W przemyśle naftowym i gazowym, Silniki doliny odgrywają kluczową rolę w wierceniach operacji poprzez przekształcenie energii hydraulicznej w rotację mechaniczną, umożliwiając wiercenie o wysokiej wydajności w trudnych warunkach podpowierzchniowych. Silniki te, przede wszystkim silniki dodatnie (PDMS) lub progresywne silniki wnęki (PCM), polegają na skutecznym funkcji elastomerycznych.
Elastomery są niezbędne w zastosowaniach motorycznych w dół ze względu na ich zdolność do wytrzymywania ekstremalnych temperatur, agresywnych płynów wiertniczych i naprężeń mechanicznych. Bez elastomerów silniki zorkowate doświadczyłyby szybkich awarii, zmniejszając wydajność wiercenia i zwiększając koszty operacyjne. W tym artykule bada podstawowe właściwości elastomerów, ich rolę w łagodzeniu awarii motorycznych i ich zastosowania w optymalizacji wydajności wiercenia.
Podstawowe właściwości i klasyfikacja elastomerów
Elastomery to klasa polimerów o gumowej elastyczności i odporności. Ich zdolność do deformowania pod wpływem stresu i powrotu do pierwotnego kształtu sprawia, że idealnie nadają się do zastosowań silników w dół. Niektóre kluczowe właściwości elastomerów obejmują:
Wysoka elastyczność i elastyczność - niezbędna do utrzymania integralności uszczelnienia.
Odporność na zmiany temperatury - kluczowe dla stabilności w ekstremalnych środowiskach.
Odporność chemiczna - niezbędna do wytrzymania agresywnych płynów wiertniczych.
Trwałość przy stresie mechanicznym - niezbędna do przedłużającego się użycia w silnikach zorkowania.
Klasyfikacja elastomerów używanych w silnikach w otworze
Elastomery stosowane w zastosowaniach silnika w dół są podzielone na kategorie na podstawie ich składu chemicznego i charakterystyki wydajności:
| elastomer |
Kluczowe właściwości |
typu |
| Guma nitrylowa (NBR) |
Dobra odporność na olej i paliwo, umiarkowana możliwości temperatury |
Standardowe stekory i uszczelki silnika w dół |
| Uwodorniona gumka nitrylowa (HNBR) |
Poprawiona odporność termiczna i chemiczna w porównaniu z NBR |
Wysokowydajne silniki dolne w trudnych środowiskach |
| Fluoroelastomery (FKM/Viton) |
Doskonała odporność na ciepło i chemiczne |
Stosowane w operacjach wiercenia w wysokiej temperaturze |
| Dieen etylenowy monomer dieenowy (EPDM) |
Dobra odporność na wodę i pary, ograniczony odporność na olej |
Specjalne zastosowania uszczelniające w silnikach w otworze |
Wybór elastomerów zależy od konkretnych wymagań operacyjnych silników zbiorczych, takich jak temperatura, ciśnienie i kompatybilność płynów.
Środowisko operacyjne i wyzwania silników w dół
Ekstremalne warunki doliny
Silniki doliny działają w niektórych z najtrudniejszych środowisk na Ziemi. Warunki obejmują:
Wysokie temperatury przekraczające 200 ° C (392 ° F) w głębokich studiach.
Ekstremalne ciśnienia sięgające do 20 000 psi w wierceniu pod wysokim ciśnieniem.
Ekspozycja na agresywne płyny wiertnicze zawierające węglowodory, wodę i chemikalia korozyjne.
Mechaniczne zużycie z ciągłego obrotu, momentu obrotowego i stresu.
Te ekstremalne warunki wymagają zastosowania trwałych i odpornych materiałów, takich jak elastomery, aby zapewnić niezawodną wydajność silnika.
Tryby awarii silników dolnych
Bez odpowiednich komponentów elastomerowych silniki doliny są podatne na kilka trybów awarii:
Degradacja stojana - oświadczenia elastomerowe zużywają się z powodu wysokiego momentu obrotowego i cyklizacji temperatury.
Awaria uszczelnienia - Utrata integralności uszczelnienia prowadzi do wnikania płynów i awarii silnika.
Atak chemiczny - Płyny wiertnicze degradują materiały elastomerowe, powodujące obrzęk lub pękanie.
Niewydolność zmęczeniowa - powtarzające się cykle naprężeń prowadzą do rozkładu elastomeru, zmniejszając żywotność motoryczną.
Rola elastomerów w ograniczaniu ryzyka
Elastomery odgrywają istotną rolę w zapobieganiu awarii motorycznej w dół przez:
Zwiększenie wydajności motorycznej poprzez skuteczną interakcję stojana-rotor.
Zapewnienie doskonałych możliwości uszczelnienia w celu zapobiegania zanieczyszczeniu płynu.
Wchłanianie wstrząsów mechanicznych i wibracji w celu ochrony elementów silnika.
