Įvadas
Naftos ir dujų pramonėje elektrinis panardinamasis siurblys (ESP) yra labai efektyvus dirbtinis kėlimo įrenginys. Pagrindinių komponentų, -siurblio korpuso-projektavimas ir gamyba tiesiogiai veikia visos sistemos veikimą ir tarnavimo laiką. Siurblio korpuso medžiagos parinkimas, konstrukcijos konstrukcija ir gamybos procesas, kaip pagrindinis sparnuotės palaikantis ir vidinę mechaninę konstrukciją saugantis komponentas, tiesiogiai lemia ESP sistemos pritaikymą skirtingomis eksploatavimo sąlygomis. Šiame straipsnyje bus nagrinėjami pagrindiniai ESP siurblių korpusų tipų skirtumai, analizuojamos kiekvieno tipo techninės charakteristikos ir taikymo scenarijai bei pateikiama nuoroda inžinieriams ir technikai renkantis ir optimizuojant ESP sistemas.
Pagrindinės siurblio korpuso funkcijos ir techniniai reikalavimai
ESP siurblio korpusas pirmiausia yra fizinis barjeras, apsaugantis vidinius besisukančius komponentus, ir turi būti pakankamai tvirtas, kad atlaikytų aukšto{0}}slėgio gręžinio aplinką. Antra, siurblio korpuso vidinio srauto trajektorijos geometrinė konstrukcija tiesiogiai veikia skysčio srauto charakteristikas, o tai savo ruožtu turi įtakos siurblio efektyvumui ir kavitacijos našumui. Žvelgiant iš medžiagų mokslo perspektyvos, siurblio korpusas turi būti atsparus abrazyviniam korozinių medžiagų ir žalios naftos kietųjų dalelių poveikiui. Be to, atsižvelgiant į gręžinio įrengimo sudėtingumą, siurblio korpusas turi atitikti griežtus matmenų nuokrypius ir sujungimo suderinamumo standartus. Dėl šių daugybės techninių reikalavimų labai skiriasi siurblio korpuso dizainas, atsižvelgiant į skirtingus taikymo scenarijus.
Siurblio korpusų skirtumai pagal medžiagas
Ketaus siurblio korpusai
Tradiciniai ketaus siurblių korpusai buvo plačiai naudojami ankstyvosiose ESP sistemose dėl mažų gamybos sąnaudų ir puikių liejimo savybių. Pilko ketaus siurblių korpusai pasižymi vidutinio stiprumo ir geru vibracijos slopinimu, tačiau jų atsparumas korozijai yra silpnas, ypač rūgščioje alyvos gręžinio aplinkoje, kurioje yra vandenilio sulfido arba anglies dioksido, kur jie yra jautrūs elektrocheminei korozijai. Šiuolaikiniai patobulinti kaliojo ketaus siurblių korpusai yra apdorojami grafito sferoidizavimu, todėl žymiai padidėja medžiagos kietumas ir atsparumas tempimui, taip pat atsparumas korozijai. Jie vis dar naudojami kai kuriuose sekliuose, mažos{3}}korozijos įprastuose naftos gręžiniuose.
Nerūdijančio plieno siurblių korpusai
Dėl puikaus atsparumo korozijai 316 l nerūdijančio plieno siurblių korpusai yra tinkamiausias pasirinkimas vidutinės{1}} ir didelės-korozijos aplinkoje. Ši medžiaga pasižymi puikiu atsparumu chlorido įtempių korozijos įtrūkimams ir tinka naftos telkinių skysčiams, kuriuose yra daug chlorido jonų. Dvipusio nerūdijančio plieno (pvz., 2205 ir 2507) siurblių korpusai siūlo dar geresnę stiprumo ir atsparumo korozijai pusiausvyrą, ypač gerai veikiant aukštai{7}}temperatūrai, aukštam-slėgiui ir aplinkoje, kurioje yra CO₂-. Tačiau jų medžiagų kaina yra maždaug 2-3 kartus didesnė nei standartinio nerūdijančio plieno. Itin austenitinis nerūdijantis plienas (pvz., AL-6XN) sukurtas ypač korozinei aplinkai. Nors ir brangus, jis demonstruoja puikų ilgalaikį{17}}sieros ir chlorido naftos gręžinių patikimumą.
