверхности корпуса газосепаратора, которое бы, обладая высокими адгезионными характеристиками, предотвращало коррозию, износ и абразивное истирание внутренней поверхности защитной гильзы и, тем самым, позволило бы увеличить срок службы газосепаратора.The objective of the claimed solution is to create a protective coating on the inner surface of the gas separator body, which, having high adhesive characteristics, would prevent corrosion, wear and abrasion of the inner surface of the thermowell and, thereby, would increase the life of the gas separator.

Задача решается тем, что в газосепараторе, содержащем корпус и предохраняющую от износа его внутреннюю поверхность защитную стальную гильзу, внутренняя поверхность гильзы выполнена с покрытием в виде нанесенного плазменным методом напыления слоя на основе порошка, включающего частицы карбида вольфрама, диспергированные в сплаве кобальта с хромом.The problem is solved in that in a gas separator containing a case and a protective steel sleeve protecting it from wear on its inner surface, the inner surface of the sleeve is coated with a powder-based plasma sprayed layer comprising tungsten carbide particles dispersed in a cobalt-chromium alloy.

Использование частиц карбида вольфрама, обладающих высокой твердостью, превышающей твердость абразивных частиц, для образования The use of tungsten carbide particles having a high hardness exceeding the hardness of abrasive particles to form

металлической матрицы покрытия позволяет создать слой из износостойкого материала, обеспечивающего желательную стойкость к абразивному износу. Для образования матрицы связки покрытия используется сплав кобальта с хромом, обеспечивающий покрытию коррозионную стойкость. Состав покрытия, включающего карбид вольфрама и материал связки, в качестве которого выбирают сплав кобальт-хром, обеспечивает долговременную устойчивость к коррозии (даже в особо агрессивных средах, включающих кислый компонент, например, соли кислот) и абразивному истиранию в ходе скважинных операций откачки пластовой жидкости.metal matrix coating allows you to create a layer of wear-resistant material that provides the desired resistance to abrasion. An alloy of cobalt with chromium is used to form a coating binder matrix, which provides corrosion resistance to the coating. The composition of the coating, including tungsten carbide and a binder material, which is chosen as a cobalt-chromium alloy, provides long-term resistance to corrosion (even in particularly aggressive environments, including an acid component, for example, acid salts) and abrasion during downhole operations of pumping formation fluid .

Нанесение покрытия на поверхность защитной гильзы плазменным методом напыления позволяет технологически обеспечить процесс напыления.Coating the surface of the thermowell with a plasma spraying method allows technologically ensuring the spraying process.

На фиг.1 изображен фрагмент продольного разреза газосепаратора.Figure 1 shows a fragment of a longitudinal section of a gas separator.

Газосепараторы представляют собой отдельные насосные модули, монтируемые перед пакетом ступеней нижней секции погружного центробежного насоса и предназначены для уменьшения объемного содержания свободного газа в откачиваемой пластовой жидкости на входе в насос.Gas separators are separate pump modules that are mounted in front of the stage package of the lower section of a submersible centrifugal pump and are designed to reduce the volume content of free gas in the pumped formation fluid at the pump inlet.

Газосепаратор содержит трубный корпус 1 и установленные на валу пяту 2, шнек 3, осевое рабочее колесо 4 и сепараторы 5. В корпусе 1 со стороны его внутренней поверхности размещена защитная гильза 6, внутренняя поверхность которой выполнена с покрытием в виде нанесенного плазменным методом напыления слоя на основе порошка, включающего частицы карбида вольфрама, диспергированные в сплаве кобальта с хромом.The gas separator comprises a tubular housing 1 and a heel 2 mounted on the shaft, a screw 3, an axial impeller 4, and separators 5. A protective sleeve 6 is placed in the housing 1 on the side of its inner surface, the inner surface of which is coated in the form of a layer deposited by a plasma spraying method based on a powder including tungsten carbide particles dispersed in an alloy of cobalt with chromium.

Частицы напыляемого порошка образуются путем интенсивного перемешивания карбида вольфрама и материала связки с их дальнейшим спеканием, дроблением и сфероидизированием.Particles of the sprayed powder are formed by intensive mixing of tungsten carbide and binder material with their further sintering, crushing and spheroidization.

