שיקולים מרכזיים בעת בחירת דובים עבור פעילות הנפט והגז

בחירת צוללת

פעילות הנפט והגז של צוללות מציגה כמה מהאתגרים המכניים התובעניים ביותר בתחום האנרגיה.הנושאים המשמשים במשאבות תת-ימיות, דחוסים, שסתום, ומחברים חייבים לסבול לחצים הידרוסטטיים קיצוניים, מי ים קורוזיים, חלקיקים פנימיים, ו ⁇ תרמיים משתנים. A נושאת כשל בסביבה תת-ימית יכולה להוביל לנזקים קטסטרופליים, התערבות יקרה באמצעות כלי רכב המופעלים מרחוק (V), ופתרון משמעותי של חיים לא רק השפעה, אלא היא רק השפעה על ידי מערכת סביבתית.

מאמר זה מתרחב על המעבדים הקריטיים מהנדסים חייב להעריך, מאסטרטגיות בחירה חומרית וכושר בידוד כדי לאטום מנגנונים וציות לסטנדרטים בתעשייה. על ידי הבנה כיצד נושאים אינטראקציה עם סביבת תת-ימי, המפעילים יכולים להפחית את זמני התחזוקה, להרחיב את המרווחים של תחזוקה ולשפר את האמינות המערכת הכוללת.

אתגרים סביבתיים ביישומים של צוללות

לחץ הידרוסטטי

בעומק של 3,000 מטרים, לחץ הידרוסטטי יכול לעלות על 300 בר (4,350 psi) לחצים כאלה דחוסים סרטים סיכה, עיוותים elastomeric, ועשוי לגרום טבעות לשאת כדי להניב אם לא מתוכנן כראוי. Bearings חייב להיות מונדס עם ניקוי רדיו מספיק וכלוב כדי להתאים שינויים חד-ממדיים מופעל לחץ.

קורוזיה ודה-הדרגות חומריות

Seawater הוא אלקטרוליטיקה קורוזית מאוד. Chloride ions לתקוף סרטים תחמוצת פסיבית על פלדה הנושאת נפוצה, המוביל לבור, קורוזיה, ועומס corrosion סדקing.אפילו פלדות אל-חלד יכול לסבול אם החומר המוטען או כרום נדרש חומרים מיוחדים, כגון פלדות אלטר, ⁇ מבוססת ניקל (למשל, 7625) ו-גשם, 000 פלדה (picial) הוא לעתים קרובות יותר, 000) עם חומרים מסולם פלדה, 000) או קרמיקה (predit) או קרמיקה) קרמיקה (predit פלדה, 000) הוא מספיק.

השפעות ארסיות

טמפרטורות תת-ימיות נעות בין 4 מעלות צלזיוס ליד קרקעית הים לערכים גבוהים יותר ליד כותרות או קווי זרימה. ההבדלים בין מרכיבים נושאי דיור יכול לגרום לירידה בניקוי פנימי או עומס יתר על המידה. מהנדסים חייבים לציין פיצוי תרמי בתכנון, לעתים קרובות באמצעות סגסוגת מבוקרת או טיפולים חום מיוחדים.בנוסף, טמפרטורה נמוכה להגדיל את קצב הלבה סיכה, אשר יכול להשפיע על החל מלמטה ו היווצרות שמן.

חלקיקים וקונפלציה

נוזלים המיוצרים עשויים להכיל חול, קנה מידה, או חלקיקים אחרים.מזהמים אלה יכולים להיכנס למשטח הנושא אם איטום הוא לא מספיק, גורם ללבוש abrasive ועייפות מוקדמת. aparticle זיהום הוא הגורם המוביל של אי ספיקת מוקדם בביצוע ציוד תת ים רוטט. יעיל מערכות חותם וסינון lubrit הם קריטי.

דרישות טעינה מכניות

מטען Axial ורדיאלי

נושאים צוללות לעתים קרובות לתמוך הן axial (thrust) והן עומסים קורנל בו זמנית.לדוגמה, פילאב ניסיון עומסים קורנים ממשקל וכוחות הידראוליים, בתוספת עומסים ציריים מגלי סטארט-אפ או לחץ שונים. Angular Contact Bears ו-spherical roller ערכות הם אפשרויות נפוצות כי הם מטפלות עומסים משולבים.

