تطبيق الصناعة

مقدمة لاستخدام أختام الزيت في معدات استخراج حقول النفط

على الرغم من أنها قد تبدو وكأنها مكونات صغيرة، إلا أن أختام النفط تلعب دورًا "الوصي" في معدات استخراج حقول النفط. وتتمثل وظيفتها الأساسية في منع تسرب مواد التشحيم ومنع الملوثات الخارجية مثل الغبار والطين والماء من دخول المعدات. وهذا يضمن التشغيل الطبيعي لمكونات ناقل الحركة الرئيسية، ويطيل عمر خدمة المعدات، ويضمن سلامة الإنتاج.

1. الوظائف الرئيسية لأختام الزيت في معدات حقول النفط
2. 1 、 ختم وسائط التشحيم: منع تسرب زيت التشحيم أو الشحوم من علب التروس وأغطية المحامل وما إلى ذلك، مما يضمن التشحيم المستمر لنقاط الاحتكاك وتقليل التآكل.
3. 2. عزل التلوث الخارجي: بيئة حقول النفط قاسية للغاية، مليئة بالرمال والطين والمياه المالحة والمواد الكيميائية المسببة للتآكل. تمنع أختام الزيت بشكل فعال هذه الملوثات من التطفل على المعدات، 3، وتجنب تآكل المكونات، والتآكل، والمصادرة.
4. 4、تقليل تكاليف الصيانة: يمكن أن يؤدي فشل الختم إلى فقدان كامل لمواد التشحيم، مما يتسبب في حدوث أعطال خطيرة مثل احتراق المحامل وتلف التروس، مما يؤدي إلى تكاليف إصلاح كبيرة وتوقف الإنتاج.
5. 5. ضمان سلامة الإنتاج: في المعدات التي تنطوي على ضغط عالٍ، أو درجة حرارة عالية، أو وسائط قابلة للاشتعال، يمكن أن يؤدي فشل الختم إلى حدوث تسربات، مما يؤدي إلى حوادث السلامة أو الحوادث البيئية.
6. 6、نقاط التطبيق الرئيسية لأختام النفط في معدات حقول النفط

تعتبر أختام الزيت ضرورية من السطح إلى الأدوات الموجودة في قاع البئر في العديد من المواقع الرئيسية:

1. محرك أعلى

• المتطلبات: مقاومة السرعة العالية، ودرجة الحرارة العالية، ورذاذ الطين عالي الضغط، والاهتزاز الشديد. عادةً ما تستخدم أختام نابضة عالية الأداء من PTFE أو أختام مطاطية من النتريل المهدرج.
• مضخات الطين

• نقاط التطبيق: قضبان المكبس، وسيقان الصمام، وأعمدة القيادة.
• المتطلبات: مقاومة شديدة للتآكل، ومقاومة التآكل/التآكل الناتج عن الطين (الماء، والطين، والمضافات الكيميائية)، ومقاومة نبضات الضغط العالي. تستخدم بشكل شائع أختام البولي يوريثين، وأختام FKM، وأختام قضيب المكبس المتخصصة.

3. أنظمة السحب والفرامل

• نقاط التطبيق: أعمدة الإدارة، وأغطية المحامل.
• المتطلبات: مقاومة الأحمال الثقيلة وأحمال الصدمات ودرجات الحرارة المرتفعة (من حرارة المكابح). تُستخدم عادة أختام مطاطية من النتريل للخدمة الشاقة أو أختام FKM.

4. طاولة دوارة وقطب

• نقاط التطبيق: المحامل الرئيسية، علب التروس.
• المتطلبات: القدرة على تحمل الأحمال الثقيلة ولحظات الانقلاب، وأداء الختم الجيد، وعمر الخدمة الطويل. يشيع استخدام أختام الزيت ذات العلبة المعدنية الكبيرة.

5. أدوات الحفر في قاع البئر (مثل محركات الطين وأدوات MWD/LWD)

• نقاط التطبيق: المفاصل العالمية للمحرك، مجموعات المحامل، أعمدة القيادة.
• المتطلبات: مقاومة شديدة لدرجات الحرارة العالية (حتى 200 درجة مئوية)، والضغط العالي، وتآكل سوائل الحفر، وتصميم مضغوط. يتم استخدام أختام FFKM والأختام المركبة PTFE على نطاق واسع لأنها تتحمل أقسى البيئات الكيميائية ودرجات الحرارة.

