Карточка №1059 «Приключения глубинного насоса»

ИСТОЧНИК:

*Бахтамов Р. Изгнание шестикрылого серафима. – М., 1961. – С. 71-78.

СИТУАЦИЯ:

Задача полувековой давности. Глубинный насос, работающий в нефтяной скважине, состоит из цилиндра, поршня (плунжера) и двух клапанов – всасывающего и нагнетательного. Насос работает на глубине полутора-двух тысяч метров, отсюда и его название.

При движении поршня вверх в цилиндре образуется разрежение, всасывающий клапан открывается, нефть из пласта оказывается в насосе. Затем плунжер движется вниз, всасывающий клапан закрывается, открывается клапан нагнетательный. Нефть через отверстия в верхней части проходит в трубы, с каждым новым качанием поднимается все выше и выходит на поверхность.

Проблема в том, что нефть почти всегда несет в себе частицы песка, который истирает клапан. Здесь самое узкое место и нефть в области клапана движется особенно быстро. Чем выше скорость, тем быстрее разрушается металл.

Клапана служат примерно в четыре раза меньше, чем прочие детали насоса. Для смены клапана насос приходится поднимать на поверхность. А дело это сложное, поскольку вместе с насосом приходится вытаскивать километры труб.

Клапан состоит из нескольких деталей, но больше всего достается седлу, через которое нефть поступает в насос, и шарику, закрывающему отверстие в седле клапана при обратном ходе поршня. За сутки шарик ударяется о седло несколько тысяч раз, что ускоряет разрушение. Как быть?

СИСТЕМНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ:

Шарик должен ударяться о седло, чтобы насос выполнял свою функцию, и шарик не должен ударяться о седло, чтобы узел не изнашивался.

РЕШЕНИЕ:

Над рабочим шариком устанавливается другой, вспомогательный. Рабочий шарик ударяется теперь не о стенки клапанной коробки, а о вспомогательный шарик. Последний сделан из мягкого металла, а рабочий шарик и клапанная коробка – из твердого. При ударах страдать будет только вспомогательный шарик, который играет роль буфера. В основу изобретения положена разница в твердости материалов.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЙ ПРИЕМ:

*Принцип «посредника»:

а) использовать промежуточный объект, переносящий или передающий действие

КОММЕНТАРИЙ:

После проверки изобретения насос пришлось поднять из скважины только после выхода из строя плунжера. Устройство доставили на завод, где после разборки с трудом нашли седло клапана – настолько сильно оно уменьшилось в размерах. Однако изношенное седло продолжало сохранять необходимую форму: притираясь, оно в любой момент времени плотно прилегало к шарику. Жизнеспособность нового клапанного узла не вызывала сомнений.

КАТЕГОРИЯ:

ТРИЗ в нефтяной промышленности