WO2008069702A2 - Working member of a bore hole multistage pump (variants) - Google Patents

Working member of a bore hole multistage pump (variants) Download PDF

Info

Publication number
WO2008069702A2
WO2008069702A2 PCT/RU2007/000686 RU2007000686W WO2008069702A2 WO 2008069702 A2 WO2008069702 A2 WO 2008069702A2 RU 2007000686 W RU2007000686 W RU 2007000686W WO 2008069702 A2 WO2008069702 A2 WO 2008069702A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating
working body
body according
ceramic coating
thickness
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000686
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2008069702A3 (en
Inventor
Alexandr Georgievich Chuyko
Kirill Alexandrovich Chuyko
Anastasia Aleksandrovna Chuyko
Fyarit Fatikhovich Kuzyaev
Andrey Yuryevich Shvetsov
Original Assignee
Alexandr Georgievich Chuyko
Kirill Alexandrovich Chuyko
Anastasia Aleksandrovna Chuyko
Fyarit Fatikhovich Kuzyaev
Andrey Yuryevich Shvetsov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alexandr Georgievich Chuyko, Kirill Alexandrovich Chuyko, Anastasia Aleksandrovna Chuyko, Fyarit Fatikhovich Kuzyaev, Andrey Yuryevich Shvetsov filed Critical Alexandr Georgievich Chuyko
Publication of WO2008069702A2 publication Critical patent/WO2008069702A2/en
Publication of WO2008069702A3 publication Critical patent/WO2008069702A3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06Multi-stage pumps
    • F04D1/063Multi-stage pumps of the vertically split casing type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/10Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02Selection of particular materials
    • F04D29/026Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/30Manufacture with deposition of material
    • F05D2230/31Layer deposition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00Manufacture
    • F05D2230/90Coating; Surface treatment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/96Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/11Iron
    • F05D2300/111Cast iron
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/17Alloys
    • F05D2300/171Steel alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/17Alloys
    • F05D2300/173Aluminium alloys, e.g. AlCuMgPb
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/21Oxide ceramics
    • F05D2300/2112Aluminium oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/611Coating

Definitions

  • the invention relates to devices for the extraction of oil and oil fluids from wells, mainly to multistage centrifugal and centrifugal-vortex pumps for producing reservoir fluid and working in the reservoir pressure maintenance system.
  • the working body of a submersible multistage pump includes an impeller containing a driving and driven disks with blades placed between them, and a guiding apparatus with shaped blades.
  • oil In its chemical composition, oil is prone to the formation of emulsions, since it contains active asphaltene emulsifiers and resins.
  • the formation of emulsions is facilitated by clay and sand brought from the surface or from the formation. Since the viscosity and stability of the emulsion depend on the dispersion of water-oil mixtures, and the ESP is one of the best dispersants, an emulsion is formed during the passage of the liquid through the impellers, the viscosity of which can increase by a factor of ten compared to pure oil. The increase in viscosity negatively affects the performance of the ESP.
  • the working body (stage) of a submersible multi-stage pump comprises an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • all the elements of the working body are made of aluminum alloy or of steel or cast iron coated on a steel or cast-iron surface, an aluminum-based coating, with an Al 2 O 3 ceramic coating of at least two layers formed on all the elements.
  • the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • - the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
  • the pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
  • the working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the impeller is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating Al 2 is formed on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades.
  • O 3 of at least two layers. Besides:
  • first - lower barrier layer of ceramic Al 2 O 3 coatings have a thickness of 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • - the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
  • the pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
  • the working body of a submersible multistage pump contains an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating is formed on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades.
  • Al 2 O 3 from at least two layers. Besides:
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns;
  • the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 Oz is in the range from 2 to 50%;
  • the pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
  • the working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • all the elements of the working body are made of aluminum alloy or steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, while at the steps a ceramic coating Al 2 O 3 of at least two layers is formed, and a ceramic coating is applied polymer coating with high release ability.
  • - first - the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • - the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
  • - pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 MKM or more;
  • the polymer coating is a teflon coating.
  • the working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the impeller is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating Al 2 is formed on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades. Oz of at least two layers, and a polymer coating with high release ability is applied to the ceramic coating. Besides:
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 Oz has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • the total thickness of the ceramic coating Al 2 Cb is in the range from 2 to 1000 microns;
  • the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 Oz is in the range from 2 to 50%;
  • - pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 MKM or more;
  • the polymer coating is a teflon coating.
  • the step (working body) of a multi-stage submersible pump contains an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed.
  • the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating is formed on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades.
  • Al 2 Oz from at least two layers, and a polymer coating with high release ability is applied to the ceramic coating. Besides:
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 Oz has a thickness of from 0.001 ⁇ m to 2 ⁇ m and a high density of about 100%;
  • the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns;
  • - pore size is in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more; Teflon coating is used as a polymer coating.
  • FIG. l shows the working body of a submersible multistage pump, in Fig.2 - the impeller of a submersible multistage pump, in Fig.Z - the guide apparatus of a submersible multistage pump.
  • the lower disk guide device The working bodies can be made of aluminum alloy (the best option), steel or cast iron. In the case of working bodies made of steel or cast iron, their surface is pre-coated with an aluminum alloy (or pure aluminum) due to poor adhesion of the ceramic coating to steel and cast iron.
  • the bottom layer of the protective ceramic coating Al 2 O 3 (the protective coating is indicated by pos. 9, 13 in FIGS. 2 and 3) due to its ultra-high density and exceptional corrosion resistance reliably protects the flow part of the working body from corrosion, in particular from exposure to hydrogen sulfide.
  • the second main working coating layer with a thickness of 2 to 1000 microns has a very high hardness and strength. Moreover, as it deepens into the working layer of the coating, its hardness increases. Its hardness reaches up to 2500 Vickers units. This hardness coating is second only to diamond.
  • Ceramic coating Al 2 O 3 has a very high hydroabrasive wear resistance. It is a dielectric and breakdown voltage is directly proportional to the thickness of the coating. Al 2 O 3 coating has a very high corrosion resistance. After grinding the coating, its surface has a very low adhesive ability and a low coefficient of friction. This coating has a very high erosion resistance. The coating has high heat resistance (about 1000 0 C).
  • the thickness of the working layer of the ceramic coating is dictated on the one hand by the required resource for wear resistance, and on the other hand, by economic feasibility. The greater the wear resistance of the coating is required, the larger the coating thickness is selected. For a purely corrosion-resistant design, the minimum coating thickness is selected. If it becomes necessary to apply a coating polymer coating, the thickness of the working layer of the ceramic coating is selected in order to ensure high adhesion of the polymer coating.
  • an increased coating thickness is selected (dielectric properties increase).
  • the smallest porosity of the working layer of the coating and the smallest pore size are selected during the formation of coatings that are corrosion-resistant and wear-resistant, as well as for coatings resistant to scaling.
  • the increased porosity of the working layer of the coating is selected for working bodies resistant to asphalt-resin-paraffin deposits.
  • a polymer coating having a very high release ability for example, Teflon
  • the increased porosity of the coating, as well as the increased pore size provides high adhesion of the polymer coating to the main working layer of Al 2 O 3 .
  • the wear resistance of the ceramic coating with increased porosity is reduced.
  • the working parts of the pumps made of ceramic-coated aluminum alloy have a weight of almost three times less than steel or cast-iron. They are not subject to corrosion, wear, deposition of mudflows, paraffins. Due to this, the vibration of pumps with similar working bodies is minimized or eliminated altogether.
  • Processing was carried out in the anode-cathode mode.
  • the electrolyte was cooled by intensive pumping through a plate heat exchanger. Mixing of the electrolyte was carried out by a special pump with the direction of the jet directly on the workpiece and the witness specimen.
  • the current density was 20 a / dm 2 .
  • the processing time was 90 minutes.
  • the electrolyte temperature was maintained in the range 19 ... 21 0 C.
  • current stabilization was turned off and voltage stabilization of 620 volts was turned on. When voltage stabilized, the current gradually decreased to almost zero. After that, the power was turned off. Parts were washed and dried. The coating properties were evaluated on a witness sample.
  • the coating was applied to the details of the working parts of submersible multistage pumps in six versions:
  • the first option A three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed on the impeller and guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of aluminum alloy. The coating was applied in a continuous layer to the entire surface of the parts except for the current supply points. After the ceramic coating was formed, a polymer coating based on silicone was applied to the current supply points. The first is the lower barrier layer of the Al 2 Cb ceramic coating, having a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30%, and surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two-layer ceramic coating.
  • the second option On the flowing part of the impeller of the working body of a submersible multistage pump made of cast iron with a coating of aluminum alloy with a thickness of 160 ⁇ m, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two
  • the third option On the flowing part of the guiding apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of steel with a coating of aluminum alloy with a thickness of 150 ⁇ m, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second is the working coating layer alumina with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ...
  • the fourth option A three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed on the impeller and the guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of steel coated with aluminum with a thickness of 180 ⁇ m. The coating was applied in a continuous layer to the entire surface of the parts except for the current supply points.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV.
  • a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.
  • the fifth option On the flowing part of the impeller of the working body of a submersible multistage pump made of cast iron with a coating of aluminum with a thickness of 220 ⁇ m, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.
  • the sixth option was used to apply.
  • a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed.
  • the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 ⁇ m and a density close to 100%.
  • the second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%.
  • the pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 ⁇ m.
  • the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 ⁇ m, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.

