V naftni in plinski industriji Motorji za Downhole imajo ključno vlogo pri vrtalnih operacijah s pretvorbo hidravlične energije v mehansko vrtenje, kar omogoča visokozmogljivo vrtanje v zahtevnih podzemnih pogojih. Ti motorji, predvsem mototorji s pozitivnim premikom (PDMS) ali progresivni motorji v votlini (PCMS), se za učinkovito delovanje zanašajo na elastomerne statorje.
Elastomeri so bistveni v motoričnih uporabi v navzdol zaradi njihove sposobnosti, da prenesejo ekstremne temperature, agresivne vrtalne tekočine in mehanske napetosti. Brez elastomerov bi mototorji v zdrsu doživeli hitre okvare, zmanjšali učinkovitost vrtanja in povečali operativne stroške. Ta članek raziskuje temeljne lastnosti elastomerov, njihovo vlogo pri blaženju motoričnih napak v vratih in njihovo uporabo pri optimizaciji uspešnosti vrtanja.
Temeljne lastnosti in klasifikacija elastomerov
Elastomeri so razred polimerov z gumijasto podobno prilagodljivostjo in odpornostjo. Njihova sposobnost, da se deformirajo pod stresom in se vrnejo v prvotno obliko, je idealna za motorično uporabo v dolžini. Nekatere ključne lastnosti elastomerov vključujejo:
Visoka elastičnost in prilagodljivost - bistvena za ohranjanje celovitosti za tesnjenje.
Odpornost na temperaturne spremembe - ključnega pomena za stabilnost v ekstremnih okoljih.
Kemična odpornost - ključnega pomena za zadrževanje agresivnih vrtalnih tekočin.
Trajnost pod mehanskim stresom - potrebna za dolgotrajno uporabo v motorjeh v vratih.
Klasifikacija elastomerov, ki se uporabljajo v motorjeh v luknji
Elastomeri, ki se uporabljajo v motoričnih
| aplikacijah |
v |
navzdol |
| Nitrila guma (NBR) |
Dobra odpornost na olje in gorivo, zmerna temperaturna sposobnost |
Standardni statorji in tesnila motorja Downhole. |
| Hidrogenirana nitrilna guma (HNBR) |
Izboljšana toplotna in kemična odpornost v primerjavi z NBR |
Visoko zmogljivi motorji v znižanju v težkih okoljih |
| Fluoroelastomeri (FKM/Viton) |
Odlična toplotna in kemična odpornost |
Uporablja se v visokotemperaturnih vrtalnih operacijah |
| Etilen propilen dienski monomer (EPDM) |
Dobra odpornost na vodo in paro, omejena odpornost na olje |
Posebne aplikacije za tesnjenje v motorjeh v vrtinah |
Izbira elastomerov je odvisna od specifičnih operativnih zahtev motorjev v vratih, kot so združljivost temperature, tlaka in tekočine.
Operativno okolje in izzivi motorjev v vratih
Ekstremni pogoji za vdore
Motorji v navzdol delujejo v nekaterih najstrožjih okoljih na Zemlji. Pogoji vključujejo:
Visoke temperature, ki presegajo 200 ° C (392 ° F) v globokih vrtinah.
Ekstremni pritiski, ki segajo do 20.000 psi pri vrtanju z visokim pritiskom.
Izpostavljenost agresivnim vrtalnim tekočinam , ki vsebujejo ogljikovodike, vode in jedke kemikalije.
Mehanska obraba iz neprekinjenega vrtenja, navora in stresa.
Ti ekstremni pogoji zahtevajo uporabo trpežnih in prožnih materialov, kot so elastomeri, da se zagotovi zanesljiva zmogljivost motorja.
Načini odpovedi motorjev v vratih
Brez ustreznih elastomernih komponent so motorni motorje nagnjeni k več načinom odpovedi:
Degradacija statorja - Statotorji elastomera se obrabijo zaradi visokega navora in temperaturnega kolesarjenja.
Okvir za tesnjenje - Izguba celovitosti za tesnjenje vodi do vdora tekočine in okvare motorja.
Kemični napad - Vrtalne tekočine razgradijo elastomerne materiale, kar povzroča otekanje ali razpoke.
Utrujenost - ponavljajoči se stresni cikli vodijo do razpada elastomera, kar zmanjšuje življenjsko dobo motorja.
Vloga elastomerov pri blažitvi tveganj
Elastomeri igrajo ključno vlogo pri preprečevanju okvar motorjev z vrati z:
Povečanje učinkovitosti motorja z učinkovito interakcijo stator-rotor.
Zagotavljanje vrhunskih zmogljivosti za tesnjenje za preprečevanje onesnaženja s tekočino.
Absorbira mehanske udarce in vibracije za zaščito motoričnih komponent.
Upiranje ostrim kemikalijam za podaljšanje motorične operativne življenjske dobe.