רגע וטענות טוריות

במחברים תת-ימיים וממניפולטורים, ייתכן שנושאים יהיו חשופים לרגעים ולדריטות עדרסאלית.זה דורש כלובים חזקים והתאמות קרובות לסובלנות.כישלון לקחת בחשבון טעינה לרגע יכול להוביל לטעינה על רולרים ועייפות פתאומית התכווצות עיצובים מיוחדים כגון כדור מגע של ארבע נקודות מגע או דובים חצויים משמשים בתרחישים כאלה.

ביצועים דינמיים וסטארט-אפ

ציוד צוללות לעתים קרובות נשאר מבודד לתקופות ארוכות לפני שנקרא לפעולה. Stiction, corrosion המושרה, ועקירה סיכה יכול לגרום לשקית החל גבוהה. Bearings עם ציפויים נמוכים (למשל, tungsten disulfide או פחמן דמוי יהלום) לעזור להפחית את הסיכון הזה.

בחירת חומרים קריטריה

הבחירה של חומר הנושא כרוך במסחר בין התנגדות קורוזיה, קשיחות, קשיחות, ועלויות. להלן היא תצוגה מורחבת של אפשרויות חומר נפוצות:

Material	Advantages	Typical Applications
316L Stainless Steel	Good general corrosion resistance, moderate cost	Shallow water, non-critical valves, moderate loads
Duplex (1.4462 / S31803)	Higher strength than 316L, excellent SCC resistance	Subsea pumps, connectors, 3000m depth
Super Duplex (S32760)	Very high strength, best corrosion resistance in seawater	HPHT wellheads, high-load rotating equipment
Inconel 718 (Alloy 718)	Exceptional high-temperature and corrosion resistance	Subsea boosting, topside interface, extreme conditions
Silicon Nitride (ceramic rolling elements)	Low density, high hardness, non-magnetic, corrosion-proof	Hybrid bearings for high-speed subsea motors

(FLT:0note:miaFLT:1 ; קרמיקה נושאים קלים יותר ומייצרת פחות חום, אבל הם יותר מתפתלים ודורשים טיפול זהיר. תצורה היברידית ( טבעות קרמיקה), משלבים את הטוב ביותר של שני החומרים ומפורטים יותר ויותר עבור יישומים תת-קרקעיים גבוהים.

טיפולים על פני השטח כמו ניקל אלקטרו-less plating, ציפוי PVD, ו-Valak carburizing עוד לשפר את חיי העייפות ולהפחית חיכוך.לדוגמה, ציפוי דמוי יהלום קנייני דמוי פחמן (DLC) על כבישים יכולים להפחית את האפקטיביות של החיכוך במחצית בהשוואה לפלדה לא מחוספסת.

אסטרטגיות לLobrication

נפט

שמן הוא הלובריקאט הנפוץ ביותר עבור נושאים תת-ימיים.עם זאת, בלחץ הידרוליטי גבוה, שמן צמיגיות עולה, עשוי לעלות על מה אופטימלי עבור היווצרות סרטים. מהנדסים להשתמש שמנים בסיסים מיוחדים עתירי עתיר (למשל, PAO או esters) עם תוספים מעכבים, חלודה, וחמצן במערכות מסוימות, לחץ פנימי מבטיח גבולות פנימיים שווים כי נשאר חיסגוניים בתוך גבולות פנימיים.

גריז לוברי

גראז משמש עבור נושאים חתומה בציוד תת-ימי לא-יסוס או איטי.המגבלה חייבת להיות עמידת לחטיפת מים ולספק הגנה לטווח ארוך.סוגים כמו מורכבות ליתיום או פוליאורורה הם אופייניים.עם זאת, חיי גילוח מופחתים באופן חד בלחץ גבוה; לכן, בעיות מחוספסות מחוספסות הם בדרך כלל מוגבל יישומים מתחת ל -100 או עם רטיווריום תכופים תכופים לעתים קרובות באמצעות ROV.