Abstract

The invention relates to multistage pumps for extracting oil from wells. The inventive working member of a downhole multistage pump comprises a working wheel (4) and a guiding unit (5). Said working wheel (4) and a guiding unit (5), each or both, are made either of an aluminium alloy, or steel or iron and are provided with a ceramic Al2O3 coating which is applied to the steel or iron surface and consists of at least two layers. A highly adhesive polymer coating is applied to the ceramic coating. Said invention makes it possible to increase the corrosion stability of the working members, the wearability thereof, to reduce salting deposits, asphaltene-paraffine precipitations, the weight and vibrations.

Description

Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса Working body of a submersible multistage pump
(варианты)(options)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретения относятся к устройствам для добычи нефти и нефтяных жидкостей из скважин, преимущественно к многоступенчатым центробежным и центробежно-вихревым насосам для добычи пластовой жидкости и работы в системе поддержания пластового давления. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса включает рабочее колесо, содержащее ведущий и ведомый диски с размещенными между ними лопатками, и направляющий аппарат с профилированными лопатками.The invention relates to devices for the extraction of oil and oil fluids from wells, mainly to multistage centrifugal and centrifugal-vortex pumps for producing reservoir fluid and working in the reservoir pressure maintenance system. The working body of a submersible multistage pump includes an impeller containing a driving and driven disks with blades placed between them, and a guiding apparatus with shaped blades.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Современное состояние нефтедобывающей промышленности характеризуется существенным ухудшением эксплуатационных условий скважинного оборудования.The current state of the oil industry is characterized by a significant deterioration in the operating conditions of downhole equipment.
Факторов, влияющих- на работу установок электрических центробежных насосных (УЭЦН), очень много: начиная от конструкций скважины и насоса, и заканчивая процессами, проходящими в самом пласте. Совокупность всех осложнений приводит к резкому снижению эффективности работы УЭЦН. В связи с этим становятся актуальными разработки, направленные на повышение показателей эффективности работы насоса. К основным осложняющим факторам, приводящим к снижению эффективности работы УЭЦН, можно отнести: газ, вода, отложение солей и асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО), наличие механических примесей в добываемой из пласта жидкости и др.There are a lot of factors influencing the operation of electric centrifugal pumping units (ESPs): from the well and pump structures to the processes that take place in the formation itself. The combination of all complications leads to a sharp decrease in the efficiency of the ESP. In this regard, developments aimed at improving pump performance indicators are becoming relevant. The main complicating factors leading to a decrease in the efficiency of the ESP are: gas, water, deposition of salts and asphalt-resin-paraffin deposits (AFS), the presence of mechanical impurities in the fluid extracted from the reservoir, etc.
Вследствие того, что безводный период эксплуатации скважин занимает малую часть от общего периода, влияние воды на работу УЭЦН начинается практически с момента начала работы скважины. Появление в нефти пластовой воды приводит к целому ряду осложнений при эксплуатации УЭЦН.Due to the fact that the anhydrous period of operation of the wells takes up a small part of the total period, the effect of water on the operation of the ESP starts almost from the moment the well starts. The appearance of formation water in oil leads to a number of complications during the operation of ESP.
По своему химическому составу нефть склонна к образованию эмульсий, поскольку в ее состав входят активные эмульгаторы-асфальтены и смолы. Процессу образования эмульсий способствуют глина и песок, принесенные с поверхности или из пласта. Так как вязкость и устойчивость эмульсии зависят от дисперсности водонефтяных смесей, а УЭЦН является одним из лучших диспергаторов, то в процессе прохождения жидкости через рабочие колеса образуется эмульсия, вязкость которой может повышаться в десятки раз по сравнению с чистой нефтью. Увеличение вязкости негативно отражается на рабочих характеристиках УЭЦН.In its chemical composition, oil is prone to the formation of emulsions, since it contains active asphaltene emulsifiers and resins. The formation of emulsions is facilitated by clay and sand brought from the surface or from the formation. Since the viscosity and stability of the emulsion depend on the dispersion of water-oil mixtures, and the ESP is one of the best dispersants, an emulsion is formed during the passage of the liquid through the impellers, the viscosity of which can increase by a factor of ten compared to pure oil. The increase in viscosity negatively affects the performance of the ESP.
Другой формой осложнения является появление высокоминерализованной пластовой воды, что приводит к сильной коррозии и активному солеотложению в органах насоса. Это связано с высокой коррозионной активностью пластовой воды. Сочетание воздействия высокоминерализованной воды и электрического тока приводят к возникновению электрохимической коррозии металла. Если к этим факторам добавляется низкое забойное давление, то происходит активное солеотложение в рабочих органах насоса.Another form of complication is the appearance of highly mineralized formation water, which leads to severe corrosion and active scaling in the pump organs. This is due to the high corrosivity of formation water. The combination of high mineralized water and electric current leads to the occurrence of electrochemical corrosion of the metal. If to low bottomhole pressure is added to these factors, then active scaling occurs in the working bodies of the pump.
Другим постоянным спутником нефти при ее добыче является газ. При попадании газа в рабочие органы насоса образуются газовые каверны, величина которых соизмерима с размерами канала ступени. При этом происходит ухудшение энергообмена между рабочим колесом и жидкостью. Частицы жидкости, окружающие пузырек, находятся под действием все возрастающей разности давления жидкости и давления внутри пузырька и движутся к его центру ускоренно. При полной конденсации пузырька происходит столкновения частиц жидкости, сопровождающиеся мгновенным местным повышением давления, достигающим сотен мегапаскаль. Это приводит к разрушению поверхности рабочих органов насоса. В добываемой жидкости находятся различные механические примеси. Это могут быть соли, продукты разрушения пласта и механические примеси, принесенные с поверхности при ремонтах скважин. Создание на забое скважины перепада давления приводит к частичному разрушению скелета горной породы. Мелкие частицы породы вместе с жидкостью попадают в насос и абразивно изнашивают поверхности рабочих органов.Another constant companion of oil during its production is gas. When gas enters the pump’s working bodies, gas caverns are formed, the size of which is comparable to the size of the stage channel. In this case, the energy exchange between the impeller and the liquid deteriorates. The fluid particles surrounding the bubble are affected by the ever-increasing difference in fluid pressure and the pressure inside the bubble and move toward its center rapidly. With complete condensation of the bubble, collisions of fluid particles occur, accompanied by an instantaneous local increase in pressure, reaching hundreds of megapascals. This leads to destruction of the surface of the working bodies of the pump. In the produced fluid are various mechanical impurities. These may be salts, fracture products and mechanical impurities brought from the surface during well repairs. The creation of a differential pressure at the bottom of the well leads to a partial destruction of the rock skeleton. Small particles of rock together with the liquid enter the pump and abrasively wear the surfaces of the working bodies.
Из-за изменения геометрических параметров рабочих колес, вследствие износа поверхности рабочих органов, и их значительной массы возникает дисбаланс и, как следствие, это приводит к существенной вибрации УЭЦН. При этом собственная вибрация насоса передается практически на всю длину эксплуатационной колонны. Повышенные виброперемещения вызывают знакопеременные напряжения в области соединения узлов УЭЦН между собой, стимулируя их разрушение в месте соединения. В результате под воздействием вибрации нарушается герметичность колоны, а следовательно появляются межколонные перетоки.Due to changes in the geometric parameters of the impellers, due to wear of the surface of the working bodies, and their considerable mass, an imbalance arises and, as a result, this leads to a significant vibration of the ESP. In this case, the pump's own vibration is transmitted almost over the entire length of the production string. Elevated vibration displacements cause alternating stresses in the area of connection of the ESP units with each other, stimulating their destruction at the connection point. As a result, under the influence of vibration, the tightness of the column is violated, and therefore intercolumn flows appear.
