Промышленное приложение

Введение в использование сальников в нефтедобывающем оборудовании

Хотя сальники могут показаться небольшими деталями, они играют роль «охранителя» в нефтедобывающем оборудовании. Их основная функция — предотвращать утечку смазочных материалов и блокировать попадание внешних загрязнений, таких как пыль, грязь и вода, в оборудование. Это обеспечивает нормальную работу ключевых узлов трансмиссии, продлевает срок службы оборудования, гарантирует безопасность производства.

Ключевые функции сальников в нефтепромысловом оборудовании
1. Уплотнительные смазочные материалы: предотвращают утечку смазочного масла или смазки из редукторов, корпусов подшипников и т. д., обеспечивая непрерывную смазку точек трения и уменьшая износ.
2. Изоляция внешних загрязнений: окружающая среда на нефтяном месторождении чрезвычайно сурова и наполнена песком, грязью, соленой водой и коррозионными химикатами. Сальники эффективно предотвращают попадание этих загрязнений в оборудование, 3、избегая износа компонентов, коррозии и заедания.
4. Снижение затрат на техническое обслуживание: выход из строя уплотнения может привести к полной потере смазочного материала, что приведет к серьезным неисправностям, таким как выгорание подшипников и повреждение шестерен, что приведет к значительным затратам на ремонт и простою производства.
5. Обеспечение безопасности производства. В оборудовании, работающем под высоким давлением, высокой температурой или с легковоспламеняющимися средами, нарушение герметичности может привести к утечкам, что приведет к нарушениям безопасности или экологическим катастрофам.
6. Основные точки применения сальников в нефтепромысловом оборудовании.

Сальники имеют решающее значение от наземных до скважинных инструментов во многих ключевых местах:

Топ Драйв

Требования: Устойчивость к высокой скорости, высокой температуре, брызгам грязи под высоким давлением и сильной вибрации. Обычно используются высокоэффективные пружинные уплотнения из ПТФЭ или уплотнения из гидрированного нитрилового каучука.
Грязевые насосы

Точки применения: поршневые штоки, стержни клапанов, приводные валы.
Требования: Чрезвычайная стойкость к истиранию, устойчивость к коррозии/эрозии из-за грязи (воды, глины, химических добавок) и устойчивость к импульсам высокого давления. Обычно используются полиуретановые уплотнения, уплотнения FKM и специальные уплотнения штока поршня.

Лебедки и тормозные системы

Точки применения: Приводные валы, корпуса подшипников.
Требования: Устойчивость к тяжелым нагрузкам, ударным нагрузкам и высоким температурам (из-за нагрева при торможении). Обычно используются сверхпрочные уплотнения из нитрильной резины или уплотнения из FKM.

Поворотный стол и поворотный стол

Точки применения: Коренные подшипники, коробки передач.
Требования: Способность выдерживать большие нагрузки и опрокидывающие моменты, хорошие уплотняющие свойства, длительный срок службы. Обычно используют большие сальники в металлическом корпусе.

Инструменты для скважинного бурения (например, забойные двигатели, инструменты MWD/LWD)

Точки применения: универсальные шарниры двигателей, подшипниковые узлы, приводные валы.
Требования: Чрезвычайная устойчивость к высоким температурам (до 200°C+), высокому давлению, коррозии буровых растворов, компактная конструкция. Уплотнения из FFKM и композитные уплотнения из ПТФЭ широко используются, поскольку они выдерживают самые суровые химические и температурные условия.

Рождественские елки и клапаны

Точки применения: штоки клапанов, приводы.
Требования: устойчивость к высокому давлению, устойчивость к нефтегазовым средам, устойчивость к коррозии H₂S и отсутствие утечек. В первую очередь используйте V-кольца, уплотнительные кольца и эластомерные уплотнения из ПТФЭ, часто изготовленные из FKM или FFKM.

Распространенные материалы для нефтепромысловых сальников

Суровые условия нефтепромысла требуют от материалов уплотнений чрезвычайно высоких характеристик.

Нитриловый каучук: Экономически эффективен, устойчив к маслам на нефтяной основе, но имеет ограниченную устойчивость к высоким температурам и химическому воздействию. Используется для уплотнения подшипников в стандартных условиях.
Гидрогенизированный нитриловый каучук: обеспечивает лучшую термостойкость (до 150°C), износ и стойкость к озону, чем NBR. Один из наиболее широко используемых эластомеров на нефтяных месторождениях.
Фторэластомер: отличная устойчивость к высоким температурам (до 200°C+), маслам и широкому спектру химикатов. Лучший выбор для применения в условиях высоких температур и агрессивных буровых растворов.
Перфторэластомер: «король эластомеров». Устойчив практически ко всем химикатам и растворителям, термостойкость до 300°C+. Используется в самых требовательных скважинных инструментах и средах HPHT, но стоимость очень высока.
Полиуретан: Очень высокая механическая прочность и устойчивость к истиранию. Часто используется в устройствах с высоким давлением и высоким износом, таких как поршневые штоки буровых насосов.
Политетрафторэтилен: очень низкий коэффициент трения, отличная химическая стойкость и устойчивость к высоким температурам. Часто используется с эластомерами в качестве подпружиненных уплотнений из ПТФЭ для применений с высокими скоростями и низким давлением, таких как главные валы верхних приводов.

Проблемы и ключевые критерии выбора

К основным проблемам, связанным с сальниками на нефтепромыслах, относятся:

Экстремальные условия эксплуатации: проблема «тройного максимума»: высокое давление, высокая температура и высокая скорость.
Сложные среды: сырая нефть, природный газ, сероводород (H₂S), буровые растворы, жидкости для заканчивания скважин и другие агрессивные среды.
Динамические и статические применения: оборудованию требуются уплотнения для возвратно-поступательных, вращательных и статических применений.
Требования длительного срока службы. Замена уплотнения часто означает дорогостоящие простои, что требует чрезвычайно высокой надежности и длительного срока службы.

Ключевые критерии выбора:

1. Определите условия эксплуатации: определите температуру, давление, скорость и тип среды.
2. Совместимость материалов: выберите наиболее подходящий эластомер или полимер в зависимости от среды и температуры.
3. Конструкция конструкции: выберите подходящую конструкцию уплотнения (например, со вспомогательными кромками для защиты от пыли, двойными основными кромками для смазки, подпружиненным типом из ПТФЭ).
4. Качество поверхности. Твердость поверхности, шероховатость и качество обработки вала или отверстия, контактирующего с уплотнением, имеют решающее значение и напрямую влияют на производительность и срок службы уплотнения.

Краткое содержание

Сальники являются незаменимыми важнейшими компонентами нефтедобывающего оборудования. Их производительность напрямую влияет на надежность оборудования, эксплуатационные расходы и безопасность. По мере развития технологий бурения в направлении глубоководных скважин, глубоких скважин и нетрадиционных ресурсов требования к технологии уплотнений становятся все выше и жестче. Это стимулирует разработку новых материалов (например, новых композитов, инженерных пластиков) и новых структурных конструкций (например, интеллектуальных мониторинговых уплотнений) для лучшего обслуживания современной нефтедобывающей промышленности.