Специфика условий эксплуатации оборудования для бурения, добычи и подготовки нефти и газа

Лекция N 6

ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ ОБОРУДОВАНИЯ

Специфика условий эксплуатации оборудования для бурения, добычи и подготовки нефти и газа

Несмотря на многообразие функционально и конструктивно отличающихся видов бурового и нефтегазопромыслового оборудования 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 ^оС, а иногда и до минус 60 ^оС. В южных районах температура воздуха в летний период достигает плюс 50 ^оС. 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.

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. 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.

К электрохимически-активным средам относятся среды, обладающие свойствами электролита. Электрохимическая активность этих сред проявляется преимущественно при контакте с металлами и сплавами и обусловливает протекание электрохимической коррозии, представляющей собой самопроизвольный процесс разрушения металлов в электролитически проводящей среде, при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала. Разрушение металла в этом случае является результатом работы коррозионных элементов на отдельных участках поверхности металла, образующихся вследствие электрохимической гетерогенности этой поверхности. При этом анодные участки всегда имеют более высокий электродный потенциал и подвергаются растворению.

При объемном поглощении среды твердым телом может происходить их химическое взаимодействие с сорбентом. Подобный процесс сорбции получил название хемосорбция. По отношению к металлам подобный процесс получил название химической коррозии, характеризующейся разрушением металла вследствие его непосредственной реакции со средой – неэлектролитом. При прочих равных условиях наиболее агрессивны сероводородсодержащие среды. Их главная опасность заключается в сопутствующем коррозии усилении наводороживания металла, приводящем к его охрупчиванию и коррозионному растрескиванию.