Газосепаратор работает следующим образом.Gas separator works as follows.

Газожидкостная смесь попадает на шнек 3 и далее к рабочим органам газосепаратора. За счет приобретенного напора газожидкостная смесь поступает во вращающуюся камеру сепаратора 5, где под действием The gas-liquid mixture enters the screw 3 and then to the working bodies of the gas separator. Due to the acquired pressure, the gas-liquid mixture enters the rotating chamber of the separator 5, where under the action of

центробежных сил газ отделяется от жидкости. Далее жидкость с периферии камеры сепаратора 5 поступает на прием насоса, а газ через специальные наклонные отверстия (не показаны) отводится в затрубное пространство. При работе газосепаратора покрытие, обладающее высокой стойкостью к абразивному истиранию и износу и коррозионной стойкостью долговременно защищает поверхность защитной гильзы, а следовательно и корпуса от истирания и коррозионного воздействия.centrifugal forces the gas is separated from the liquid. Further, the liquid from the periphery of the separator chamber 5 enters the pump intake, and gas is discharged through special annular openings (not shown) into the annulus. During the operation of the gas separator, a coating with high resistance to abrasion and wear and corrosion resistance protects the surface of the thermowell, and therefore the housing, from wear and corrosion for a long time.

Использование частиц карбида вольфрама, обладающих высокой твердостью (свыше 65 HRC), превышающей твердость абразивных частиц, для образования металлической матрицы покрытия позволяет создать слой из износостойкого материала, обеспечивающего желательную стойкость к абразивному износу.The use of tungsten carbide particles having a high hardness (over 65 HRC) exceeding the hardness of the abrasive particles to form a metal coating matrix allows the creation of a layer of wear-resistant material that provides the desired abrasion resistance.

Благодаря покрытию, включающему карбид вольфрама на связке сплава кобальт-хром, обеспечивающему долговременную устойчивость как к коррозии, так и к абразивному истиранию, становится возможным изготовление защитной гильзы из простой, более дешевой в сравнении с легированной, стали, что снижает затраты на изготовление газосепаратора.Due to the coating, including tungsten carbide on a cobalt-chromium alloy bond, providing long-term resistance to both corrosion and abrasion, it becomes possible to manufacture a thermowell from simple, cheaper steel compared to alloy steel, which reduces the cost of manufacturing a gas separator.

Нанесение защитного слоя методом плазменного напыления обеспечивает равномерное покрытие профиля ротора, высокие адгезионные характеристики с основным материалом ротора, высокую плотность покрытия, а также благодаря отсутствию свободного кислорода, способствует низкому содержанию оксидов в покрытии, что повышает его коррозионную стойкость.The application of the protective layer by plasma spraying ensures uniform coating of the rotor profile, high adhesion characteristics with the main material of the rotor, high coating density, and also due to the absence of free oxygen, contributes to a low oxide content in the coating, which increases its corrosion resistance.

Таким образом, благодаря выбранному типу твердого материала на внутренней поверхности защитной гильзы газосепаратора эффективным, недорогим и надежным способом обеспечивается защитный слой с требуемым уровнем прочностных и коррозионных свойств.Thus, due to the selected type of solid material on the inner surface of the protective sleeve of the gas separator, a protective layer with the required level of strength and corrosion properties is provided in an efficient, inexpensive and reliable way.

Claims (1)

Газосепаратор, содержащий корпус и предохраняющую от износа его внутреннюю поверхность защитную стальную гильзу, отличающийся тем, что внутренняя поверхность гильзы выполнена с покрытием в виде нанесенного плазменным методом напыления слоя на основе порошка, включающего частицы карбида вольфрама, диспергированные в сплаве кобальта с хромом.

A gas separator containing a housing and a protective steel sleeve protecting it from wear on its inner surface, characterized in that the inner surface of the liner is coated with a powder-based plasma sprayed layer comprising tungsten carbide particles dispersed in an alloy of cobalt with chromium.