סולידריות Lubricants ו-Cotings

עבור סביבות שבהן lubricants נוזלי הם בלתי מעשי (למשל, מצבים קרים או ואקום), סיכה מוצקה כגון deulfide molybdenum (MoS2) או PTFE מוחלים כמו ציפויים או סרטים מחוברים. אלה משמשים בשקיקה בציוד תת-ימי בגלל חיים מוגבלים, אבל הם יכולים להיות רק אפשרות מסוימת עבור מחברים עמוקים.

המונחים: self-Lubricating Bearings

נושאים הקשורים לווטרינטים מוצקים משובצים (למשל, להוביל, PTFE או גרפן) משמשים לעתים ביישומים תת-ימיים שבהם תחזוקה היא בלתי אפשרית.נושאים אלה מבטלים את הצורך במערכת סיכה נפרדת, אבל יש להם יכולות לטעון נמוכות יותר והם בדרך כלל שמורות עבור מהירות נמוכה או לסירוגין תנועה.

חותם הטכנולוגיה

החותם הוא ככל הנראה הרכיב הקריטי ביותר בהסדר תת-ימי.כישלון של חותם יחיד יכול לאפשר למים ים בתוקפנות, אשר הורס במהירות את הנושאים והרכיבים הסמוכים. קיימים שני עקרונות עיקריים:

דינמיקה

רוטטת חותמות פיר (כגון חותמות שפה, חותמות פנים מכניות, או חותמות מפוצלות) חייב למנוע כניסה למים תוך עמידה בלחץ גבוה חלקיקים אברהיביים.חומרים כוללים nitrile מימן (HNBR) עבור התנגדות כימית טובה, פוליאוריטן עבור התנגדות של שחיקה, ו-PTFE עבור חיכוך נמוך. ים ים לעתים קרובות לשלב שפתיים מרובות עם הקלה בינונית כדי להקלה על לחץ שווה לחמצן ולהפחית את הדליפות פחמיים המשמשים את הדליפות.

חותם סטטי

או-רינגים, גזים, וחותמות מתכת-למטר משמשים שבו אין תנועה יחסית מתרחשת. בסביבות תת-קרקעיות בלחץ גבוה, חותמות מתכתיות (למשל, C-ring-energized Seals) מועדות כי הם מתנגדים לפירוק ויש להם חיים ארוכים בשירות.

כישלונות החותם מקורם לעתים קרובות ממתקן לא תקין, פסולת או בלתי-תואמים של מהנדסים צריכים לעקוב אחר סטנדרטי סדרה של EF1 17 עבור עיצוב תת-ימי ובדיקה.

תכנון לתחזוקה ותחזוקה

ביישומים תת-ימיים קריטיים, נושאים מסודרים לעתים קרובות בזוגות דופלקס (חזרה-לחזור, פנים אל פנים, או טנדם) כדי לשתף עומסים ולספק ריצוף.אם אחד נכשל, השני יכול לקיים הפעלה זמנית עד התערבות מתוכננת.דפוס זוגות גם מגביר את הנוקשות, אשר משפרת את יציבות רוטטור ומפחיתה את הרטט.

המונחים:

נושאים מופנים עם חיישנים משולבים (למשל, רטט, טמפרטורה או מומנט) הופכים נפוצים יותר. נתונים המועברים באמצעות כבלים תת-ימיים או מודמים אקוסטיים מאפשר תחזוקה חיזוי.לדוגמה, עלייה בפרשת רטט עשויה להצביע על ספיעה מוקדמת, המאפשרת החלפת לפני נזק קטסטרופלי.

עיצובים מודולריים

דובינגס שוכנו במחסניות ממושכות להקל על החלפת מבוסס ROV מבלי לדרוש ציוד מלא overhaul. קרטרידג 'עיצוב כולל תכונות היישור, ממשקי חותם מהירים, ונקודות הרמת. גישה זו מפחיתה זמן התערבות ועלות.