Z vključitvijo visokozmogljivih elastomerov mototorji v luknji dosegajo večjo zanesljivost, skrajšani čas izpadov in izboljšano učinkovitost vrtanja.
Uporaba elastomerov v motorjeh v vratih
Elastomer Statotors v progresivnih motorjih v votlini (PCMS)
Ena najbolj kritičnih aplikacij elastomerov v motorjevih vratih je v progresivnih motorjih v votlini (PCMS). Ti motorji so sestavljeni iz kovinskega rotorja in elastomernega statorja, kjer elastomer tvori votline, ki omogočajo gibanje tekočine, kar ustvarja rotacijski navor.
Prednosti elastomernih statorjev v PCM vključujejo:
Visok izhod navora za učinkovito vrtanje.
Prilagodljivost za prilagoditev neusklajenosti rotorja in zmanjšanje obrabe.
Izboljšana zmogljivost tesnjenja za dosledno delovanje motorja.
Kritične komponente za tesnjenje
Tesnila so še ena ključna uporaba elastomerov v motorjeh v luknji. Te komponente zagotavljajo zadrževanje tekočine in preprečujejo kontaminacijo notranjih motoričnih delov.
Skupna elastomerna tesnila v motorjeh v navzdol vključujejo:
O-obroči -Preprečite uhajanje tekočine v motornih sklepih.
Tesnila za ustnice - ščitijo ležaje in vrteče se gredi pred odpadki.
Packers in tesnila -ohranite integriteto tlaka v visokotlačnih okoljih.
Dušenje vibracij in absorpcija šoka
Med vrtalnimi operacijami imajo mototorji v vrtjih pomembne vibracije in mehanske šoke. Elastomeri delujejo kot duševni materiali, ki absorbirajo te sile in preprečujejo prezgodnjo okvaro komponent.
Ključne prednosti sistemov dušenja na osnovi elastomera:
Zmanjšana obraba na sestavnih delih motorja za daljšo življenjsko dobo.
Izboljšana smerna natančnost vrtanja z zmanjšanjem odklona motorja.
Nižji stroški vzdrževanja zaradi izboljšane trajnosti.
Kemična in oljna odpornost
Elastomeri, ki se uporabljajo v motorjeh v vrtinah, morajo prenesti agresivne vrtalne tekočine, vključno z:
Ogljikovodiki , ki lahko povzročijo oteklino ali razgradnjo.
Vodna in sintetična vrtalna blata , ki lahko reagirajo z elastomeri.
Slanine z visokimi slanicami , ki lahko pospešijo razčlenitev materiala.
Za reševanje teh izzivov se za vrhunsko kemično odpornost in daljšo operativno življenjsko dobo uporabljajo napredne elastomerne formulacije, kot sta HNBR in FKM.
Zaključek
Elastomeri so nepogrešljivi v Motorji v navzdol , ki zagotavljajo bistvene lastnosti, kot so prilagodljivost, trajnost in kemična odpornost. Njihove aplikacije v statorjih Progressive Camity Motor (PCM), tesnilnih komponentah, vibracijskem dušenju in kemični odpornosti zagotavljajo zanesljive zmogljivosti motorja v ekstremnih vrtalnih okoljih.
Izbira pravega materiala za elastomer je ključnega pomena za optimizacijo dolgoživosti motorja, zmanjšanje stopnje okvare in izboljšanje učinkovitosti vrtanja. Ker naftna in plinska industrija še naprej spodbuja meje tehnologije vrtanja, bo napredek v formulacijah elastomera ključno vlogo pri izboljšanju zmogljivosti motoričnih motorjev.
Pogosta vprašanja
1. Zakaj se elastomeri uporabljajo v motorjeh v vrtinah?
Elastomeri zagotavljajo prilagodljivost, kemično odpornost in trajnost na komponente motorja v dolžini, kar zagotavlja učinkovito delovanje v ostrih vrtalnih okoljih.
2. Kaj je najpogostejši elastomer, ki se uporablja v motoričnih statorjih z vrati?
Nitrilna guma (NBR) in hidrogenirana nitrilna guma (HNBR) se običajno uporabljata zaradi odlične odpornosti na olje in mehanskih lastnosti.
3. Kako elastomeri izboljšujejo življenjsko dobo motorjev v vratih?
Elastomeri povečujejo zmogljivost tesnjenja, absorbirajo vibracije in se upirajo kemični razgradnji, zmanjšajo obrabo in podaljšajo življenjsko dobo motorja.
4. S katerimi izzivi se soočajo z elastomeri v motorjeh v dotini?
Ekstremne temperature, visoki pritiski, agresivne vrtalne tekočine in mehanske napetosti lahko sčasoma razgradijo elastomere.
5. Ali obstajajo alternative elastomerom v motorjeh v vrtcah?
Medtem ko se raziskujejo nekateri visokozmogljivi polimeri ali kompoziti, elastomerji zaradi svojih edinstvenih lastnosti ostajajo najučinkovitejši material za statorje in pečate.