6. أشجار عيد الميلاد والصمامات

• نقاط التطبيق: سيقان الصمامات والمحركات.
• المتطلبات: مقاومة الضغط العالي، ومقاومة وسائط النفط والغاز، ومقاومة تآكل H₂S، وعدم التسرب. استخدم في المقام الأول حلقات PTFE V، وحلقات O، وأختام المطاط الصناعي، والتي غالبًا ما تكون مصنوعة من FKM أو FFKM.

3. المواد المشتركة لأختام النفط في حقول النفط

تتطلب بيئة حقول النفط القاسية أداءً عاليًا للغاية من مواد الختم.

• مطاط النتريل: فعال من حيث التكلفة، ومقاوم للزيوت البترولية، ولكنه محدود في مقاومة درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية. تستخدم لختم المحامل في الظروف القياسية.
• مطاط النتريل المهدرج: يوفر مقاومة أفضل للحرارة (حتى 150 درجة مئوية)، والتآكل، ومقاومة الأوزون من NBR. أحد أكثر اللدائن استخدامًا على نطاق واسع في حقول النفط.
• الفلوروإيلاستومر: مقاومة ممتازة لدرجات الحرارة المرتفعة (حتى 200 درجة مئوية+)، والزيوت، ومجموعة واسعة من المواد الكيميائية. الخيار الأساسي لتطبيقات الطين ذات درجات الحرارة العالية والتآكل.
• المطاط المشبع بالفلور: "ملك المطاط الصناعي". مقاوم لجميع المواد الكيميائية والمذيبات تقريبًا، مع مقاومة لدرجة الحرارة تصل إلى 300 درجة مئوية+. يتم استخدامه في أدوات قاع البئر وبيئات HPHT الأكثر تطلبًا، ولكن التكلفة مرتفعة جدًا.
• البولي يوريثين: قوة ميكانيكية عالية جدًا ومقاومة للتآكل. غالبًا ما يستخدم في تطبيقات الضغط العالي والتآكل العالي مثل قضبان المكبس لمضخة الطين.
• بولي تترافلوروإيثيلين: معامل احتكاك منخفض جدًا، ومقاومة كيميائية ممتازة، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية. يُستخدم غالبًا مع اللدائن مثل أختام PTFE النابضية النشطة لتطبيقات الضغط العالي والسرعة المنخفضة، مثل الأعمدة الرئيسية للمحرك العلوي.

4. التحديات ومعايير الاختيار الرئيسية

تشمل التحديات الرئيسية التي تواجه أختام النفط في تطبيقات حقول النفط ما يلي:

• ظروف التشغيل القصوى: مشكلة "الارتفاع الثلاثي" المتمثلة في الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية والسرعة العالية.
• الوسائط المعقدة: النفط الخام والغاز الطبيعي وكبريتيد الهيدروجين (H₂S) وسوائل الحفر وسوائل الإكمال وغيرها من الوسائط المسببة للتآكل.
• التطبيقات الديناميكية والثابتة: تتطلب المعدات أختامًا للتطبيقات الترددية والدوارة والثابتة.
• متطلبات عمر الخدمة الطويل: استبدال الختم غالبًا ما يعني توقفًا مكلفًا، مما يستلزم موثوقية عالية للغاية وعمرًا طويلًا.

معايير الاختيار الرئيسية:

1. 1 、 تحديد ظروف التشغيل: تحديد درجة الحرارة والضغط والسرعة ونوع الوسائط.
2. 2 、 توافق المواد: حدد المطاط الصناعي أو البوليمر الأكثر ملاءمة بناءً على الوسائط ودرجة الحرارة.
3. 3. تصميم الهيكل: اختر هيكل الختم المناسب (على سبيل المثال، مع الشفاه المساعدة لاستبعاد الغبار، الشفاه الرئيسية المزدوجة للتشحيم، الزنبرك - نوع PTFE النشط).
4. 4 、 جودة السطح: تعتبر صلابة السطح وخشونته وتشطيب العمود أو التجويف الملامس للختم أمرًا بالغ الأهمية، مما يؤثر بشكل مباشر على أداء الختم وعمره.

ملخص

تعتبر أختام الزيت مكونات أساسية لا غنى عنها في معدات استخراج حقول النفط. ويؤثر أدائها بشكل مباشر على موثوقية المعدات وتكاليف التشغيل والسلامة. مع تقدم تكنولوجيا الحفر نحو المياه العميقة والآبار العميقة والموارد غير التقليدية، أصبح الطلب على تكنولوجيا الختم أعلى وأكثر صرامة. وهذا يدفع إلى تطوير مواد جديدة (مثل المواد المركبة الجديدة، والبلاستيك الهندسي) والتصميمات الهيكلية الجديدة (مثل أختام المراقبة الذكية) لتقديم خدمة أفضل لصناعة حقول النفط الحديثة.