В нефтяной промышленности буровой насос является основным силовым оборудованием буровой системы, а хвостовик в его проточной части выдерживает постоянное воздействие высокого давления и абразивного бурового раствора. Поэтому выбор подходящего хвостовика имеет решающее значение. Втулка бурового насосадоступны из различных материалов, среди которых биметаллическая втулка бурового насоса Является наиболее распространённым типом. Срок его службы обычно достигает 800 часов, и он также является одной из наиболее распространённых изнашиваемых деталей буровых насосов. Конструктивно он состоит в основном из двух слоёв: внешнего и внутреннего рукава.

Ⅰ. Внешний рукав

1. Структурная поддержка

В качестве основного опорного компонента, обеспечивающего общую производительность, адаптивность и долговечность вкладыша, наружная гильза изготавливается методом центробежного литья из кованой стали 45#. Её прочность на растяжение составляет более 610 МПа, а твёрдость – 180-200 НВ. Этот материал обладает превосходной прочностью на растяжение, сжатие и ударопрочностью. Во время бурения буровой насос подаёт буровой раствор под давлением 10-35 МПа и выше. Внешняя гильза воспринимает удар жидкости под высоким давлением в камере насоса и боковые силы, возникающие при возвратно-поступательном движении поршня, предотвращая деформацию или растрескивание вкладыша из-за избыточного давления. Выступая в качестве «каркаса» вкладыша, наружная гильза поддерживает внутреннюю гильзу, предотвращая её выпадение или повреждение под действием независимых напряжений, обеспечивая тем самым целостность биметаллической конструкции.

2. Адаптивность установки

Размеры наружной втулки напрямую определяют, насколько точно втулка подходит к отверстию под втулку напорной части. Наружный диаметр наружной втулки обработан с высокой точностью в соответствии со спецификациями корпуса насоса, что обеспечивает плотное прилегание к отверстию под втулку корпуса насоса и предотвращает радиальный люфт после установки.

3. Защита внутреннего износостойкого слоя

Внутренняя гильза биметаллической втулки представляет собой основной износостойкий слой, непосредственно контактирующий с песком и буровым шламом, содержащимися в буровом растворе. Однако материал внутренней гильзы (например, высокохромистый чугун) обычно обладает высокой хрупкостью. Внешняя гильза способна демпфировать внешние механические воздействия, предотвращая растрескивание внутренней гильзы под действием прямых напряжений. Кроме того, внешняя гильза изолирует непосредственный контакт внутренней гильзы с металлом корпуса насоса, защищая износостойкие свойства внутренней гильзы от дополнительных повреждений.

Ⅱ. Внутренний рукав

1. Устойчивость к износу и эрозии для продления общего срока службы футеровки

Буровой раствор часто содержит большое количество твёрдых частиц и течёт внутри насоса под высоким давлением и с высокой скоростью, вызывая сильный эрозионный износ внутренней стенки вкладыша. Внутренний вкладыш изготовлен из высокохромистого материала с высокой твёрдостью и превосходной износостойкостью. Его твёрдость значительно выше, чем у внешнего вкладыша, что позволяет ему противостоять износу, вызванному буровым раствором, и продлевает общий срок службы вкладыша.

2. Коррозионная стойкость

В зависимости от требований к бурению буровой раствор может быть кислотным или щелочным. Длительный контакт с таким раствором может вызвать коррозию металлов. Материал внутренней гильзы обладает превосходной коррозионной стойкостью, что позволяет изолировать прямой контакт бурового раствора с внешней гильзой, одновременно предотвращая попадание продуктов коррозии в буровой раствор и ухудшение качества бурения.

3. Обеспечение герметичности

Основная функция бурового насоса — подача бурового раствора на забой скважины под высоким давлением, и уплотнение между гильзой и поршнем играет ключевую роль в поддержании высокого давления. Если на внутренней стенке гильзы имеются раковины или деформации, вызванные износом и коррозией, это приведет к утечке бурового раствора, что напрямую снизит производительность насоса и давление, а также увеличит энергопотребление. Внутренняя гильза может плотно прилегать к уплотнению поршня, уменьшая утечки и обеспечивая стабильную работу бурового насоса при номинальном давлении, что позволяет избежать остановок бурения из-за выхода из строя уплотнения.

4. Сокращение комплексных затрат

По сравнению с буровой насос керамический вкладышsВнутренняя втулка биметаллического вкладыша имеет более низкую стоимость, что позволяет значительно снизить общую стоимость материала вкладыша и повысить общую экономическую эффективность.

Подводя итог, можно сказать, что процесс изготовления биметаллических вкладышей относительно прост. По сравнению с керамическими или циркониевыми вкладышами, биметаллические вкладыши имеют более низкую закупочную стоимость и широко используются в бурении. Внедрение биметаллических вкладышей представляет собой важный шаг в области буровой насосs. Они сочетают в себе прочность стали с превосходной износостойкостью, что делает их весьма привлекательным выбором для различных сфер применения. В связи с непрерывным развитием технологий ожидается, что биметаллические втулки будут играть всё более важную роль в повышении эффективности работы буровых насосов и продлении срока службы оборудования.