Таким образом, рабочие органы погружных насосов для добычи нефти в процессе их эксплуатации подвергаются интенсивному гидроабразивному износу. Это приводит, во- первых, к снижению напора в насосной установке, а во-вторых, к появлению повышенных вибраций, которые в последствии приводят к нарушению герметичности колоны.Thus, the working bodies of submersible pumps for oil production during their operation are subjected to intensive hydroabrasive wear. This leads, firstly, to a decrease in the pressure in the pump installation, and secondly, to the appearance of increased vibrations, which subsequently lead to a violation of the tightness of the column.
Наличие в пластовой жидкости сопутствующих газов приводит к возникновению эрозии поверхности проточной части рабочих органов и вследствие этого к увеличению гидродинамического сопротивления и снижению КПД насоса.The presence of associated gases in the formation fluid leads to erosion of the surface of the flowing part of the working bodies and, as a result, to an increase in hydrodynamic resistance and a decrease in the pump efficiency.
Наличие в пластовой жидкости агрессивных газов и жидкостей вызывает интенсивную коррозию рабочих органов.The presence in the formation fluid of aggressive gases and fluids causes intense corrosion of the working bodies.
Наличие электрохимического потенциала, в сочетании с высокой агрессивностью пластовой жидкости и электропроводностью рабочих органов вызывает интенсивную электрохимическую коррозию последних.The presence of the electrochemical potential, combined with the high aggressiveness of the reservoir fluid and the conductivity of the working bodies, causes intense electrochemical corrosion of the latter.
Вследствие электропроводности материала, из которого изготовлены рабочие органы, при наличии в пластовой жидкости солей происходит интенсивное солеотложение на поверхности проточной части рабочих органов. В результате сечение проточной части забивается и существенно снижается напор в насосе. Поверхности рабочих органов, изготовленных из металла, обладают достаточно высокой адгезионной способностью. При наличии в пластовой жидкости парафинов в проточной части рабочих органов происходит их интенсивное отложение. В результате каналы быстро забиваются и напор соответственно падает. Усугубляет ситуацию тот факт, что осложнения не встречаются по отдельности. Чаще всего эксплуатируемые скважины имеют целый набор осложнений, которые снижают эффективность работы УЭЦН. Один вид осложнения может привести к появлению новых проблем при эксплуатации.Due to the electrical conductivity of the material from which the working bodies are made, in the presence of salts in the reservoir fluid, intense salt deposition occurs on the surface of the flowing part of the working bodies. As a result, the cross section of the flow part is clogged and the pressure in the pump is significantly reduced. The surfaces of the working bodies made of metal have a sufficiently high adhesive ability. In the presence of paraffins in the formation fluid in the flowing part of the working bodies, they are intensively deposited. As a result, the channels quickly become clogged and the pressure drops accordingly. The situation is aggravated by the fact that complications do not occur separately. Most often, exploited wells have a whole range of complications that reduce the efficiency of the ESP. One type of complication can lead to new operational problems.
Известны технические решения, которые направлены на повышение коррозионной стойкости, износостойкости, и, как следствие, повышение надежности погружных многоступенчатых насосов (см. например, RU 2274769, 20.04.2006; RU 55901 , 27.08.2006; RU 54630, 10.07.2006; RU 24517, 10.08.2002).Known technical solutions that are aimed at improving the corrosion resistance, wear resistance, and, as a result, improving the reliability of submersible multi-stage pumps (see, for example, RU 2274769, 04.20.2006; RU 55901, 08.28.2006; RU 54630, 10.07.2006; RU 24517, 08/10/2002).
В известных технических решениях в частности предлагается изготавливать рабочее колесо насоса из пластмассы или с пластмассовым покрытием или из упрочненного пористого порошкового материала, или из чугуна с насыщенным диффундирующим веществом, обеспечивающим повышение коррозионной стойкости, поверхностным слоем. Однако все эти технические решения не обеспечивают в достаточной степени повышение коррозионной стойкости, износостойкости, надежности погружного многоступенчатого насоса. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯIn known technical solutions, in particular, it is proposed to manufacture the pump impeller from plastic or with a plastic coating or from hardened porous powder material, or from cast iron with a saturated diffusing substance, which provides an increase in corrosion resistance, with a surface layer. However, all these technical solutions do not provide a sufficient increase in corrosion resistance, wear resistance, reliability of a submersible multistage pump. SUMMARY OF THE INVENTION
Технической задачей, на решение которой направлены заявленные изобретения, является:The technical problem, the solution of which the claimed invention is directed, is:
1. Повышение коррозионной стойкости рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;1. Improving the corrosion resistance of the working bodies of submersible pumps for oil production;
2. 3 ащита от электрохимической коррозии рабочих органов погружных насосов для добычи нефти; 3. Повышение износостойкости рабочих органов погружных насосов для добычи нефти; 4. П овышение стойкости к эрозионному износу рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;2. 3 protection against electrochemical corrosion of the working bodies of submersible pumps for oil production; 3. Improving the wear resistance of the working bodies of submersible pumps for oil production; 4. Improving the resistance to erosive wear of the working bodies of submersible pumps for oil production;
5. Снижение солеотложения в проточной части рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;5. Reduction of scaling in the flowing part of the working bodies of submersible pumps for oil production;
6. Снижение асфальто-смоло-парафиновых отложений в проточной части рабочих органов погружных насосов для добычи нефти;6. Reduction of asphalt-resin-paraffin deposits in the flowing part of the working bodies of submersible pumps for oil production;
7. Снижение веса погружного оборудования;7. Weight reduction of submersible equipment;
8. Снижение вибрации насосного оборудования;8. Decrease in vibration of the pump equipment;
9. Увеличение КПД насосного оборудования. Поставленная задача решается следующим образом.9. Increasing the efficiency of pumping equipment. The problem is solved as follows.
В первом варианте выполнения изобретения: Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом все элементы рабочего органа выполнены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на всех элементах сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев.In the first embodiment of the invention: The working body (stage) of a submersible multi-stage pump comprises an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed. Moreover, all the elements of the working body are made of aluminum alloy or of steel or cast iron coated on a steel or cast-iron surface, an aluminum-based coating, with an Al 2 O 3 ceramic coating of at least two layers formed on all the elements.
Кроме того: - первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;In addition: - first - the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;- the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.- the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
- толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более. Во втором варианте выполнения:- the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more. In the second embodiment:
Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом рабочее колесо выполнено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев. Кроме того:The working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed. In this case, the impeller is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating Al 2 is formed on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades. O 3 of at least two layers. Besides:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;- first - lower barrier layer of ceramic Al 2 O 3 coatings have a thickness of 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;- the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0, 1 мкм до 15 мкм.- the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
- толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более. В третьем варианте выполнения:- the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more. In a third embodiment:
Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом направляющий аппарат изготовлен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев. Кроме того:The working body of a submersible multistage pump contains an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed. In this case, the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating is formed on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades. Al 2 O 3 from at least two layers. Besides:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;- the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2Oз находится в диапазоне от 2 до 50%;- the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 Oz is in the range from 2 to 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.- the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
- толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.- the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
В четвертом варианте выполнения:In the fourth embodiment:
Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом все элементы рабочего органа выполнены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на ступени сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью. Кроме того: - первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;The working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed. Moreover, all the elements of the working body are made of aluminum alloy or steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, while at the steps a ceramic coating Al 2 O 3 of at least two layers is formed, and a ceramic coating is applied polymer coating with high release ability. In addition: - first - the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм; - пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;- the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns; - porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0, 1 мкм до 15 мкм; - толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 MKM и более;- pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 MKM or more;
- полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие. В пятом варианте выполнения:- the polymer coating is a teflon coating. In the fifth embodiment:
Рабочий орган (ступень) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом рабочее колесо выполнено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2Oз из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью. Кроме того:The working body (stage) of a submersible multistage pump contains a driving wheel with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed. In this case, the impeller is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating Al 2 is formed on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades. Oz of at least two layers, and a polymer coating with high release ability is applied to the ceramic coating. Besides:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2Oз имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;- the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 Oz has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2Cb находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм;- the total thickness of the ceramic coating Al 2 Cb is in the range from 2 to 1000 microns;
- пористость верхних слоев керамического покрытия Al2Oз находится в диапазоне от 2 до 50%;- the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 Oz is in the range from 2 to 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм; - толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 MKM и более;- pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 MKM or more;
- полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие. В шестом варианте выполнения:- the polymer coating is a teflon coating. In the sixth embodiment:
Ступень (рабочий орган) погружного многоступенчатого насоса, содержит рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, который включает в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки. При этом направляющий аппарат выполнен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2Oз из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью. Кроме того:The step (working body) of a multi-stage submersible pump contains an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guide apparatus, which includes a glass with upper and lower disks, between which the shaped blades are placed. In this case, the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, and a ceramic coating is formed on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades. Al 2 Oz from at least two layers, and a polymer coating with high release ability is applied to the ceramic coating. Besides:
- первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2Oз имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%;- the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 Oz has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%;
- суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм;- the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns;
- пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%;- porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%;
- размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм; - толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более; в качестве полимерного покрытия использовано тефлоновое покрытие. ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ- pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm; - the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more; Teflon coating is used as a polymer coating. LIST OF DRAWINGS
Изобретние поясняется графическими материалами, где на фиг. l показан рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, на фиг.2 - рабочее колесо погружного многоступенчатого насоса, на фиг.З - направляющий аппарат погружного многоступенчатого насоса.The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. l shows the working body of a submersible multistage pump, in Fig.2 - the impeller of a submersible multistage pump, in Fig.Z - the guide apparatus of a submersible multistage pump.
На указанных фигурах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated on these figures:
1. Вал1. Val
2. 3 ащитная втулка2. 3 protective sleeve
3. Текстолитовое кольцо 4. P абочее колесо3. Textolite ring 4. P
5. Направляющий аппарат5. Guiding apparatus
6. Проточная часть6. Flowing part
7. Поток пластовой жидкости7. The flow of formation fluid
8. Ведущий диск рабочего колеса 9. Защитное покрытие проточной части рабочего колеса8. The driving wheel of the impeller 9. The protective coating of the flowing part of the impeller
10. Лопатка рабочего колеса10. Impeller blade
11 .Ведомый диск рабочего колеса11. Impeller driven disk
12. Стакан с верхним диском направляющего аппарата 13. Защитное покрытие проточной части направляющего аппарата12. Glass with the upper disk of the guide vane 13. Protective coating of the flowing part of the guide vane
14. Лопатка направляющего аппарата14. The blade of the guide apparatus
15. Нижний диск направляющего аппарата Рабочие органы могут быть изготовлены из алюминиевого сплава (оптимальный вариант), стали или чугуна. В случае выполнения рабочих органов из стали или чугуна их поверхность предварительно покрывается алюминиевым сплавом (или чистым алюминием) из-за плохой адгезии керамического покрытия к стали и чугуну.15. The lower disk guide device The working bodies can be made of aluminum alloy (the best option), steel or cast iron. In the case of working bodies made of steel or cast iron, their surface is pre-coated with an aluminum alloy (or pure aluminum) due to poor adhesion of the ceramic coating to steel and cast iron.
Нижний слой защитного керамического покрытия Al2O3 (защитное покрытие обозначено поз.9, 13 на фиг.2 и 3) благодаря сверхвысокой плотности и исключительной коррозионной стойкости надежно защищает проточную часть рабочего органа от коррозии, в частности от воздействия сероводорода. Второй основной рабочий слой покрытия толщиной от 2 до 1000 мкм имеет очень высокую твердость и прочность. При этом по мере углубления в рабочий слой покрытия его твердость возрастает. Его твердость достигает до 2500 единиц по Виккерсу. Данное покрытие по твердости уступает только алмазу.The bottom layer of the protective ceramic coating Al 2 O 3 (the protective coating is indicated by pos. 9, 13 in FIGS. 2 and 3) due to its ultra-high density and exceptional corrosion resistance reliably protects the flow part of the working body from corrosion, in particular from exposure to hydrogen sulfide. The second main working coating layer with a thickness of 2 to 1000 microns has a very high hardness and strength. Moreover, as it deepens into the working layer of the coating, its hardness increases. Its hardness reaches up to 2500 Vickers units. This hardness coating is second only to diamond.
