18 декабря 2007 г. Лучшие штанговые нефтяные насосы!
Главный технический эксперт Богданов Владислав Васильевич, тел.: 8 908 271-61-41
Директор Оборин Алексей Владимирович
Создание высококачественных и долговечных скважинных штанговых насосов (СШН) является важнейшей задачей повышения эффективности нефтедобычи. Разработанная технология упрочнения повышает ресурс насосов в несколько раз, а экономические выгоды от внедрения составят миллионы рублей с одной скважины.
На последних выставках «Нефть. Газ. Химия.», проходивших в ВЦ «Пермская Ярмарка» в 2006-2008 гг. наша фирма представила новые достижения в области технологии ионного азотирования и карбонитрирования, которые эффективно используются для упрочнения широкой номенклатуры изделий в различных отраслях промышленности, в частности в нефтедобыче.
На совместном совещании НК ОАО «ЛУКОЙЛ», ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» и ЗАО «ПКНМ» было принято решение по организации высокотехнологичного производства азотированных цилиндров СШН.
В России насосами СШН оборудовано около 58% всех действующих скважин, для ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» эта цифра достигает 71%, в США — до 90%. Такому нефтепромысловому оборудованию, как СШН, «по зубам» самая тяжелая нефть – высоковязкая, с большим содержанием свободного газа и механических примесей, а также осложненные условия эксплуатации в глубоких высокодебитных скважинах.
В целях повышения качества и эксплуатационной надежности штанговых насосов впервые разработана усовершенствованная технология ионно-вакуумного азотирования (ИВА) в импульс-плазме. Разработчиком технологии Владиславом Богдановым были предложены новые принципы проектирования азотированных покрытий и ноу-хау по оптимизации упрочнения прецизионно-точных цилиндров штанговых насосов. Приоритетные решения обеспечили высококачественное защитное покрытие и требуемую размерную точность при упрочнении внутренней поверхности длинномерных цилиндров.
«Известно, что при изготовлении насосов главной и самой сложной деталью является прецизионно-точный цилиндр, — говорит Владислав Богданов. — К сожалению, изготовители насосов из-за недостаточного уровня технологий не могут обеспечить бездеформационное и высококлассное упрочнение деталей. Для того чтобы достичь нормативных требований, азотированные цилиндры с высокой твердостью покрытия подвергаются правке и хонингованию, что недопустимо. В результате нарушается азотированная рабочая поверхность и резко снижается ее износо-коррозионная стойкость. Также стоит отметить, что существующая нормативно-техническая документация регламентирует недостаточные требования к качеству покрытий, которые отражают давно устаревшую и затратную технологию печного азотирования. В конечном итоге подобные цилиндры с дефектами в составе скважинных штанговых насосов поступают на нефтепромыслы и имеют низкие эксплуатационные свойства».
Цилиндро-плунжерная пара – это простая и идеальная конструкция, существующая уже более 100 лет, и её можно сделать практически «вечной», если обеспечить преимущественное качество деталей. Однако производители прилагают усилия, чтобы изменить саму конструкцию насоса – со вставным цилиндром, гибким плунжером, уплотнительными кольцами и т. п. Кроме того, часто выбирают ошибочное направление на сверхглубокое азотирование, что не решает проблему, а может лишь усугубить её. Поэтому в действительности при её изготовлении необходимо обоснованно проектировать и оптимизировать технологию азотирования для формирования высококачественных покрытий с конкретным назначением. Подконтрольные испытания десяти насосов, изготовленных по новой технологии, достигли более 3000 суток безотказной наработки в осложненных условиях добычи на нефтепромыслах «ЛУКОЙЛ-Пермь» и в настоящее время продолжается их успешная эксплуатация. Отметим, что средняя наработка отечественных и импортных скважинных штанговых насосов составляет 300-600 суток.
Серийное производство СШН с внедрением передовой технологии ИВА создано в ЗАО «ПКНМ», где успешно в 2006 г. освоена высоко производительная автоматизированная установка ЙОН-200И2.
Конструкция двухкамерной установки (200 кВт, импульс-плазма 10кГц, ∅ 2,0х10м) и ноу-хау технологии ИВА по бездеформационному упрочнению обеспечили высокое качество и свойства цилиндров, экономичность и полную экологичность процессов.
При этом было достигнуто:
Все приоритетные способы ИВА, внедренные для серийного упрочнения высокоточных длинномерных цилиндров, штоков, плунжеров, замковых соединений и других ответственных деталей, защищены 8 патентами РФ и частными техническими решениями на ноу-хау технологии.
Ионными технологиями азотирования и упрочняемой продукцией заинтересовались многие российские предприятия и ряд фирм ближнего и дальнего зарубежья.