Lydinių medžiagų siurblių korpusai
Nikeli Šios medžiagos išlaiko stabilias mechanines savybes labai korozinėje aplinkoje, tačiau jų didelė kaina (maždaug 5–10 kartų didesnė nei nerūdijančio plieno) riboja platų jų naudojimą. Titano lydinio siurblių korpusai, nors ir pasižymi puikiu bendru našumu, šiuo metu dėl apdirbimo sunkumų ir sąnaudų apribojimų yra skirti tik specializuotoms, aukščiausios klasės reikmėms. Siurblio korpuso skirtumai pagal konstrukciją
Standartinis tiesus{0}}per siurblio korpusą
Standartiniame tiesiame{0}}siurblio korpuse naudojamas paprastas cilindrinis srauto kelias, todėl gamybos sąnaudos yra mažos ir skysčio atsparumas minimalus. Jis tinka homogeniniams skysčiams ir bendriems kėlimo reikalavimams. Jo vidinį srauto kelią paprastai sudaro vienos arba kelių{3}}pakopų tandeminė struktūra, kurioje kiekvienoje pakopoje yra sparnuotė ir atitinkamas kreipiamasis sparnuotė (arba korpuso difuzorius). Ši konstrukcija plačiai naudojama sekliuose ir vidutinio gylio šuliniuose, bet gali būti linkusi į srauto nestabilumą sudėtinguose skysčiuose, kuriuose yra didelis dujų -skysčių santykis arba tuose, kuriuose yra kietųjų dalelių.
Spiralinis siurblio korpusas
Spiralinis siurblio korpusas (taip pat žinomas kaip spiralinis siurblio korpusas) naudoja unikalų spiralinio srauto kelio dizainą, kad skysčio kinetinė energija būtų efektyviau paverčiama slėgio energija, o tai žymiai pagerina bendrą siurblio efektyvumą. Ši konstrukcija ypač gerai-tinka tvarkyti didelio-klampumo skysčius, nes jo srauto išplėtimo kampas optimizuotas, kad būtų sumažintas srauto atsiskyrimas ir sūkurių nuostoliai. Spiralinių siurblių korpusų gamybos procesas yra sudėtingesnis, paprastai reikalaujantis tikslaus liejimo arba CNC apdirbimo, todėl išlaidos yra didesnės. Jis daugiausia naudojamas vidutinio{5}} ir didelio-klampumo rezervuaruose arba gamybiniuose šuliniuose, kuriuose reikia optimizuoti energiją-taupyti. Specialus siurblys
Korpuso konstrukcijos
Specialios siurblio korpuso konstrukcijos, sukurtos konkrečioms eksploatavimo sąlygoms, apima: smėliui-atsparius siurblių korpusus (su dėvėjimuisi-atspariais įdėklais arba kietomis dangomis prie vidinės sienos), anti-dujų blokavimo siurblio korpusus (su optimizuota įleidimo geometrija, kad sumažintų dujų poveikį) ir aukštai-temperatūrai atsparių šilumai atsparių siurblių korpusų ir aušinimo kanalų (su specialiu dizainu) Šios pritaikytos konstrukcijos sprendžia įprastų siurblių korpusų veikimo apribojimus specializuotose aplinkose, taikant struktūrines naujoves. Nors ir ne tokie universalūs, jie gali žymiai pagerinti sistemos patikimumą ir ekonomiškumą{7}} konkrečiose programose.
