Способ ремонта скважинного штангового глубинного насоса

Изобретение относится к насосному оборудованию, в частности к штанговым глубинным насосам (ШГН), применяемых при эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использовано при их ремонте, заключающемся в восстановлении величины зазора между цилиндром и плунжером. Для этого определяют участки на поверхности цилиндра, на которых необходимо восстановить толщину стенки, внутри цилиндра устанавливают регулируемые диэлектрические прокладки, отделяющие восстанавливаемый участок от остальной поверхности цилиндра, затем производят восстановление толщины стенки каждого участка металлом до требуемых значений, например, электрохимическим осаждением хрома. Данный способ ремонта насосов позволяет не только восстанавливать вышедшие из строя насосы, но и улучшить характеристики действующих путем уменьшения величины зазора между цилиндром и плунжером до соответствия ее значениям более высоких групп допуска по посадке.

 

Изобретение относится к насосному оборудованию, в частности к штанговым глубинным насосам (ШГН), применяемых при эксплуатации нефтяных скважин, и может быть использовано при их ремонте.

Одним из уязвимых мест ШГН является плотность прилегания плунжера к стенкам цилиндра насоса, наличие так называемого зазора, величина которого должна соответствовать стандарту API, предусматривающему 5 ступеней допуска по посадке. От величины зазора в значительной степени зависит производительность насоса, поэтому данному показателю уделяется большое внимание при эксплуатации ШГН. На практике обычно интенсивному износу подвергается цилиндр насоса. Толщина износа внутренней поверхности цилиндра достигает 50-100 мкм. При этом заводская глубина жестокого хромового покрытия составляет не более 76 мкм. Обеспечение величины зазора - это один из самых важных видов ШГН. В некоторых случаях эта задача решается с помощью метода селективной сборки. Поскольку для одного и того же номинального диаметра цилиндра существует 5 посадочных групп, то появляется возможность подобрать плунжер с большим наружным диаметром и тем самым компенсировать увеличение зазора от износа цилиндра (Нефтепромысловое оборудование. Справочник, под редакцией Е.И.Бухаленко. 2 изд., М., «Недра», 1990, стр.69-70). В настоящее время подбор пары цилиндр-плунжер подбирается с помощью компьютера.

Однако данный способ можно использовать, если износ внутренней поверхности цилиндра сравнительно невелик и распределен достаточно ровно как по окружности, так и по высоте. На практике же износ цилиндра неравномерный, особенно по высоте, наиболее интенсивно изнашивается его верхняя часть. В этих случаях установка нового плунжера не может обеспечить регламентируемую величину зазора.

Наиболее близким к заявляемому способу по обеспечению требуемой величины зазора является замена пары цилиндр-плунжер или только цилиндра или плунжера на новые, что в основном и делается на практике (С.А.Махмудов. Монтаж, эксплуатация и ремонт скважинных штанговых насосных установок. М., «Недра», 1987, стр.178-180). Главный недостаток этого способа - его неэкономичность, поскольку приходится отправлять на металлолом дорогостоящее оборудование. Заменой изношенных цилиндров на новые приходится заниматься ежегодно, а иногда и чаще.

Практика показывает, что до 40% поступивших насосов на ремонт не выдерживают стандарта API по группе допуска пары цилиндр-плунжер и выбраковываются.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение требуемой величины зазора пары цилиндр-плунжер как новых, так и отработанных цилиндров.

Для этого ремонт скважинных штанговых глубинных насосов, включающий обеспечение регламентируемой величины зазора между внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью плунжера, производят путем наращивания толщины изношенной поверхности цилиндра электролитическим осаждением металлов, например хромированием.

В качестве примера можно привести ремонт насоса, который осуществляется следующим образом.

Поступивший на ремонт насос промывают в горячей воде и разбирают. Тщательно очищают цилиндр и плунжер насоса и производят инструментальный замер внутреннего диаметра цилиндра и наружного диаметра плунжера по всей длине с занесением величин износа в базу данных компьютера. Определяют количество участков износа поверхности и глубину износа каждого участка. После этого цилиндр насоса обезжиривают в щелочной ванне и обрабатывают острым паром при температуре 100-200°С для снятия внутренних напряжений.

Раствор электролита готовят в запасной ванне, футерованной изнутри поливинилхлоридом. Для подготовки электролита применяется деминерализованная вода, в которую порциями добавляют хромовой ангидрид и перемешивают до полного его растворения. Электролит должен содержать 250 г/л хромового ангидрида и 2,5 г/л серной кислоты. Плотность тока выдерживают 45-60 А/дм² обрабатываемой поверхности. Цилиндр насоса укрепляют на установке для хромирования и доводят температуру цилиндра до 52-55°С. Внутри цилиндра устанавливают регулируемые диэлектрические прокладки, отделяющие восстанавливаемый участок от остальной поверхности цилиндра. Затем переключатель тока приводят в положение, соответствующее соединению цилиндра с анодом и источником тока, и включают выпрямитель для так называемого анодного травления. При U=6 В травление длится 30 сек. После травления необходима выдержка в течение 1-2 минут с включением насоса прокачки электролита, чтобы пузырьки кислорода, скопившиеся на внутренней поверхности цилиндра во время анодного цикла, смогли оторваться. После этого включают ток. В течении первых пяти минут подается так называемый ударный ток при напряжении 8 В, после чего напряжение постепенно снижают до получения силы тока, соответствующей данной поверхности. Вследствие большой плотности тока скорость осаждения функционального хрома довольно велика. За один час можно осадить слой 20-50 мкм. С учетом этого периодически осуществляют инструментальный замер диаметра цилиндра на восстанавливаемом участке. При получении необходимого результата процесс прекращают, ток отключают, цилиндр промывают в теплой воде и для снятия водородной хрупкости помещают в ванну с веретенным маслом, постепенно повышая температуру до 150-180°С с выдержкой 2-3 часа. Аналогично восстанавливают другие участки, руководствуясь зависимостью толщины покрытия от времени осаждения и плотности тока.

Восстановленный цилиндр направляют на подбор пары цилиндр-плунжер и затем используют при сборке насоса.

При использовании предлагаемого технического решения создается технический результат, заключающий в следующем. Ранее насосы при износе цилиндра, когда величина зазора между плунжером и цилиндром превышала допустимое значение, просто выбраковывались. Предлагаемый способ позволяет существенно продлить срок службы скважинных ШГН за счет их восстановления и повторного использования. Наращивания толщины поверхности электролитическим осаждением хрома дает возможность максимально приблизить процесс восстановления к заводскому способу изготовления цилиндров и тем самым достичь еще одного результата - корректировки величины зазора ремонтных насосов, снизив процент их выбраковки, и увеличив межремонтный период работы насоса.

Способ ремонта скважинного штангового глубинного насоса, включающий анализ состояния износа внутренней поверхности цилиндра и определение величины зазора между цилиндром и плунжером по всей длине цилиндра, отличающийся тем, что определяют участки на поверхности цилиндра, на которых необходимо восстановить толщину стенки, внутри цилиндра устанавливают регулируемые диэлектрические прокладки, отделяющие восстанавливаемый участок от остальной поверхности цилиндра, затем производят восстановление толщины стенки каждого участка металлом до требуемых значений, например, электрохимическим осаждением хрома.