RU189595U1

RU189595U1 - Mud pump piston

Info

Publication number: RU189595U1
Application number: RU2017136892U
Authority: RU
Inventors: Александр Валерьевич Чичварин; Виталий Петрович Смирнов; Андрей Николаевич Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Феррополимер"
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-05-28

Abstract

Полезная модель относится к нефтепромысловой технике, в частности к буровым поршневым насосам, и может быть использовано в буровых поршневых гидравлических устройствах с возвратно-поступательным движением при перекачивании жидкостей, вызывающих абразивный износ.Задачей данной полезной модели является усовершенствование классической модели поршня УНБ-600.Технический результат, который будет достигнут от использования данной модели, заключается в повышении срока службы поршня.Манжета выполняется из полиуретана АДВ-13-2Т-1Н или АДВ-13-2, шток выполняется из безусадочного полиуретана АДВ-16 или АДВ-13-1 модифицированного свободно-ориентированным углеродным волокном для придания дополнительной конструкционной прочности.The utility model relates to oilfield engineering, in particular, to piston-driven mud pumps, and can be used in reciprocating hydraulic piston devices when pumping fluids that cause abrasive wear. The result, which will be achieved from the use of this model, is to increase the service life of the piston. The cuff is made of polyurethane ADV-13-2T-1H or ADV-13-2, w approx unshrinkable made of polyurethane-ADV 16 or ADV-13-1 modified freely-oriented carbon fiber to provide additional structural strength.

Description

Изобретение относится к нефтепромысловой технике, в частности к буровым поршневым насосам, и может быть использовано в буровых поршневых гидравлических устройствах с возвратно-поступательным движением при перекачивании жидкостей, вызывающих абразивный износ.The invention relates to oil-field engineering, in particular, to piston drilling pumps, and can be used in reciprocating drilling hydraulic devices with reciprocating motion when pumping fluids causing abrasive wear.

Известен поршень бурового насоса, содержащий корпус поршня, уплотнительные манжеты из полиуретанового эластомера, снабженные абразивозачищающей кромкой на внешней уплотняющей поверхности (RU, патент, №2109189, МПК F16J 1/00, F04B 5/00, опубл. 20.04.98).Known piston drilling pump, comprising a piston body, a sealing cuff of polyurethane elastomer, equipped with abrasive cleaning edge on the outer sealing surface (RU, patent, №2109189, IPC F16J 1/00, F04B 5/00, publ. 20.04.98).

Известен поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник, выполненный с пазами, в которых размещена уплотнительная эластичная манжета, последняя выполнена с торцевыми уплотнительными элементами, один из которых размещен в проточке металлического сердечника, при этом наружная поверхность уплотнительной манжеты армирована слоем эластичного материала на основе фтористого каучука (RU 39921 U, МКл F16J 1⎜00, F04B 5⎜00, 2004).A well-known piston of a drilling pump includes a metal core made with grooves in which a sealing elastic cuff is placed, the latter is made with end sealing elements, one of which is placed in the groove of the metal core, while the outer surface of the sealing cuff is reinforced with a layer of elastic material based on fluorine rubber (RU 39921 U, MKL F16J 1⎜00, F04B 5⎜00, 2004).

Поршни, изготовленные по предлагаемой схеме более долговечны по сравнению с поршнями, содержащими в качестве уплотняющего элемента манжету на основе резины. Однако существенным недостатком таких поршней является большая масса конструкции, поскольку эластичный уплотняющий элемент, выполненный из полиуретана или фторсодержащего полимера наносится непосредственно на металлическую часть штока. Это вызывает повышенный износ уплотнительной манжеты и преждевременную потерю герметичности.Pistons made according to the proposed scheme are more durable compared to pistons containing a rubber-based cuff as a sealing element. However, a significant drawback of such pistons is the large mass of the structure, since an elastic sealing element made of polyurethane or fluorine-containing polymer is applied directly to the metal part of the rod. This causes increased wear of the sealing cuff and premature loss of tightness.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является классический поршень бурового насоса УНБ-600 (Николич А.С. Поршневые буровые насосы. М., Недра, 1973).The closest technical solution to the claimed is the classic piston of the UNB-600 mud pump (Nikolic AS. Piston mud pumps. M., Nedra, 1973).

Срок службы известного поршня бурового насоса УНБ-600 небольшой, около 350 часов, что связано с трением уплотнительной манжеты, выполненной из маслобензостойкой резины, при возвратно-поступательном движении по цилиндровой втулке насоса в условиях агрессивных сред и повышенного абразивного износа. Это вызывает значительный нагрев и быстрое разрушение трущихся деталей поршня бурового насоса.The service life of the well-known piston of the UNB-600 mud pump is small, about 350 hours, which is associated with friction of the sealing cuff made of oil-and-petrol-resistant rubber during reciprocating movement along the cylinder sleeve of the pump under conditions of aggressive media and increased abrasive wear. This causes significant heating and rapid destruction of the rubbing parts of the piston of the mud pump.

