Нефтегазовые новости

Нефтегазовые новости / Технологии / Научные исследования для повышения надежности электродвигателей

Научные исследования для повышения надежности электродвигателей

Новость от 03.06.2016, добавлена в 20:32 в категории: Технологии 2003 просмотра 0 комментариев

Научные исследования, направленные на повышение надежности УЭЦН, были инициированы отделом механизированной добычи ТНК-ВР в 2006 году. Эта работа предусматривает разработку физических моделей отказов, выделение ресурсоопределяющих узлов погружных установок и создание научно-обоснованных методик оценки их надежности для внесения соответствующих изменений в технические требования к оборудованию.

Одним из важнейших итогов этой работы стало определение превалирующих механизмов разрушения и глубокое исследование факторов, влияющих на снижение надежности основного ресурсоопределяющего механизма УЭЦН – насосной секции. Полученные функциональные зависимости скорости изнашивания насосной секции от конструктивных особенностей, абразивного и коррозионного факторов условий эксплуатации, рабочей точки расходно-напорной характеристики, свойств материала деталей и коэффициента асимметрии износа позволяют прогнозировать ее ресурс.

В результате проведения испытаний основного элемента насосной секции – рабочей ступени (РС) – практически всех основных типоразмеров на изнашивание получены интересные выводы, имеющие практическое значение. Выявлено, что износостойкость рабочих ступеней из наиболее широко применяемых материалов – нирезиста и порошковых материалов – имеет близкие значения лишь в условиях абразивосодержащей среды, тогда как в коррозионно-активной среде рабочие ступени из порошковых материалов почти на порядок менее износостойкие. Исключение составляют высоколегированные порошковые материалы. Этот результат необходимо учитывать при подборе оборудования для работы в соответствующих скважинных условиях и выборе способов обработки скважин.

Необходимо учитывать, что типоразмер РС также влияет на ее износостойкость: изменяется соотношение между интенсивностью процесса изнашивания подвижных сопряжений и эрозионными процессами.

Отдельное внимание в ходе научно-исследовательских работ специалисты ТНК-ВР и ООО «ИМАШ ресурс» уделили изучению механизма образования «промывов» в рабочих ступенях и газосепараторах. Оказалось, что возникновение «промывов» не связано со скоростью изнашивания сопряжений и слабо зависит от концентрации абразивных частиц в перекачиваемой жидкости, а является следствием воздействия на поверхность детали вихреобразного потока абразивосодержащей коррозионно-активной жидкости. Поэтому при изготовлении таких деталей как гильзы газосепараторов целесообразно использовать коррозионно-стойкие и пластичные материалы, которые, тем не менее, должны обладать достаточной твердостью. В настоящее время окончательное решение о материалах, которые наилучшим образом удовлетворяют этим требованиям, не принято, работа продолжается.

Кроме того, по заданию ТНК-ВР были проведены исследования причин разрушения валов УЭЦН. И хотя в настоящее время по этой причине происходит менее 5% отказов, при увеличении глубины подвески или использовании оборудования большей производительности их доля может значительно возрасти. Исследования усталостного разрушения валов показывают, что наличие шлицевых соединений, кольцевых выточек или концентраторов напряжений резко снижает предел выносливости вала, в связи с чем необходимо совершенствовать методику подбора электрического двигателя (СЗЭМО) к насосу и технологию запуска при заклинивании вала.

Наконец, уже три года по инициативе ТНК-ВР ведется масштабная работа по послеэксплуатационному анализу УЭЦН – за это время Компания предоставила ООО «ИМАШ ресурс» около 90 насосов (более 200 секций) для детального анализа с измерением износов радиальных и осевых сопряжений и скорости «промыва». Эти исследования позволили подтвердить или опровергнуть некоторые гипотезы, выдвигаемые для объяснения тех или иных процессов, выявленных в рамках стендовых испытаний. Например, мы смогли удостовериться, что порошковые покрытия имеют большую склонность к «промыву», чем нирезист, а также получили сведения для дальнейших исследований ЭЦН 5-й группы надежности, в которых был выявлен осевой износ.

Результатом проводимой научной работы и экспериментальных исследований является научно-обоснованное повышение технических требований к оборудованию УЭЦН. Компания ТНК-ВР вносит значительный вклад в развитие промышленности и, можно сказать, является «связующим звеном» и драйвером, который на протяжении последних лет определяет и успешно продвигает техническую политику развития отечественного производства УЭЦН.