Алексей СЛИВНЕВ, главный механик МЭМО ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»:
Новую технологию ионно-вакуумного азотирования можно считать настоящим прорывом в создании эффективных способов упрочнения цилиндров СШН, что впервые обеспечило получение высокоточных деталей насоса идеальных по размерам, форме канала и высококлассному качеству азотированного покрытия.
Испытания показали многократное увеличение безотказной работы штанговых насосов в осложненных условиях нефтепромыслов. По результатам промысловых испытаний принято решение о широком применении упрочненных насосов на всех территориально-производственных предприятиях НК «ЛУКОЙЛ».
Кроме доказанных технико-эксплуатационных достоинств внедрение этого оборудования принесет колоссальные экономические выгоды, связанные с сокращением количества ремонтов скважин и увеличением нефтедобычи.
Герман БЕРЕСНЕВ, доктор технических наук, профессор ПГТУ;
Игорь СИНАНИ, доктор технических наук, профессор ПГТУ;
Юрий ЧЕРНИКОВ, кандидат технических наук:
Достигнутые результаты высокого качества и эксплуатационной надежности упрочненных ИВА-цилиндров штанговых насосных установок основаны на изученных ведущим экспертом Владиславом Богдановым закономерностях формирования структурно-энергетического состояния азотированных покрытий на конструкционных сталях.
Предложенные им принципы проектирования и оптимизации бездеформационной технологии нанесения регулируемых защитных покрытий обеспечили требуемую размерную точность прецизионных цилиндров и их безотказную работоспособность в жестких условиях эксплуатации.
Ранее аналогичные подходы и приоритетные технологии упрочнения различных ответственных изделий были разработаны В. Богдановым и эффективно внедрены на многих ведущих предприятиях оборонной промышленности.
Доктор Соломон Берман, президент IBC Coatings Technologies, INC (США):
Американские фирмы-производители не имеют бездеформационной технологии азотирования цилиндров с высокотвердыми и стойкими покрытиями.
Созданные технологии и достигнутые результаты в сложных условиях работы по долговечности азотированных насосов заслуживают наивысшей оценки.
Доктор Александр ВАРХОШКОВ, генеральный директор фирмы «ИОНИТЕХ» (Болгария):
Проблема создания новых технологий по упрочнению деталей штанговых насосов актуальна сегодня во всем мире. Для нового производства привлечена и наша фирма, для чего созданы три крупных проекта на предприятиях России и Казахстана, где внедрены в серийное производство наши современные установки ЙОН-И с импульс-плазмой для эффективного ионного азотирования и карбонитрирования подобных деталей.
Доклад «Новая технология бездеформационного ионного азотирования скважинных штанговых насосов».
(Международная конференция НК «Лукойл», ООО «Лукойл-Пермь» 14-15.03.06 г.
Семинар на международной выставке «Нефть. Газ. Химия» 27-30.11.06 г., г. Пермь.)
Доклад «Прогрессивная технология ионного азотирования для повышения стойкости и надёжности штампо-прессового инструмента».
(I Международная конференция и выставка «Инструмент для прессования алюминия»14-16.11.07 г., г.Москва.)
Доклады «Новые принципы конструирования упрочняемых изделий и оптимизация технологии ионного азотирования и карбонитрирования».
(VII Международный конгресс по термообработке материалов 11-14.12.1990 г., г. Москва.
Международный конгресс по материаловедению и термообработке 15-18.09.1996 г., г. Варна, Болгария.)
Статья «Лучшие насосы для нефтяного дела».
(Журнал «Техсовет» № 11, 2006 г.)
Показаны результаты успешного внедрения новой технологии бездеформационного азотирования прецизионно-точных цилиндров (ст. 38Х2МЮА (1.8509)) и высокие технико-экономические показатели серийного производства штанговых насосов на Пермской компании нефтяного машиностроения.
Статья «Вечные насосы».
(Корпоративная газета «Пермская нефть» № 25 от 28.12.06 г.)
Показано состояние и перспективы применения ресурсосберегающей и высокопроизводительной технологии азотирования для ответственных изделий глубино-насосного оборудования. Даны результаты успешной эксплуатации насосов СШН, обладающие преимущественной надёжностью и долговечностью (в 3-4 раза) в сравнении с другими аналогами. Представлены положительные отзывы главных специалистов НК «Лукойл-Пермь».
Статья «Ионное азотирование сталей».
(Сборник «Термическая, химико-термическая и лазерная обработка сталей и титановых сплавов», г. Пермь, 1989 г.)
В результате исследований кинетики формирования, морфологии структурных зон и свойств азотированного слоя разработана диаграмма рекомендуемых режимов ионного азотирования конструкционных сталей, что позволяет конструкторам и технологам обосновано проектировать рациональные режимы обработки с учетом чертежных требований и условий эксплуатации конкретных деталей, а также прогнозировать параметры упрочнения для широкой номенклатуры существующих и вновь создаваемых сталей.