Schlammmotorlager müssen sorgfältig konstruiert werden, da sie außergewöhnlichen Beanspruchungen und besonders rauen Bedingungen ausgesetzt sind.
Die Schmierung von Lagern für Schmutzmotoren stellt besondere Anforderungen an die Öl- und Gasexploration, da Lagerausfälle zu kostspieligen Ausfallzeiten führen. Es gibt jedoch Möglichkeiten, die Zuverlässigkeit der Motorlager zu verbessern, wie Roland Muttenthaler, Business Development Manager Oil and Gas bei SKFerklärt.
Bei vielen Rig- und Crewkosten von mehr als 200,000 € pro Tag können Öl- und Gasunternehmen selbst bei kürzesten Produktionsunterbrechungen einen erstaunlichen Verlust an Einnahmen verzeichnen. Dies macht Zuverlässigkeit zum wichtigsten Erfolgsfaktor in diesem wichtigen Energiesektor.
Bietet Zuverlässigkeit
Zuverlässigkeit ist das Kernstück jeder Öl- und Gasentwicklung, da sie eng mit der Produktivität und damit der Rentabilität verbunden ist. Und nirgendwo sind die Auswirkungen auf die Produktivität deutlicher zu spüren als am „scharfen Ende“ der Öl- und Gasexploration - dem Bohrstrang (der im Wesentlichen das Bohrrohr, die Bohrkrägen, die Werkzeuge und den Bohrer umfasst).
Die Bohrausrüstung muss verschiedene geologische Formationen einschließlich Hartgestein und Sand bewältigen, damit die Axial- und Stoßbelastungen bemerkenswert hoch sind und es viele mögliche Ausfallarten gibt, einschließlich starker Korrosion und gerissener Ringe.
Schlammmotorlager für Öl- und Gasbohrungen müssen in dieser außergewöhnlich anspruchsvollen Umgebung zuverlässig arbeiten. Aber die Herausforderungen enden nicht dort. Lager für Öl- und Gasbohranwendungen müssen nicht nur mit starken Belastungen fertig werden, sondern auch mit stark abrasivem Schlamm „geschmiert“ werden, der einen Feststoffgehalt von> 10% wie Sand enthält. Dies erhöht zwangsläufig den Abrieb an den Ringen und Kugeln. Darüber hinaus müssen die Schlammmotorlager mit aggressiven chemischen Zusätzen wie Chloriden fertig werden.
Motorlager
Die Schmierung der Lager von Schmutzmotoren ist relativ einfach - Schmutz wird mit einem Druck von etwa 10,000 psi (690 bar) beaufschlagt und durch den Bohrstrang im Bohrloch gepumpt. Es passiert den Motor, schmiert den Lagerstapel, passiert dann den Bohrer und drückt den Bohrstrang aus dem Bohrstrang heraus und nimmt die Bohrabfälle mit zurück auf die Oberfläche. Der Schlamm und die Ablagerungen werden dann auf dem Bohrgerät gesiebt und gefiltert, bevor sie im geschlossenen Kreislauf wieder in das Loch zurückgepumpt werden.
Der Bohrer ist seit vielen Jahren das „schwache Glied“ im Bohrstrang in Bezug auf die Produktivität, sodass sich die Entwicklungsarbeit auf diesen Bereich konzentriert hat. Infolge der Verbesserungen der Bohrerleistung und des Motorleistungsteils hat sich das "schwache Glied" auf das Lager verlagert. Dies veranlasste SKF, seine umfassenden Fähigkeiten in den Bereichen Fehleranalyse, Werkstofftechnik, Prüfung und Konstruktion einzusetzen, um neue Lager für Schmutzmotoren auf den Markt zu bringen, mit denen sich die mittlere Zeit zwischen Ausfällen erheblich verlängern lässt (siehe Kasten).
Herausforderungen
Zu den Herausforderungen für uns als Hersteller gehört die Verwendung spezieller Werkstoffe wie z. B. verschleißfester Stähle. Und obwohl es sich langsam zu erholen beginnt, ist der Rohölpreis in den letzten Jahren dramatisch gefallen. Dies ist zu einer Zeit, in der die Kosten für das Bohren und Gewinnen von Öl weiterhin hoch sind. Daher suchen die großen Unternehmen nach Möglichkeiten, jedes einzelne Gerät - einschließlich der Lager für Schmutzmotoren - zu optimieren, um die Effizienz zu maximieren und die Betriebskosten zu minimieren.