Gamybos procesų įtaka siurblio korpuso veikimui
Smėlio liejimas, pagrindinis tradicinių siurblių korpusų gamybos procesas, tinka didelio masto-gamybai, tačiau siūlo ribotą matmenų tikslumą ir dažnai jį reikia apdirbti. Tikslus liejimas (pvz., prarastas vaško liejimas) suteikia sudėtingesnę geometriją ir aukštesnę paviršiaus apdailą, sumažina vidinį srauto pasipriešinimą ir pagerina efektyvumą. Pastaraisiais metais priedų gamyba (3D spausdinimas) įrodė unikalius pranašumus kuriant prototipus ir gaminant specializuotų medžiagų siurblių korpusus, leidžiančius integruoti sudėtingų vidinių konstrukcijų liejimą. Tačiau ribotas medžiagų pasirinkimas ir sąnaudų veiksniai neleido plačiai naudoti komercinės paskirties.
Terminis apdorojimas turi lemiamos įtakos siurblio korpuso veikimui. Pavyzdžiui, nerūdijančio plieno siurblių korpusai paprastai reikalauja tirpalo atkaitinimo ir ėsdinimo pasyvavimo, siekiant pagerinti atsparumą korozijai; didelio-stiprumo lydinio siurblių korpusai gali būti specialiai termiškai apdorojami, siekiant optimizuoti jų mechanines savybes. Paviršiaus apdorojimo metodai, tokie kaip karbido purškimas ir lazerinis padengimas, gali veiksmingai padidinti pagrindinių siurblio korpuso komponentų atsparumą dilimui ir korozijai, prailginant jų tarnavimo laiką.
Inžineriniai siurblio korpuso pasirinkimo aspektai
Rinkdamiesi ESP siurblio korpusą, inžinieriai turi visapusiškai atsižvelgti į šiuos pagrindinius veiksnius: tikslinio šulinio gylį, slėgio ir temperatūros sąlygas; pagaminto skysčio fizines ir chemines savybes (įskaitant koroziją, abrazyvumą, dujų{0}}skysčių santykį ir klampumą); numatomas gamybos laikas; ir ekonominius reikalavimus. Labai korozinėje aplinkoje pirmenybė turėtų būti teikiama nerūdijančiam plienui arba legiruotoms medžiagoms, net ir dėl tam tikrų išlaidų pranašumų. Šuliniuose, kuriuose yra daug smėlio, atsparumas dilimui yra svarbesnis nei tiesiog efektyvumo optimizavimas. Šiuolaikinėse ESP sistemose dažnai naudojami moduliniai siurblio korpuso sprendimai, leidžiantys lanksčiai pakeisti ir atnaujinti, atsižvelgiant į gamybos dinamiką.
Išvada
ESP siurblio korpuso pasirinkimas, kaip pagrindinė dirbtinių kėlimo sistemų sudedamoji dalis, turi tiesioginės įtakos gamybos efektyvumui, veikimo patikimumui ir ekonominiam gyvybingumui. Žvelgiant iš medžiagų perspektyvos, ketus, nerūdijantis plienas ir lydiniai turi savo taikomus scenarijus. Konstrukcinio dizaino požiūriu tiesūs-, spiraliniai ir specialios-struktūros siurblių korpusai atitinka įvairias reikalingas skysčio charakteristikas. Tobulėjant medžiagų mokslui ir gamybos technologijoms, būsimi ESP siurblių korpusai bus atsparesni korozijai, atsparumas dilimui ir geresnė skysčių dinamika. Skaitmeninis dizainas ir pažangios gamybos technologijos taip pat dar labiau pagerins siurblio korpuso gaminių pritaikymą ir kokybės nuoseklumą. Inžinieriai ir technikai turėtų moksliškai įvertinti įvairių tipų siurblių korpusų technines ir ekonomines galimybes, atsižvelgdami į konkrečias rezervuaro sąlygas ir gamybos reikalavimus, kad priimtų optimalų pasirinkimą.