Número Browse:0 Autor:editor do site Publicar Time: 2018-11-08 Origem:alimentado
Os rolamentos do motor de lama precisam ser cuidadosamente projetados, pois são chamados a lidar com tensões excepcionais e condições particularmente adversas.
Gotemburgo, Suécia, 22 de outubro de 2018: A lubrificação dos mancais do motor de lama apresenta desafios específicos no setor de exploração de petróleo e gás, com falhas nos mancais que resultam em paradas dispendiosas. Há, no entanto, maneiras de tornar os rolamentos do motor mais confiáveis, como explica Roland Muttenthaler, Gerente de Desenvolvimento de Negócios de Petróleo e Gás da SKF.
Com muitos custos de equipamento e equipe totalizando mais de € 200.000 por dia, mesmo a interrupção mais rápida da produção pode custar às empresas de petróleo e gás uma quantia espantosa de perda de receita. Isso faz da confiabilidade o fator crítico de sucesso número um nesse importante setor de energia.
A confiabilidade está no centro de todo desenvolvimento em petróleo e gás devido à sua ligação intrínseca à produtividade e, portanto, à lucratividade. E em nenhum lugar o impacto sobre a produtividade parece mais agudo do que na "extremidade afiada" da exploração de petróleo e gás - a coluna de perfuração (que compreende essencialmente o tubo de perfuração, colares de perfuração, ferramentas e broca).
O equipamento de perfuração deve lidar com diferentes formações geológicas, incluindo rocha dura e areia, de modo que as cargas axiais e de choque são notavelmente altas e existem muitos modos de falha possíveis, incluindo corrosão e anéis rachados.
Os mancais do motor de lama usados para perfuração de petróleo e gás devem operar de maneira confiável nesse ambiente excepcionalmente exigente. Mas os desafios não terminam aí. Além de lidar com cargas severas, os rolamentos para aplicações de perfuração de petróleo e gás devem ser "lubrificados" com lama altamente abrasiva que contém > 10% de conteúdo sólido, como areia. Isso inevitavelmente aumenta o desgaste abrasivo dos anéis e das esferas. Além disso, os rolamentos do motor de lama devem enfrentar aditivos químicos agressivos, como cloretos.
A lubrificação dos rolamentos do motor de lama é relativamente simples - a lama é pressurizada até cerca de 10.000 psi (690 bar) e bombeada através da coluna de perfuração no fundo do poço. Ele passa através do motor, lubrifica a pilha de rolamentos, passa pela broca e empurra para fora da coluna de perfuração, levando os detritos de perfuração com ela de volta à superfície. A lama e os detritos são então peneirados e filtrados na perfuradora antes de serem bombeados de volta para o buraco em uma operação de circuito fechado.
Por muitos anos, a broca tem sido o "elo fraco" na coluna de perfuração em termos de produtividade, de modo que o trabalho de desenvolvimento concentrou-se nessa área. Como resultado de melhorias no desempenho da broca e na seção de potência do motor, o "elo fraco" foi transferido para o rolamento. Isso levou a SKF a aplicar seus amplos recursos em análise de falhas, engenharia de materiais e testes e projeto para criar novos rolamentos de motor de lama que permitem um aumento significativo no tempo médio entre falhas (consulte a caixa).
Os desafios para nós como fabricante incluem o uso de materiais especiais, como aços resistentes ao desgaste. E, embora esteja começando a se recuperar lentamente, o preço do petróleo caiu drasticamente nos últimos anos. Isso ocorre em um momento em que o custo de perfuração e extração de petróleo permanece alto, de modo que os grandes fabricantes estão procurando maneiras de otimizar cada equipamento - incluindo os rolamentos do motor de lama - para maximizar a eficiência e minimizar os custos operacionais.
Um típico motor de lama da SKF contém entre oito e 12 fileiras de rolamentos. Quando o rolamento é novo, a maior parte da carga é ocupada pelas primeiras poucas linhas. À medida que cada linha começa a se desgastar, a carga é deslocada para a próxima linha e a próxima até que todas as linhas sejam igualmente usadas. Em seguida, a carga é deslocada de volta para a primeira linha e o processo é repetido.
Como cada situação é diferente, a SKF utiliza um conjunto específico de ferramentas para personalizar os rolamentos de barro para cada projeto, dependendo das limitações de espaço, das demandas flutuantes nas operações de perfuração, da profundidade e direção da perfuração e das condições geológicas. Essas ferramentas incluem testes internos, alguns testes de campo e revisão de parâmetros de processo e operação; a caixa explica mais sobre isso.
Com um aumento previsto na atividade de perfuração mundial nos próximos anos, o aumento da confiabilidade se traduzirá em um tempo médio estendido antes da falha e o melhor desempenho oferecido por empresas como a SKF oferece uma vantagem importante para os produtores de petróleo que buscam obter vantagem nesse mercado ferozmente competitivo.
CAIXA
O processo de design da SKF
Para melhorar o desempenho e a confiabilidade dos rolamentos em aplicações de exploração de petróleo e gás, os engenheiros da SKF usaram as ferramentas proprietárias de projeto e simulação da empresa para:
• Defina com precisão o comportamento de uma pilha de rolamentos.
• Redesenhar o rolamento para minimizar tensões e otimizar a capacidade de carga.
• Teste novos designs e materiais.
A análise precisa da carga do rolamento é impossível em um ambiente de trabalho "vivo" porque a cabeça de perfuração não pode ser acessada durante a operação. No entanto, a SKF construiu um equipamento de teste que simula as condições operacionais básicas dos componentes do mancal de barro para investigar maneiras de resolver o problema de falha prematura do rolamento. Usando essas plataformas, a empresa conseguiu reproduzir padrões de desgaste e rachaduras nos anéis de maneira consistente com os modos típicos de falha.
A metodologia da SKF, no entanto, vai além da análise de rolamentos, abrangendo uma revisão da aplicação total e do ambiente operacional. Uma competência exclusiva da SKF é seu profundo conhecimento do desenvolvimento de materiais, especialmente do aço.
Uma análise inicial de falha de causa raiz conduzida pelos engenheiros da SKF mostrou que o aço base e os processos de pós-produção teriam um impacto significativo na vida útil do rolamento.
A SKF fabricou um número limitado de rolamentos do novo design para o equipamento de teste. Além do aço especial para maior resistência ao desgaste, os rolamentos apresentavam um conjunto completo de esferas para maior capacidade de carga, anéis intercambiáveis para distribuição de carga otimizada e uma geometria interna exclusiva para suportar cargas de perfuração axiais pesadas e resistir a contaminantes.
Após os resultados positivos nos equipamentos de teste da SKF, os rolamentos foram colocados em operação em um trabalho de campo do cliente. Os rolamentos foram avaliados durante os intervalos de manutenção padrão do motor de perfuração e foram encontrados em uma condição utilizável e foram enviados de volta para execuções adicionais. Através de alterações no design do rolamento e um procedimento otimizado de revisão do motor, as horas de funcionamento foram melhoradas neste caso específico em cerca de 100%.
As expectativas são de que a solução de rolamento de motor de lama da SKF funcionará em condições de poço significativamente mais longas do que as atuais 50-200 horas de serviço da indústria.