Керамическое покрытие Al2O3 обладает очень высокой гидроабразивной износостойкостью. Оно является диэлектриком и пробивное напряжение прямо пропорционально толщине покрытия. Покрытие Al2O3 обладает очень высокой коррозионной стойкостью. После шлифовки покрытия его поверхность имеет очень низкую адгезионную способность и маленький коэффициент трения. Данное покрытие обладает очень высокой стойкостью к эрозионному износу. Покрытие обладает высокой теплостойкостью (около 10000C). Толщина рабочего слоя керамического покрытия диктуется с одной стороны, требуемым ресурсом по износостойкости, а с другой стороны, экономической целесообразностью. Чем большая требуется износостойкость покрытия - тем большая выбирается толщина покрытия. Для чисто коррозионно- стойкого исполнения выбирается минимальная толщина покрытия. При возникновении необходимости наложения покрывного полимерного покрытия толщина рабочего слоя керамического покрытия выбирается из соображения обеспечения высокой адгезии полимерного покрытия.Ceramic coating Al 2 O 3 has a very high hydroabrasive wear resistance. It is a dielectric and breakdown voltage is directly proportional to the thickness of the coating. Al 2 O 3 coating has a very high corrosion resistance. After grinding the coating, its surface has a very low adhesive ability and a low coefficient of friction. This coating has a very high erosion resistance. The coating has high heat resistance (about 1000 0 C). The thickness of the working layer of the ceramic coating is dictated on the one hand by the required resource for wear resistance, and on the other hand, by economic feasibility. The greater the wear resistance of the coating is required, the larger the coating thickness is selected. For a purely corrosion-resistant design, the minimum coating thickness is selected. If it becomes necessary to apply a coating polymer coating, the thickness of the working layer of the ceramic coating is selected in order to ensure high adhesion of the polymer coating.
Для обеспечения повышенной стойкости к электрохимической коррозии выбирается увеличенная толщина покрытия (повышаются диэлектрические свойства). Наименьшая пористость рабочего слоя покрытия и наименьший размер пор выбирается при формировании покрытий коррозионно-стойких, и износостойких, а также для покрытий стойких к солеотложению.To ensure increased resistance to electrochemical corrosion, an increased coating thickness is selected (dielectric properties increase). The smallest porosity of the working layer of the coating and the smallest pore size are selected during the formation of coatings that are corrosion-resistant and wear-resistant, as well as for coatings resistant to scaling.
Повышенная пористость рабочего слоя покрытия выбирается для рабочих органов, стойких к асфальто-смоло- парафино отложениям. В последнем случае сверху рабочего слоя покрытия наносится полимерное покрытие, обладающее очень высокой антиадгезионной способностью (например, тефлон). Повышенная пористость покрытия, а также увеличенный размер пор обеспечивает высокую адгезию полимерного покрытия к основному рабочему слою Al2O3. При этом износостойкость керамического покрытия с повышенной пористостью снижается. Рабочие органы насосов, изготовленные из алюминиевого сплава с керамическим покрытием, имеют вес почти в три раза меньший, чем стальные или чугунные. Они не подвергаются коррозии, износу, отложению селей, парафинов. Благодаря этому вибрация насосов с подобными рабочими органами сводится к минимуму или исключается вообще.The increased porosity of the working layer of the coating is selected for working bodies resistant to asphalt-resin-paraffin deposits. In the latter case, a polymer coating having a very high release ability (for example, Teflon) is applied on top of the working coating layer. The increased porosity of the coating, as well as the increased pore size, provides high adhesion of the polymer coating to the main working layer of Al 2 O 3 . In this case, the wear resistance of the ceramic coating with increased porosity is reduced. The working parts of the pumps made of ceramic-coated aluminum alloy have a weight of almost three times less than steel or cast-iron. They are not subject to corrosion, wear, deposition of mudflows, paraffins. Due to this, the vibration of pumps with similar working bodies is minimized or eliminated altogether.
Выше перечисленные факторы вследствие снижения гидродинамического сопротивления обеспечивают повышение КПД насосного оборудования, а также значительно увеличивает наработку на отказ насосов и, следовательно, снижает число текущих ремонтов скважин.The above factors, due to the decrease in hydrodynamic resistance, provide an increase in the efficiency of pumping equipment, and also significantly increases the mean time between failures of the pumps and, therefore, reduces the number of ongoing well repairs.
ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ Были проведены работы по формированию керамического покрытия из оксида алюминия на детали рабочих органов погружного многоступенчатого насоса по методу микродугового оксидирования. В электролитическую ванну со слабощелочным электролитом помещались обрабатываемые детали и образец свидетель из алюминиевого сплава AlMg5Si2Mn. К изделиям и электролитической ванне подводилось питание от специального источника тока. В качестве источника питания использовался специализированный инверторный источник с микропроцессорным управлением, обеспечивающий точное задание тока в пределах 0...205 А и его стабилизацию в период протекания технологического процесса. Кроме того, источник питания обеспечивал стабилизацию напряжения, заданного в диапазоне 300...750 В. Обработка производилась в анодно- катодном режиме. Электролит охлаждался методом интенсивной прокачки через пластинчатый теплообменник. Перемешивание электролита осуществлялось специальным насосом с направлением струи непосредственно на обрабатываемые детали и образец свидетель. Плотность тока составляла 20 а/дм2. Время обработки составило 90 минут. Температура электролита поддерживалась в диапазоне 19...210C. После достижения анодного напряжения на нагрузке 620 Вольт отключалась стабилизация тока и включалась стабилизация напряжения 620 Вольт. При стабилизации напряжения ток плавно снижался практически до нулевого значения. После этого питание отключалось. Детали промывались и сушились. Свойства покрытия оценивали на образце свидетеле. По описанной методике производилось нанесение покрытия на детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов в шести вариантах: Первый вариант. На рабочем колесе и направляющем аппарате рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из алюминиевого сплава, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Покрытие наносилось сплошным слоем на всю поверхность деталей кроме мест подвода тока. На места подвода тока после формирования керамического покрытия наносилось полимерное покрытие на основе силикона. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2Cb имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. После промывки и сушки покрытия производилось удаление технологического слоя с поверхности деталей рабочего органа. В результате детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов имели двухслойное керамическое покрытие.EXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION Work was carried out on the formation of a ceramic coating of aluminum oxide on the parts of the working bodies of a submersible multi-stage pump according to the method of microarc oxidation. In the electrolytic bath with a slightly alkaline electrolyte, the workpieces were placed and a witness specimen from the aluminum alloy AlMg5Si2Mn was placed. Products and an electrolytic bath were supplied with power from a special current source. As a power source, a specialized inverter source with microprocessor control was used, which provides an accurate setting of the current in the range 0 ... 205 A and its stabilization during the process. In addition, the power supply provided stabilization of the voltage set in the range 300 ... 750 V. Processing was carried out in the anode-cathode mode. The electrolyte was cooled by intensive pumping through a plate heat exchanger. Mixing of the electrolyte was carried out by a special pump with the direction of the jet directly on the workpiece and the witness specimen. The current density was 20 a / dm 2 . The processing time was 90 minutes. The electrolyte temperature was maintained in the range 19 ... 21 0 C. After reaching the anode voltage at a load of 620 volts, current stabilization was turned off and voltage stabilization of 620 volts was turned on. When voltage stabilized, the current gradually decreased to almost zero. After that, the power was turned off. Parts were washed and dried. The coating properties were evaluated on a witness sample. According to the described method, the coating was applied to the details of the working parts of submersible multistage pumps in six versions: The first option. A three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed on the impeller and guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of aluminum alloy. The coating was applied in a continuous layer to the entire surface of the parts except for the current supply points. After the ceramic coating was formed, a polymer coating based on silicone was applied to the current supply points. The first is the lower barrier layer of the Al 2 Cb ceramic coating, having a thickness of 0.2 ... 0.5 μm and a density close to 100%. The second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%. The pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 μm. Third, the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 μm, porosity of 20 ... 30%, and surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two-layer ceramic coating.
