В России старые месторождения за счет МУН (мероприятий увеличения нефтеотдачи) уже не могут обеспечить прирост нефтедобычи, поэтому идет интенсивное освоение новых месторождений.Новые месторождения находятся в труднодоступных районах, поэтому при разведочном и основном бурении требуется мобильное оборудование , которое можно легко транспортировать вертолетом или в контейнерном исполнении размещать на морских буровых платформах.

Исходя из этого и формируются требования к буровым насосам:

-большая производительность;

-высокая надежность;

-относительно небольшая масса;

Именно из этих требований исходит предприятие ООО «Корона ТЭК», которое более 12 лет разрабатывает и изготавливает трехплунжерные насосы. В этом году разработан и изготовлен новый буровой насос НБ-600.


Большая производительность.

                                             Q = n· F·S / 20 ·10 ³                   (1)

Q -расход (л/сек); n – (об/мин) обороты коленвала насоса; F - площадь плунжера (см²); S – ход плунжера (см).

Из формулы (1) мы видим, что увеличить производительность насоса можно тремя путями:

-увеличить обороты коленвала насоса,

-увеличить диаметр плунжеров,

-увеличить ход плунжеров.

Увеличивая обороты коленвала мы снижаем крутящий момент, но резко снижаем ресурс работы плунжеров, уплотнений плунжера, а так же пружин и клапанов.

Увеличение диаметра плунжера ведет к увеличению габаритов (ширины , высоты) насоса и росту нагрузки на коленвал, что снижает ресурс работы подшипников.

Увеличение хода плунжера ведет к незначительному  увеличению длинны насоса.

Наш насос НБ-600 имеет ход плунжера S =  220 мм., что по сравнению с аналогами больше на 20 мм.


Высокая надежность.

Корпус насоса НБ-600 выполнен из трех труб (рис1), что на порядок увеличивает его прочность  по сравнению с аналогами.



                                         Рис.1

Учитывая, что при большом эксцентриситете с установкой промежуточных роликовых подшипников в 2 раза увеличиваются габариты и масса насоса мы установили подшипники скольжения. Установка подшипников скольжения не только уменьшает габариты и массу, но и  увеличивает ресурс работы до 35 000 часов.

Сборка кривошипно-шатунного механизма КШМ на аналогах производится путем установки эксцентриков на цилиндрический вал насоса  через шпоночное соединение, что при непрерывном режиме работы приводит к смятию шпонки и стукам в насосе. В конструкции нашего насоса применен коленвал (рис.2,3).







                               Рис.2                                                                                   Рис.3

Направляющие крейцкопфов выполнены не сегментом как у аналогов а в виде цилиндрических вкладышей (рис.4) из антифрикционного чугуна. В случае увеличения зазора между крейцкопфом и направляющей втулкой при длительной эксплуатации достаточно повернуть втулку на 90 ᴼ.

                                                                 Рис.4

Гидроблок выполнен из поковки высоколигированной стали (рис.5). Каким бы качественным литье не было, все равно при длительной эксплуатации идет промыв между седлами и корпусом или по телу самого корпуса гидроблока. Клапанная коробка выполнена из поковки легированного металла 40Х, что увеличивает ресурс работы при знако-переменных нагрузках, при работе с агрессивной средой с содержанием сероводорода, исключает утечки по корпусу.

                                                                      Рис.5

Естественно снижается и стоимость насоса и бурового насосного узла в целом. Приерывном режиме бурения особые требования предъявляются к стойкости поршней и втулок цилиндровых у поршневых буровых насосов, или плунжеров и пакетов уплотнений у плунжерных насосов. С целью увеличения ресурса работы все плунжера покрываются алмазным покрытием, которое нашла широкое применение при изготовлении буровых долот. Алмазно-кластерные покрытия (АКП) – это электрохимически осаждаемая плёнка металлов, в частности хрома с частицами ультрадисперсного алмаза или наноалмаза (УДА), обладающая специфическими структурой и свойствами. АКП наносится на рабочую поверхность плунжеров и  повышает их износостойкость и срок годности. АКП характеризуется повышенной твёрдостью, износостойкостью, коррозийной стойкостью, низким коэффициентом трения и обеспечивает повышение срока службы  деталей узлов трения в 5-10 раза.

Относительно небольшая масса.

Применение гидроблока из поковки позволяет снизить толщину стенки т. к. прочность металла поковки по сравнению с литьем выше на 30-50 %.Применение коленвала и подшипников скольжения уменьшает массу кривошипно-шатунного механизма в два раза.Трансмиссия – причина больших габаритов и веса буровых насосных блоков:
В буровых установках трансмиссия состоит из  клиноременной передачи и зубчатой внутри насоса (шевронной). Дополнительно требуется механизм натяжения ремней, а это большие габариты, очень значительный вес и постоянный контроль за ремнями, необходимость их частой регулировки и замены.

Небольшая масса буровой насосной установки НБ-600 достигается за счет применения гидропривода насоса (рис.6,7). Это позволяет: -производить плавную регулировку расхода при бурении.

                              Рис.6                                                                              Рис.7

Можно установить силовой агрегат в одном блок-контейнере, а насос в другом. Что позволяет транспортировать их вертолетом.

Буровые насосные агрегаты НБ-600 производятся как с электроприводом (рис.9), так и с дизельным  приводом.

 

                                          Рис.9                                                                                

 

Сравнительные характеристики буровых насосов.

 

Параметры

НБТ 600

СИН 61

НБ-600

Максимальная

полезная мощность, кВт

475

500

600

Наибольшая подача, л/сек

45

46,2

75

Габаритные размеры , мм

4400х2722х1645

2037х1166х834

1980х900х700

Масса, т

19

3

2,8