Opieranie się ostrym chemikaliom w celu przedłużenia żywotności operacyjnej motorycznej.
Uwzględniając elastomery o wysokiej wydajności, silniki w dole osiągają większą niezawodność, skrócone przestoje i poprawę wydajności wiercenia.
Zastosowania elastomerów w silnikach w otworze
Atutorzy elastomerów w progresywnych silnikach wnęki (PCM)
Jednym z najbardziej krytycznych zastosowań elastomerów w silnikach zorkowania są progresywne silniki wnęki (PCM). Silniki te składają się z metalicznego wirnika i stojana elastomerycznego, w którym elastomer tworzy wnęki, które umożliwiają ruch płynu, generując obrotowy moment obrotowy.
Zalety atutorów elastomerów w PCM obejmują:
Wysoki moment obrotowy do wydajnego wiercenia.
Elastyczność w celu uwzględnienia niewspółosiowości wirnika i zmniejszenia zużycia.
Ulepszona wydajność uszczelnienia dla spójnego działania silnika.
Krytyczne komponenty uszczelniające
Pieczęcie są kolejnym kluczowym zastosowaniem elastomerów w silnikach zorków. Komponenty te zapewniają zatrzymanie płynu i zapobiegają zanieczyszczeniu wewnętrznych części motorycznych.
Wspólne uszczelki elastomeryczne w silnikach w otworze obejmują:
O-ringy -Zapobiegaj wyciekom płynu w stawach silnikowych.
Uszczelki do warg - chroń łożyska i obracające się wału przed szczątkami.
Packers i uszczelki -Utrzymuj integralność ciśnienia w środowiskach pod wysokim ciśnieniem.
Tłumienie wibracji i wchłanianie wstrząsu
Podczas operacji wiercenia silniki w otworze występują znaczące wibracje i wstrząsy mechaniczne. Elastomery działają jak materiały tłumiące, pochłaniając te siły i zapobiegając przedwczesnej awarii składników.
Kluczowe korzyści płynących z systemów tłumienia opartych na elastomorze:
Zmniejszone zużycie komponentów silnikowych dla dłuższej żywotności.
Ulepszona dokładność wiercenia kierunkowego poprzez minimalizowanie ugięć silnika.
Niższe koszty utrzymania z powodu lepszej trwałości.
Odporność na chemiczną i olej
Elastomery stosowane w silnikach w otworze muszą wytrzymać agresywne płyny wiertnicze, w tym:
Węglowodory , które mogą powodować obrzęk lub degradację.
Wodne i syntetyczne błota wiercenia , które mogą reagować z elastomerami.
Wysokie solanki , które mogą przyspieszyć rozkład materiału.
Aby zająć się tymi wyzwaniami, stosowane są zaawansowane preparaty elastomerowe, takie jak HNBR i FKM do doskonałej odporności chemicznej i dłuższej żywotności operacyjnej.
Wniosek
Elastomery są niezbędne w Silniki zorkowate , zapewniające niezbędne właściwości, takie jak elastyczność, trwałość i odporność chemiczna. Ich zastosowania w progresywnym silniku wnęki (PCM), komponentach uszczelniających, tłumienie wibracji i odporności chemicznej zapewniają niezawodną wydajność silnika w ekstremalnych środowiskach wiercenia.
Wybór odpowiedniego materiału elastomerowego ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji długowieczności silnika, zmniejszenia wskaźników awarii i poprawy wydajności wiercenia. Ponieważ przemysł naftowy i gazowy nadal przekracza granice technologii wiercenia, postępy w preparatach elastomerowych będą odgrywać kluczową rolę w zwiększaniu wydajności motorycznej.
FAQ
1. Dlaczego elastomery są używane w silnikach w otworze?
Elastomery zapewniają elastyczność, odporność chemiczną i trwałość komponentom silnika w dół, zapewniając efektywne działanie w trudnych środowiskach wiercenia.
2. Jaki jest najczęstszy elastomer używany w otyorach silnika w dół?
Gumka nitrylowa (NBR) i uwodorniona gumka nitrylowa (HNBR) są powszechnie stosowane ze względu na ich doskonałą odporność na olej i właściwości mechaniczne.
3. W jaki sposób elastomery poprawia żywotność silników w dole?
Elastomery zwiększają wydajność uszczelnienia, pochłaniają wibracje i odporają na degradację chemiczną, zmniejszając zużycie i rozszerzając żywotność motoryczną.
4. Jakie wyzwania stoją elastomery w silnikach w dole?
Ekstremalne temperatury, wysokie ciśnienia, agresywne płyny wiertnicze i naprężenia mechaniczne mogą z czasem degradować elastomery.
5. Czy istnieją alternatywy dla elastomerów w silnikach w otworze?
Podczas gdy badane są niektóre wysokowydajne polimery lub kompozyty, elastomery pozostają najskuteczniejszym materiałem dla statków i uszczelek ze względu na ich unikalne właściwości.
