Поршень бурового насоса
Заявляемое техническое решение относится к нефтепромысловой технике, в частности к буровым поршневым насосам. Задача изобретения - увеличение срока службы поршня за счет повышения надежности его работы и повышения износостойкости уплотнительной манжеты. Заявляемый поршень бурового насоса, включает металлический сердечник 1, выполненный с пазами 2 и проточкой 3, сменную уплотнительную манжету 4, которая имеет уплотнительный торцевой элемент 5. В проточке сердечника 1 размещен другой торцевой уплотнительный элемент 6. Уплотнительная манжета 4 на своей внешней периферийной поверхности армирована слоем эластичного материала из резиновой смеси на основе фтористого каучука, причем толщина этого слоя равна 2-5 мм.
Изобретение относится к нефтепромысловой технике, в частности к буровым поршневым насосам.
Буровые насосы применяются для подачи бурового раствора через колонну бурильных труб к забою скважины для выноса разрушенной долотом породы. Перекачиваемый буровой раствор является абразиво-содержащей жидкостью.
Известен поршень бурового раствора, размещаемый в цилиндровой втулке, и состоящий из металлического сердечника и уплотнительной манжеты (А.с. СССР №1603113, Кл. F 16 J 15/32, 1988 г.)
Недостаток известного поршня -его небольшая долговечность, что связано с повышенным износом уплотнительной манжеты.
Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник, выполненный с пазами, в которых расположена уплотнительная эластичная манжета (Гидравлика буровых насосов, Караев М.А., М., Недра, 1983 г., с.164-165). Указанный поршень применяется в буровых насосах У8-6М, используемых при бурении нефтяных и газовых скважин.
Однако, срок службы известного поршня бурового насоса небольшой, т.к. он работает в условиях повышенных давлений, температур и взаимодействия с агрессивными средами. Уплотнительная манжета, выполненная из маслобензостойкой резиновой смеси (марок 1293, 1294), обладает невысокой прочностью и износостойкостью а условиях прямого взаимодействия с абразивосодержащими агрессивными перекачиваемыми средами, что приводит к быстрому износу.
Трение уплотнительной манжеты, выполненной из резины упомянутых марок, при возвратно-поступательном движении по цилиндровой втулке насоса вызывает значительный нагрев трущихся и сопряженных деталей поршня бурового насоса. Силовое действие сил трения и нагрев поверхности уплотнительной манжеты приводит к ее интенсивному износу и разрушению.
Технической задачей изобретения является увеличение срока службы поршня за счет повышения надежности его работы и повышения износостойкости уплотнительной манжеты.
Поставленная задача достигается тем, что в поршне бурового насоса, включающем металлический сердечник, выполненный с пазами, в которых размещена уплотнительная эластичная манжета, последняя выполнена с торцевыми уплотнительными элементами, один из которых размещен в проточке металлического сердечника, при этом наружная поверхность уплотнительной манжеты армирована слоем эластичного материала из резиновой смеси на основе фтористого каучука, причем толщина этого слоя равна 2-5 мм.
Благодаря армированию уплотнительной манжеты эластичным материалом, представляющим собой резиновую смесь на основе фтористого каучука, значительно уменьшается нагрев манжеты, что способствует уменьшению ее износа.
Дополнительные уплотнительные элементы, размещенные на торцевой поверхности манжеты, устраняют зазор между сопряженными деталями поршня.
На фиг.1 изображен предлагаемый поршень бурового раствора. Поршень содержит металлический сердечник 1, выполненный с пазами 2 и проточкой 3, сменную уплотнительную манжету 4, имеющую уплотнительный торцевой элемент 5. В проточке сердечника 1 размещен
торцевой уплотнительный элемент 6. Уплотнительная манжета 4 на своей внешней периферийной поверхности армирована слоем эластичного материала из резиновой смеси на основе фтористого каучука 7.
Монтаж и последующая работа предлагаемого поршня осуществляется следующим образом.
Металлический сердечник поршня покрывают клеем, например, "Хелюсилом" и вставляют в прессформу, куда подается маслобензо-стойкая резина. После запрессовки резины вкладыши прессформы вынимаются и на их место подается резиновая смесь на основе фтористого каучука (ТУ38.105628-88), обладающая пониженным коэффициентом трения, которая формирует рабочую поверхность поршня. После вулканизации манжеты прессформа разбирается и вынимается готовый поршень.
Поршень совершает возвратно-поступательное движение по внутренней поверхности цилиндровой втулки, нагнетая буровой раствор в трубы. При этом манжета деформируется в осевом и радиальном направлении.
Предлагаемые поршни могут быть применены в буровых насосах различных типов, например БрН-1; УФ-4, У8-6М, У*-7М, 9Т, 11 Т, 9МГр-73, НБ-32, НБ-50, НБ-125 и др.
Использование предложенных поршней буровых насосов осуществлено на предприятиях "Сургутнефтегаза", где они успешно прошли испытания в условиях высоких давлений в интервалах 30-230 кгс/см2 с применением различных рабочих сред (воды, глинистого раствора, цементного раствора, солевого раствора и т.д.).
Как показали испытания, срок службы поршней заявляемой конструкции увеличился в 3 раза за счет исключения отслоений, отрывов и износа манжетного уплотнения.
Поршень бурового насоса, включающий металлический сердечник, выполненный с пазами, в которых размещена уплотнительная эластичная манжета, отличающийся тем, что уплотнительная манжета выполнена с торцевыми элементами, один из которых размещен в проточке металлического сердечника, при этом наружная поверхность уплотнительной манжеты армирована слоем эластичного материала из резиновой смеси на основе фтористого каучука, толщина которого равна 2-5 мм.