Второй вариант. На проточной части рабочего колеса рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из чугуна с покрытием из алюминиевого сплава толщиной 160 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. После промывки и сушки покрытия производилось удаление технологического слоя с поверхности деталей рабочего органа. В результате детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов имели двухслойное керамическое покрытие.The second option. On the flowing part of the impeller of the working body of a submersible multistage pump made of cast iron with a coating of aluminum alloy with a thickness of 160 μm, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed. The first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 μm and a density close to 100%. The second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%. The pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 μm. Third, the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 μm, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two-layer ceramic coating.
Третий вариант. На проточной части направляющего аппарата рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из стали с покрытием из алюминиевого сплава толщиной 150 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. После промывки и сушки покрытия производилось удаление технологического слоя с поверхности деталей рабочего органа. В результате детали рабочих органов погружных многоступенчатых насосов имели двухслойное керамическое покрытие. Четвертый вариант. На рабочем колесе и направляющем аппарате рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из стали с покрытием из алюминия толщиной 180 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Покрытие наносилось сплошным слоем на всю поверхность деталей кроме мест подвода тока. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. Затем поверх керамического покрытия наносилось покрытие из фторопласта. Пятый вариант. На проточной части рабочего колеса рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из чугуна с покрытием из алюминия толщиной 220 мкм, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. Затем поверх керамического покрытия наносилось покрытие из фторопласта. Шестой вариант. На проточной части направляющего аппарата рабочего органа погружного многоступенчатого насоса, выполненного из алюминиевого сплава, формировалось трехслойное керамическое покрытие из оксида алюминия. Первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имел толщину 0,2...0,5 мкм и плотность близкую к 100%. Второй - рабочий слой покрытия оксида алюминия толщиной 90-100 микрон имел микротвердость 1800 HV и пористость 4...5%. Размер пор в рабочем слое покрытия колебалась в пределах 0,5...12,0 мкм. Третий - технологический слой покрытия имел толщину 40...45 мкм, пористость 20...30% и поверхностную микротвердость около 600 HV. Затем поверх керамического покрытия наносилось покрытие из фторопласта. The third option. On the flowing part of the guiding apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of steel with a coating of aluminum alloy with a thickness of 150 μm, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed. The first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 μm and a density close to 100%. The second is the working coating layer alumina with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%. The pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 μm. Third, the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 μm, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. After washing and drying the coating, the technological layer was removed from the surface of the working body parts. As a result, the details of the working bodies of submersible multistage pumps had a two-layer ceramic coating. The fourth option. A three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed on the impeller and the guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of steel coated with aluminum with a thickness of 180 μm. The coating was applied in a continuous layer to the entire surface of the parts except for the current supply points. The first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 μm and a density close to 100%. The second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%. The pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 μm. Third, the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 μm, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating. The fifth option. On the flowing part of the impeller of the working body of a submersible multistage pump made of cast iron with a coating of aluminum with a thickness of 220 μm, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide. The first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 μm and a density close to 100%. The second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%. The pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 μm. Third, the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 μm, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating. The sixth option. On the flowing part of the guide apparatus of the working body of a submersible multistage pump made of aluminum alloy, a three-layer ceramic coating of aluminum oxide was formed. The first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 had a thickness of 0.2 ... 0.5 μm and a density close to 100%. The second - the working layer of the coating of aluminum oxide with a thickness of 90-100 microns had a microhardness of 1800 HV and a porosity of 4 ... 5%. The pore size in the working layer of the coating ranged from 0.5 to 12.0 μm. Third, the technological coating layer had a thickness of 40 ... 45 μm, porosity of 20 ... 30% and a surface microhardness of about 600 HV. Then, a fluoroplastic coating was applied over the ceramic coating.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что все элементы рабочего органа изготовлены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность всех элементов керамическим покрытием Al2O3 из не менее чем двух слоев.1. The working body of a submersible multistage pump, comprising an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guiding apparatus that includes a glass with upper and lower disks, between which profiled blades are placed, characterized in that all elements of the working body made of aluminum alloy or steel or cast iron with a ceramic coating of Al 2 O 3 from at least two layers applied to the steel or cast iron surface of all elements.
2. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.2. The working body under item l, characterized in that the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%.
3. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм.3. The working body under item l, characterized in that the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns.
4. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.4. The working body under item l, characterized in that the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%.
5. Рабочий орган по п. l , отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.5. The working body under item l, characterized in that the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
6. Рабочий орган по п.l, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.6. The working body according to claim 1, characterized in that the thickness of the coating based on aluminum is from 2 μm to 1000 μm or more.
7. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что рабочее колесо изготовлено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев. 7. The working body of a submersible multistage pump, comprising an impeller with a drive and a driven disc, between which the blades are located, and a guide apparatus, including a glass with upper and lower disks, between which profiled blades are placed, characterized in that the impeller is made of aluminum alloy or steel or cast iron coated with an aluminum-based coating on a steel or cast iron surface, while on the flowing part of the impeller , which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades, a ceramic Al 2 O 3 coating of at least two layers is formed.
8. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.8. The working body according to claim 7, characterized in that the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%.
9. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм.9. The working body according to claim 7, characterized in that the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns.
10. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%. 10. The working body according to claim 7, characterized in that the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%.
11. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.11. The working body according to claim 7, characterized in that the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
12. Рабочий орган по п.7, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.12. The working body according to claim 7, characterized in that the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
13. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что направляющий аппарат изготовлен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2 Оз из не менее чем двух слоев.13. The working body of a submersible multistage pump, comprising an impeller with a drive and a driven disc, between which the blades are located, and a guiding apparatus, which includes a glass with upper and lower discs, between which the shaped blades are placed, characterized in that the guiding apparatus is made of aluminum alloy or of steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast iron surface, while on the flowing part of the guiding apparatus, which is formed by the inner surfaces of its glass with disks, as well as its blades, is formed Ceramic coating Al 2 Oz of at least two layers.
14. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.14. The working body according to p. 13, characterized in that the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%.
15. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 1000 мкм. 15. The working body according to p. 13, characterized in that the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 1000 microns.
16. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.16. The working body according to p. 13, characterized in that the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%.
17. Рабочий орган по п. 13, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм. 17. The working body according to p. 13, characterized in that the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
18. Рабочий орган по п.13, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.18. The working body according to item 13, wherein the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
19. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что все элементы рабочего органа изготовлены из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на ступени сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью.19. The working body of a submersible multistage pump, comprising an impeller with a driving and driven disks between which the blades are located, and a guiding apparatus that includes a glass with upper and lower disks, between which profiled blades are placed, characterized in that all elements of the working body made of aluminum alloy or steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface; moreover, an Al 2 O 3 ceramic coating of at least two layers is formed on the step, and a polymer coating with a high release ability is applied to the ceramic coating.
20. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%. 20. The working body according to claim 19, characterized in that the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%.
21. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 5 до 1000 мкм.21. The working body according to claim 19, characterized in that the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 5 to 1000 microns.
22. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.22. The working body according to claim 19, characterized in that the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%.
23. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.23. The working body according to claim 19, characterized in that the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
24. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более. 24. The working body according to claim 19, characterized in that the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
25. Рабочий орган по п.19, отличающийся тем, что полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие.25. The working body according to claim 19, characterized in that the polymer coating is a Teflon coating.
26. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что рабочее колесо изготовлено из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части рабочего колеса, которая образована внутренними поверхностями его дисков, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2O3 из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью.26. The working body of a submersible multistage pump, comprising an impeller with a drive and a driven disc, between which the blades are located, and a guiding apparatus that includes a glass with upper and lower discs, between which profiled blades are placed, characterized in that the impeller is made of an aluminum alloy of either steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast-iron surface, while on the flowing part of the impeller, which is formed by the inner surfaces of its disks, as well as its blades, a ceramic Al 2 O 3 coating of not less than two layers, and the ceramic coating is coated with a polymer coating with high release ability.
27. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.27. The working body according to p. 26, characterized in that the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%.
28. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 5 до 1000 мкм.28. The working body according to p, characterized in that the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 5 to 1000 microns.
29. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.29. The working body according to p, characterized in that the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%.
30. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.30. The working body according to p, characterized in that the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
31. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.31. The working body according to p, characterized in that the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
32. Рабочий орган по п.26, отличающийся тем, что полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие.32. The working body according to p, characterized in that the polymer coating is a Teflon coating.
33. Рабочий орган погружного многоступенчатого насоса, содержащий рабочее колесо с ведущим и ведомым дисками, между которыми размещены лопатки, и направляющий аппарат, включающий в себя стакан с верхним и нижним дисками, между которыми размещены профилированные лопатки, отличающийся тем, что направляющий аппарат изготовлен из алюминиевого сплава либо из стали или чугуна с нанесенным на стальную или чугунную поверхность покрытием на основе алюминия, при этом на проточной части направляющего аппарата, которая образована внутренними поверхностями его стакана с дисками, а также его лопатками, сформировано керамическое покрытие Al2Oз из не менее чем двух слоев, а на керамическое покрытие нанесено полимерное покрытие с высокой антиадгезионной способностью.33. The working body of a submersible multistage pump, comprising an impeller with a drive and a driven disc, between which the blades are located, and a guide apparatus, including a glass with upper and lower disks, between which profiled blades are placed, characterized in that the guiding apparatus is made of aluminum alloy or steel or cast iron with an aluminum-based coating deposited on a steel or cast iron surface, while on the flowing part of the guiding apparatus which is formed by the inner surfaces of its glass discs, as well as its blade is formed a ceramic coating of Al 2 Oz at least two layers, and the ceramic coating is polymeric e coating with high anti-adhesion power.
34. Рабочий орган по п.33, отличающийся тем, что первый - нижний барьерный слой керамического покрытия Al2O3 имеет толщину от 0,001 мкм до 2 мкм и высокую плотность - около 100%.34. The working body according to p. 33, characterized in that the first is the lower barrier layer of the ceramic coating Al 2 O 3 has a thickness of from 0.001 μm to 2 μm and a high density of about 100%.
35. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что суммарная толщина керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 5 до 1000 мкм.35. The working body according to p. ZZ, characterized in that the total thickness of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 5 to 1000 microns.
36. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что пористость верхних слоев керамического покрытия Al2O3 находится в диапазоне от 2 до 50%.36. The working body according to p. ZZ, characterized in that the porosity of the upper layers of the ceramic coating Al 2 O 3 is in the range from 2 to 50%.
37. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что размер пор находится в диапазоне 0,1 мкм до 15 мкм.37. The working body according to p. ZZ, characterized in that the pore size is in the range of 0.1 μm to 15 μm.
38. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что толщина покрытия на основе алюминия составляет от 2 мкм до 1000 мкм и более.38. The working body according to p. ZZ, characterized in that the thickness of the coating based on aluminum is from 2 microns to 1000 microns or more.
39. Рабочий орган по п.ЗЗ, отличающийся тем, что полимерное покрытие представляет собой тефлоновое покрытие. 39. The working body according to p. ZZ, characterized in that the polymer coating is a Teflon coating.
PCT/RU2007/000686 2006-12-08 2007-12-07 Working member of a bore hole multistage pump (variants) WO2008069702A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006143553/06A RU2006143553A (en) 2006-12-08 2006-12-08 STEP (WORKING BODY) OF SUBMERSIBLE MULTI-STAGE PUMP
RU2006143553 2006-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2008069702A2 true WO2008069702A2 (en) 2008-06-12
WO2008069702A3 WO2008069702A3 (en) 2008-07-31

