Просмотры:0 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2018-11-08 Происхождение:Работает
Подшипники бурового двигателя должны быть тщательно спроектированы, поскольку они призваны справляться с исключительными напряжениями и особенно суровыми условиями
Гётеборг, Швеция, 22 октября 2018 года. Смазка подшипников бурового раствора представляет особые проблемы в секторе разведки нефти и газа с отказами подшипников, что приводит к дорогостоящему простою. Тем не менее, есть способы сделать подшипники двигателей более надежными, как объясняет Роланд Муттенталер, менеджер по развитию бизнеса Oil and Gas на SKF.
Учитывая, что многие затраты на установку и эксплуатацию бригад составляют в общей сложности 200 000 евро в день, даже самое короткое нарушение производства может стоить нефтяным и газовым компаниям обоюдной суммы в виде упущенной выгоды. Это делает надежность важнейшим фактором успеха номер один в этом ключевом энергетическом секторе.
Надежность лежит в основе каждого развития в нефти и газе из-за его внутренней связи с производительностью и, следовательно, рентабельности. И нигде влияние на производительность не ощущается более остро, чем на «острый конец» разведки нефти и газа - бурильная колонна (которая по существу включает бурильную трубу, бурильные трубы, инструменты и буровые долота).
Буровое оборудование должно обрабатывать различные геологические формации, включая твердый камень и песок, поэтому осевые и ударные нагрузки чрезвычайно высоки, и существует множество возможных режимов отказа, включая тяжелую коррозию и трещины.
Подшипники бурового двигателя, используемые для бурения нефтяных и газовых скважин, должны надежно работать в этой исключительно сложной среде. Но проблемы здесь не заканчиваются. Подшипники для бурения нефтяных и газовых скважин, а также для работы с тяжелыми нагрузками, должны быть «смазаны» высокоабразивным раствором, содержащим 10% твердого вещества, такого как песок. Это неизбежно увеличивает абразивный износ на кольцах и шарах. Вдобавок к этому, подшипники бурового двигателя должны бороться с жесткими химическими добавками, такими как хлориды.
Смазка подшипников бурового двигателя относительно проста: грязь находится под давлением до 10 000 фунтов на квадратный дюйм (690 бар) и прокачивается через скважинную бурильную колонну. Он проходит через двигатель, смазывает стопку подшипника, затем проходит через буровое долото и выталкивает за бурильную колонну, вынимая буровой мусор обратно на поверхность. Затем грязь и обломки затем подвергают скринингу и фильтруют на буровой установке, прежде чем откачивать его вниз по отверстию в замкнутом контуре.
В течение многих лет буровое долото было «слабым звеном» в бурильной колонне с точки зрения производительности, поэтому работа по разработке сосредоточена на этой области. В результате улучшения характеристик бурового долота и мощности двигателя «слабое звено» переместилось на подшипник. Это побудило SKF применить свои обширные возможности в анализе отказов, разработке материалов, испытаниях и проектировании для создания новых подшипников бурового мотора, которые позволяют значительно увеличить среднее время между отказами (см. Коробку).
Задачи для нас как производителя включают использование специальных материалов, таких как износостойкие стали. И, хотя он начинает медленно восстанавливаться, цены на сырую нефть резко снизились в последние годы. Это в то время, когда затраты на бурение и добычу нефти остаются высокими, поэтому крупные игроки ищут способы оптимизации каждого оборудования, включая подшипники бурового раствора, чтобы максимизировать эффективность и минимизировать эксплуатационные расходы.
Типичный двигатель бурового раствора SKF содержит от 8 до 12 рядов подшипников. Когда подшипник является новым, большая часть нагрузки берется за первые несколько рядов. По мере того как каждая строка начинает изнашиваться, нагрузка смещается в следующую строку, а следующая, пока все ряды не будут одинаковыми. Затем загрузка сдвигается назад в первую строку, и процесс повторяется.
Поскольку каждая ситуация различна, SKF предлагает определенный набор инструментов для настройки подшипников бурового раствора для каждого проекта в зависимости от ограниченности пространства, колебаний потребностей в буровых работах, глубине и направлении бурения и геологических условий. Эти инструменты включают в себя собственное тестирование, некоторые полевые испытания и анализ процессов и рабочих параметров; в этом поле объясняется больше.
С прогнозируемым ростом мировой буровой активности в предстоящие годы повышенная надежность будет переводиться в расширенное среднее время до отказа, а улучшенная производительность, предлагаемая такими компаниями, как SKF, дает решающее преимущество для производителей нефти, стремящихся получить преимущество на этом жестоко конкурентном рынке.
BOX
Процесс проектирования SKF
Для повышения производительности и надежности подшипников в нефтегазовых разработках инженеры SKF использовали собственные собственные средства проектирования и моделирования для:
• Точно определить поведение стека подшипников.
• Реконструируйте подшипник, чтобы свести к минимуму напряжение и оптимизировать грузоподъемность.
• Проверьте новые конструкции и материалы.
Точный анализ нагрузки на подшипник невозможен в «живой» рабочей среде, потому что во время работы к буровой головке невозможно получить доступ. Однако SKF построила испытательную установку, которая имитирует основные рабочие условия компонентов подшипника бурового раствора, чтобы исследовать способы решения проблемы преждевременного отказа подшипников. Используя эти установки, компания смогла воспроизвести образцы износа и растрескивание в кольцах в соответствии с типичными режимами отказа.
Однако методология SKF выходит за рамки анализа подшипников, охватывая обзор общей прикладной и операционной среды. Уникальной компетенцией SKF является ее глубина знаний о разработке материалов, в частности стали.
Первоначальный анализ сбоев в корневой причине, проведенный инженерами SKF, показал, что базовая сталь, а также постпроизводственные процессы окажут значительное влияние на срок службы подшипников.
SKF изготовила ограниченное количество подшипников новой конструкции для испытательной установки. Помимо специальной стали для улучшения износостойкости, подшипники отличались полным набором шариков для увеличения грузоподъемности, взаимозаменяемых колец для оптимального распределения нагрузки и уникальной внутренней геометрии для поддержки тяжелых осевых нагрузок и противодействия загрязняющим веществам.
После положительных результатов на испытательных стендах SKF подшипники были введены в эксплуатацию на полевых условиях заказчика. Подшипники были оценены в течение стандартных интервалов технического обслуживания бурильного двигателя и были найдены в пригодном для использования состоянии и были отправлены обратно для дополнительных прогонов. Благодаря изменениям конструкции подшипников и оптимизированной процедуре капитального ремонта, часы работы были улучшены в этом конкретном случае примерно на 100%.
Ожидается, что решение подшипника скольжения SKF будет работать в скважинных условиях значительно дольше, чем текущие часы работы 50-200 часов.