Кратковременная потеря герметичности манжеты позволяет раствору, содержащему абразивные частицы проникнуть в зону контакта поверхностей манжеты и цилиндрической втулки, что вызывает износ. Износ цилиндровой втулки вызывает увеличение уплотняемого зазора, снижая тем самым ресурс манжеты поршня.Short-term loss of tightness of the cuff allows a solution containing abrasive particles to penetrate into the contact area of the surfaces of the cuff and the cylindrical sleeve, which causes wear. Worn cylinder liner causes an increase in the sealing gap, thereby reducing the life of the piston cuff.

Задачей данной полезной модели является усовершенствование классической модели поршня УНБ-600. Технический результат, который будет достигнут от использования данной модели, заключается в повышении срока службы поршня. Технический результат достигается тем, что поршень бурового насоса выполнен из композитных материалов.The objective of this utility model is to improve the classic model of the piston UNB-600. The technical result that will be achieved from the use of this model is to increase the service life of the piston. The technical result is achieved in that the piston of the mud pump is made of composite materials.

Полезная модель поясняется чертежом, где изображен общий вид поршня бурового насоса в разрезе. Поршень бурового насоса состоит из:The utility model is illustrated in the drawing, which shows a general view of the piston of the mud pump in the section. Mud pump piston consists of:

• тела 1, выполненного из полиуретана марки АДВ-13-1 с твердостью по Шору Д 85±5 единиц, армированного свободно-ориентированным углеродным волокном для придания дополнительной конструкционной прочности;• body 1, made of polyurethane brand ADV-13-1 with a shore hardness of D 85 ± 5 units, reinforced with free-oriented carbon fiber to impart additional structural strength;

• манжеты 2, выполненной из полиуретана с твердостью по Шору Д 70±5 единиц марки АДВ-13-2;• cuff 2, made of polyurethane with a hardness of Shore D 70 ± 5 units of the brand ADV-13-2;

• стопорного кольца 3, выполненного из качественной углеродистой конструкционной стали марки 45.• locking ring 3, made of high quality carbon structural steel grade 45.

Реализация полезной модели и последующая работа предлагаемого поршня осуществляется следующим образом: поршень совершает возвратно-поступательные движения по внутренней поверхности цилиндровой втулки, нагнетая буровой раствор в трубы; при этом манжета деформируется в осевом и радиальном направлении.The implementation of the utility model and the subsequent work of the proposed piston is carried out as follows: the piston reciprocates along the inner surface of the cylinder sleeve, forcing the drilling fluid into the pipes; while the cuff is deformed in the axial and radial direction.

Использование предложенных поршней буровых насосов осуществлено на производственной базе ЗАО «Опытный завод «НЕФТЕГАЗМАШ» где была изготовлена и испытана в сравнении с существующими аналогами опытная партия композитных поршней для буровых насосов. Опытная партия насосов с новыми композитными поршнями, изготовленными по предложенной схеме, была передана для эксплуатационных испытаний на действующие буровые установки в Западно-Сибирский филиал ООО «Буровая компания «Евразия», Тюменская обл., ХМАО-Югра, г. Когалым. Результаты эксплуатационных испытаний показали увеличение срока службы разработанных композитных поршней буровых насосов до 1050 часов, что в 3 раза превышает аналогичный показатель поршней буровых насосов традиционных известных конструкций. Увеличение срока службы происходит из-за: возрастания показателя сопротивления многократному сжатию на 25%; возрастания стойкости к многократному растяжению в 2,2 раза; снижения показателя истирания по Грасселю на 46%.The use of the proposed piston pump pumps was carried out at the production base of CJSC Experimental Plant NEFTEGAZMASH where a pilot batch of composite pistons for mud pumps was manufactured and tested in comparison with existing analogues. An experimental batch of pumps with new composite pistons, manufactured according to the proposed scheme, was transferred for operational tests on existing drilling rigs in the West-Siberian branch of Eurasia Drilling Company LLC, Tyumen Region, KMAO-Yugra, Kogalym. The results of operational tests showed an increase in the service life of the developed composite piston pumps for pumps up to 1050 hours, which is 3 times higher than the same indicator for the pumps of traditional well-known drilling pumps. The increase in service life is due to: an increase in resistance to multiple compression by 25%; 2.2 times increase of resistance to repeated stretching; decrease in attrition across Grassel by 46%.

Claims

Mud pump piston containing piston body, cuff, steel circlip, characterized in that the piston body is made of polyurethane brand ADV-13-1 reinforced with free-oriented carbon fiber, and the cuff is made of polyurethane brand ADV-13-2.