2015-06-24
985
Несмотря на многообразие функционально и конструктивно отличающихся видов оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи по условиям эксплуатации следует различать две основные группы оборудования: наземное и скважинное. Большинство видов наземного оборудования эксплуатируется на открытом воздухе, поэтому они подвергаются внешним климатическим воздействиям. Климатические условия весьма разнообразны. В северных районах температура воздуха в зимний период снижается до минус 50 °С, а иногда и до минус 60 °С. В южных районах температура воздуха в летний период достигает плюс 50 °С. Климатические условия влияют на тепловой режим работы оборудования, коррозионную активность окружающей среды, трудоемкость и качество технического обслуживания и ремонта.
При эксплуатации в условиях низких температур возникает опасность разрушения металлоконструкций, вызванная повышением хрупкости материалов, выхода из строя устройств для осушения сжатого воздуха и удаления жидкого конденсата, систем управления. В результате преждевременного разрушения или изменения свойств материалов уплотнений и шлангов нарушается работа систем смазки, что вызывает возрастание сил трения и интенсивный износ деталей и механизмов.
|
|
|
При эксплуатации в условиях высоких температур окружающего воздуха возможно преждевременное разрушение деталей, изготавливаемых из резины и полимерных материалов.
При значительной запыленности воздуха возрастает износ трущихся поверхностей. Степень абразивного воздействия пыли изменяется в широких пределах и зависит от ее дисперсности, формы, размера и твердости частиц.
Износ различных сопряжений оборудования существенно возрастает при проникновении пыли через уплотнительные устройства к поверхностям трения. Поэтому в условиях большой запыленности качество уплотнений и уход за ними оказывают решающее влияние на ресурс сопряжений оборудования.
Подземное оборудование и внутренние рабочие полости наземного оборудования испытывают воздействие различных жидких и газообразных технологических и эксплуатационных сред. По механизму контактного взаимодействия с конструкционными материалами, используемыми для изготовления различных элементов оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи, разнообразные технологические и эксплуатационные среды могут быть разделены на ряд групп: абразивные, сорбционно-активные, химически активные, электрохимически активные и инертные. Такое деление является условным. Одна и та же среда может быть абразивной, сорбционно-активной, электрохимически активной или химически активной по отношению к одному материалу и инертной по отношению к другому, что в значительной степени определяется свойствами самого материала и условиями его контактного взаимодействия со средой.
|
|
|
Механизм контактного взаимодействия абразивной среды с поверхностями элементов оборудования заключается в режущем или царапающем действии этой среды по отношению к поверхностям оборудования.
Механизм контактного взаимодействия сорбционно-активных сред с конструкционными материалами основан на явлениях адсорбции среды на поверхности материала и ее абсорбции объемом материала, приводящих к изменению прочности и деформационных свойств этого материала.
Адсорбцией называется поглощение поверхностью твердого тела молекул, атомов и ионов другого вещества, находящихся в окружающей среде.
Силы притяжения поверхностных молекул, атомов и ионов твердых тел, подобно поверхностным молекулам жидкости, не уравновешены притяжением молекул другой фазы, и результирующая сила направлена внутрь твердого тела. Вследствие этого твердые тела, так же как и жидкости, обладают определенным запасом свободной поверхностной энергии и стремятся уменьшить величину этой энергии до минимального при данных условиях значения. Этим объясняется способность твердых тел адсорбировать газы и жидкости; при этом твердое тело является сорбентом, а вещество поглощаемое - сорбтивом. Сорбционные процессы в зависимости от того, насколько глубоко проникают частицы сорбтива в сорбент, носят различное название. Хотя всякий сорбционный процесс начинается на поверхности раздела фаз, однако закончиться он может двояким образом. Пока газ или жидкость остаются на поверхности пронизывающих твердое тело микроканалов, полостей или трещин, не внедряясь между молекулами, атомами или ионами твердой фазы, мы говорим, что среда является адсорбированной.
В ряде случаев процесс поглощения вещества твердым телом, начавшись на поверхности, распространяется в объеме этого тела. Подобный процесс объемного поглощения твердым телом жидкости или газа получил название - абсорбция. В результате абсорбции уменьшается межмолекулярное взаимодействие в твердом теле, обусловленное более активным молекулярным взаимодействием сорбента и сорбтива. Примером абсорбции может служить поглощение металлом водорода, полимером водной среды и т.п. Следствием абсорбции полимером жидких сред является его набухание или растворение, что приводит к изменению прочности и деформационных свойств.
Разнообразные причины отказов различных элементов оборудования для бурения скважин и нефтегазодобычи, обусловленные рассмотренной спецификой условий его эксплуатации, можно разделить на семь основных групп:
деформация и излом;
износ;
коррозионные разрушения;
сорбционные разрушения;
коррозионно-механические разрушения;
сорбционно-механические разрушения;
образование отложений твердых веществ.