Ein typischer SKF Schlammmotor enthält zwischen acht und 12-Lagerreihen. Wenn das Lager neu ist, wird der größte Teil der Last von den ersten Reihen aufgenommen. Wenn sich jede Reihe abnutzt, wird die Last in die nächste Reihe verschoben, bis alle Reihen gleich stark abgenutzt sind. Dann wird die Last zurück in die erste Reihe verschoben und der Vorgang wiederholt.
Da jede Situation anders ist, bietet SKF eine Reihe spezifischer Werkzeuge an, mit denen die Kotflügellager je nach Platzmangel, schwankenden Anforderungen bei den Bohrvorgängen, Tiefe und Richtung der Bohrungen und geologischen Bedingungen an die jeweiligen Projekte angepasst werden können. Diese Tools umfassen interne Tests, einige Feldtests sowie die Überprüfung von Prozess- und Betriebsparametern. Die Box erklärt mehr dazu.
Angesichts eines prognostizierten Anstiegs der weltweiten Bohraktivitäten in den kommenden Jahren wird eine höhere Zuverlässigkeit die mittlere Zeit bis zum Ausfall verlängern. Die verbesserte Leistung von Unternehmen wie SKF ist ein entscheidender Vorteil für Ölproduzenten, die in diesem hart umkämpften Markt einen Vorsprung erlangen möchten.
BOX; Der SKF Designprozess
Um die Lagerleistung und -zuverlässigkeit bei Öl- und Gasexplorationsanwendungen zu verbessern, haben die SKF-Ingenieure die firmeneigenen Konstruktions- und Simulationstools verwendet, um:
- Definieren Sie genau das Verhalten eines Lagerstapels.
- Das Lager neu konstruieren, um Spannungen zu minimieren und die Tragfähigkeit zu optimieren.
- Testen Sie neue Designs und Materialien.
Eine genaue Analyse der Lagerbelastung ist in einer "aktiven" Arbeitsumgebung nicht möglich, da der Bohrkopf während des Betriebs nicht zugänglich ist. SKF hat jedoch einen Prüfstand gebaut, der die grundlegenden Betriebsbedingungen von Lagerkomponenten für Schlammpakete simuliert, um Möglichkeiten zur Lösung des Problems eines vorzeitigen Lagerausfalls zu untersuchen. Mit diesen Anlagen konnte das Unternehmen Verschleißmuster und Risse in den Ringen auf eine Art und Weise nachbilden, die den typischen Ausfallarten entspricht.
Die SKF-Methodik geht jedoch über die Lageranalyse hinaus und umfasst eine Überprüfung der gesamten Anwendungs- und Betriebsumgebung. Eine einzigartige Kompetenz von SKF ist die umfassende Kenntnis der Materialentwicklung, insbesondere von Stahl. Eine von den SKF-Ingenieuren durchgeführte erste Fehlerursachenanalyse ergab, dass der Grundstahl sowie die Nachbearbeitungsprozesse einen erheblichen Einfluss auf die Lagerlebensdauer haben würden.
SKF fertigte eine begrenzte Anzahl von Lagern mit dem neuen Design für den Prüfstand. Neben dem Spezialstahl für eine verbesserte Verschleißfestigkeit verfügten die Lager über eine vollständige Palette von Kugeln für eine erhöhte Tragfähigkeit, austauschbare Ringe für eine optimierte Lastverteilung und eine einzigartige Innengeometrie zur Aufnahme schwerer axialer Bohrlasten und zur Beständigkeit gegen Verunreinigungen.
Nach den positiven Ergebnissen auf den SKF-Prüfständen wurden die Lager im Außendienst eines Kunden in Betrieb genommen. Die Lager wurden während der Standardwartungsintervalle des Bohrmotors beurteilt und befanden sich in einem brauchbaren Zustand und wurden für zusätzliche Läufe zurückgeschickt. Durch Lageränderungen und ein optimiertes Motorüberholungsverfahren konnten die Betriebsstunden in diesem speziellen Fall um ca. 100% verbessert werden.
Es wird erwartet, dass die SKF Schlammmotor-Lagerlösung unter Bohrlochbedingungen deutlich länger als die aktuellen 50-200hrs-Betriebsstunden der Branche funktioniert.