בדיקות ואימות

לפני הפריסה, נושאים תת-ימיים חייבים לעבור בדיקות הסמכה קפדניות על פי ISO 19879 (API 6A Appendix F) עבור סביבות מדכאות גבוהה או API 17TR8 עבור נדחפים ומשאבות.זה כולל בדיקות לחץ הידרוסטטי ל-1.5x לחץ תפעולי מקסימלי, ריצות סיבולת, וסימולציה מחזורי שירות.

תקנים ותעודות

אחריות לסטנדרטים בתעשייה אינה אופציונלית; היא דרישה חוזית ורגולטורית.תקני מפתח השולטים בסובסיבים כוללים:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0)API 17FIRLT:1 - תקן עבור מערכות בקרת ייצור צוללות (מקלטים את מערכות ההפעלה והמערכות ההידראוליות עם נושאים).
(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) ISO 281 / ISO 76FLT:103) סטנדרטים בינלאומיים עבור נושאים דירוגים דינמיים סטטיים.
(ב) ⁇ :0 (NormRSOK M-001FLT:1 ), תקן נורווגי למבחר חומרי (הופנה מהדף נושאת ים הצפוני).

גופי הסמכה כגון DNV GL, הרישום של לויד, ו- ABS עשויים לדרוש אישור מסוג של נושאים המשמשים במערכות קריטיות בטיחות.תעודות חומריות, דוחות ממדיים, ו יומני מבחן חייבים להיות במעקב למספר החום ולייצור.

להנחיות מפורטות יותר, מתייחס ל-FLT:0 (SKF Subsea Bearings Handbooks Handbooks) 1, המספקים מחקרים וחוקים עיצוביים.

מחקרים ושיעורים למדו

ביקורת: Deepwater Pumping Fail

במפרץ של מקסיקו תת-ימי מגדל תחנת כוח, רולר מפואר נכשל רק לאחר שישה חודשים של ניתוח.חקירות גילו כי הנושא היה מוגדר עם טיהור פנימי סטנדרטי (C3), אבל לחץ הידרוסטטי ב 2,500 מ' (עמ' 250 בר) הפחית את ההנקה לאפס, מה שגרם לדור חום מופרז ומדכך חומרי.ה הפתרון היה להשתמש C4ance עם גזע קשיח של פלדה וציפוי) נמוך.

מקרה מחקר: קורוזיה תחת בידוד

שסתום תת-ימי הנושא על המדף היבשתי הנורבגי סבל משחיתות מתקדמת לאחר שלוש שנים בלבד.הסיבה השורשית הייתה חותם מתוכנן היטב שאיפשר למים ים באגרסיביות אך לכוד לחות.התיקון מעורב בשינויים לאטום מוקרן ומיישם חיסרון-הביטינג.ההחלפה השתמשה בחומר על-על-חושך והייתה לו שירות העולה על 15 שנים.

מגמות עתידיות ב- Subsea Bearing Technology

דחיפה למים עמוקים וחיפוש במים עמוקים (5,000+ מ') ממשיכה להניע חדשנות.

(ב) ,0) כלובים המיוצרים ב-FLT:1, ומאפשרים לגיאומטריה והפחתה של משקל.
(ב) [15] ,הנושאות עם ה-RFFLT 1 (האפשרות ניטור רפואי מרחוק ללא כבלים).
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) , ציפוי כפל 1: , אשר משחררים את המעכבים כאשר קורוזיה מתחילה.

שיתוף פעולה בין יצרנים, חברות נפט ומוסדות מחקר חיוני כדי לדחוף טכנולוגיות אלה ממעבדה לשדה.

מסקנה

בחירת נושאים עבור פעילות שמן תת ים גז דורש ניתוח עמוק של לחץ סביבתי, טמפרטורה, קורוזיה, עומסים, חותם, ומגבלות תחזוקה.אין פתרון בגודל אחד מתאים לכל; כל יישום דורש שילוב מותאם אישית של חומר, סיכה, ואסטרטגיות חותם, על ידי מתן סימולציה מתקדמת, בדיקות קפדניות, וחומרים האחרונים, נושאי יכול לציין כי הם יכולים לספק חיים אחידים אפילו בתנאי בחירה לא נכונה.