Family

ID=39492759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000686 WO2008069702A2 (en) 2006-12-08 2007-12-07 Working member of a bore hole multistage pump (variants)

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2006143553A (en)
WO (1) WO2008069702A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498114C1 (en) * 2012-06-01 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Submersible centrifugal pump unit
RU2570277C2 (en) * 2013-09-18 2015-12-10 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" Multistage rotary downhole pump stage and method of its production
RU2748009C1 (en) * 2020-03-02 2021-05-18 Владимир Никандрович Кокарев Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2068037C1 (en) * 1993-11-29 1996-10-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской Академии наук (Институт химии ДВО РАН) Method to produce composition coatings on aluminum and its alloys
DE19815677A1 (en) * 1998-04-08 1999-10-14 Dresden Ev Inst Festkoerper Coated hard metal, cermet, steel, ceramic or metal alloy composite body e.g. a cutting tool such as a throwaway drill bit or cutter tip
RU2220327C2 (en) * 2002-03-15 2003-12-27 Общество с ограниченной ответственносью " Борец" Stage of submersible multistage centrifugal pump
RU39652U1 (en) * 2004-04-21 2004-08-10 Караник Юрий Апполинарьевич OIL WELL SUBMERSIBLE PUMP

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2068037C1 (en) * 1993-11-29 1996-10-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской Академии наук (Институт химии ДВО РАН) Method to produce composition coatings on aluminum and its alloys
DE19815677A1 (en) * 1998-04-08 1999-10-14 Dresden Ev Inst Festkoerper Coated hard metal, cermet, steel, ceramic or metal alloy composite body e.g. a cutting tool such as a throwaway drill bit or cutter tip
RU2220327C2 (en) * 2002-03-15 2003-12-27 Общество с ограниченной ответственносью " Борец" Stage of submersible multistage centrifugal pump
RU39652U1 (en) * 2004-04-21 2004-08-10 Караник Юрий Апполинарьевич OIL WELL SUBMERSIBLE PUMP

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEZZUVOV A.V. ET AL.: 'Nasosy dlya dobychi nefti' MOSCOW, NEDRA 1986, page 55, 60 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498114C1 (en) * 2012-06-01 2013-11-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Submersible centrifugal pump unit
RU2570277C2 (en) * 2013-09-18 2015-12-10 Открытое акционерное общество "Бугульминский электронасосный завод" Multistage rotary downhole pump stage and method of its production
RU2748009C1 (en) * 2020-03-02 2021-05-18 Владимир Никандрович Кокарев Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006143553A (en) 2008-06-20
WO2008069702A3 (en) 2008-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2807882C (en) Abrasion resistance in well fluid wetted assemblies
RU2293176C1 (en) Method for short-term operation of well using immersed pump device with electric drive
US20150060042A1 (en) Electrical submersible pump and pump system including additively manufactured structures and method of manufacture
US20130319956A1 (en) Apparatus, system and method for separating solids in submersible pump applications
US20130153432A1 (en) Amorphous Nickel Phosphorus Alloys for Oil and Gas
CA2797164C (en) Centrifugal pump for slurries
WO2008069702A2 (en) Working member of a bore hole multistage pump (variants)
Morrison et al. The Measured Impact of Erosion on the Rotodynamic and Performance Characteristics of a Mixed Flow ESP
RU2738696C2 (en) Pump components for oil and gas well and method of coating such components
CA2870962A1 (en) Multilayered coating for downhole tools with enhanced wear resistance and acidic corrosion resistance
RU68615U1 (en) STEP (WORKING BODY) OF SUBMERSIBLE MULTI-STAGE PUMP
US20180106250A1 (en) Coatings for reducing wear on rod pump components
RU2748009C1 (en) Module-section of submersible multistage centrifugal pump with integrated wear-resistant plain bearings
RU2560105C2 (en) Stage of submersible multi-stage high flow rate centrifugal pump
RU2196253C1 (en) Centrifugal oil-well pump stage
RU2580611C2 (en) Submersible multistage centrifugal pump and method of making impeller and guide vane for pump stage
US20150125279A1 (en) Submersible pump component and method of coating thereof
Savinkin et al. Ensuring the Durability of Oil-Producing Pumps Through the Use of Laser Spraying Technology
RU62670U1 (en) CENTRIFUGAL PUMP
RU2387881C1 (en) Downhole multi-stage pump
RU2515908C1 (en) Step of submersible centrifugal pump
RU2518713C1 (en) Stage of downhole multistage rotary pump
RU2282062C1 (en) Method of forming surfacfe of rotor of single-screw pump
RU191352U1 (en) The working stage of a submersible electric centrifugal pump for oil production in wells with a high content of soluble salts
RU2442909C2 (en) Multi-stage high-speed immersed impeller pump

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07861081

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07861081

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2