Estendendo a vida útil dos rolamentos de bomba de deslocamento positivo

  • Artigo

    2018 Outubro 23, 10:00 CET

    Os rolamentos de bomba de deslocamento positivo precisam ser desenvolvidos com atenção porque eles são usados para lidar com tensões excepcionais e condições particularmente rigorosas

    Gotemburgo, Suécia, 22 de outubro de 2018: A lubrificação de rolamentos de bomba de deslocamento positivo traz desafios específicos no setor de exploração de petróleo e gás, em que as falhas dos rolamentos resultam em paradas de máquina caras. No entanto, há várias maneiras de tornar os rolamentos de motor mais confiáveis, como explica Roland Muttenthaler, gerente de desenvolvimento comercial de petróleo e gás da SKF.

    Com muitas plataformas e equipes custando mais de € 200.000 por dia, até mesmo a mais breve interrupção da produção pode custar um valor altíssimo em perda de receita para empresas de petróleo e gás. Isso torna a confiabilidade o fator mais importante para o sucesso nesse setor-chave de energia.

    A confiabilidade está no centro de cada desenvolvimento em petróleo e gás, devido à sua relação intrínseca com a produtividade e, consequentemente, com a rentabilidade. E o impacto na produtividade é sentido com a maior força na ponta afiada da exploração de petróleo e gás: a coluna de perfuração (que compreende, essencialmente, o tubo de perfuração, o colar de perfuração, ferramentas e broca).

    O equipamento de perfuração precisa suportar diferentes formações geológicas, incluindo rocha dura e areia. Portanto, as cargas axiais e de choque são bastante altas e existem muitos possíveis modos de falha, incluindo a corrosão intensa e anéis trincados.

    Os rolamentos de bomba de deslocamento positivo utilizados para perfuração de petróleo e gás devem operar de forma confiável nesse ambiente extremamente exigente. Mas os desafios não acabam aqui. Além de lidar com cargas severas, os rolamentos para aplicações de perfuração de petróleo e gás devem ser lubrificados com lama altamente abrasiva que contém > 10% de conteúdo sólido, como areia. Isso inevitavelmente aumenta o desgaste abrasivo em anéis e esferas. Além disso, os rolamentos de bomba de deslocamento positivo devem lidar com aditivos químicos agressivos, como cloretos.

    A lubrificação de rolamentos de bomba de deslocamento positivo é relativamente simples: a lama é pressurizada até cerca de 10.000 psi (690 bar) e bombeada através da coluna de perfuração de fundo de poço. Ela passa pelo motor, lubrificando o conjunto de rolamentos, passa então através da broca e empurra a coluna de perfuração, levando os detritos de perfuração de volta com ela para a superfície. A lama e os detritos passam, então, por triagem e filtro na plataforma de perfuração antes de serem bombeados de volta para o poço em uma operação de circuito fechado.

    Por muitos anos, a broca foi o "ponto fraco" na coluna de perfuração em termos de produtividade; portanto, o trabalho de desenvolvimento concentrou-se nessa área. Como resultado de aperfeiçoamentos no desempenho da broca e na seção de potência do motor, o "ponto fraco" foi deslocado para o rolamento. Isso levou a SKF a aplicar seus amplos recursos em análise de falha, engenharia de materiais, teste e projeto para criar novos rolamentos de bomba de deslocamento positivo que permitem um aumento significativo no tempo médio entre falhas (veja a caixa).

    Os desafios para nós, como fabricante, incluem o uso de materiais especiais, como aços resistentes ao desgaste. E, embora esteja começando a se recuperar lentamente, o preço do petróleo bruto tem caído consideravelmente nos últimos anos. Isso é simultâneo à continuidade do alto custo de perfuração e extração de petróleo, de forma que os atores importantes estão buscando maneiras de otimizar cada equipamento, incluindo os rolamentos da bomba de deslocamento positivo, para maximizar a eficiência e minimizar os custos operacionais.

    Uma bomba de deslocamento positivo típica da SKF contém entre 8 e 12 carreiras de rolamentos. Quando o rolamento é novo, a maioria da carga é suportada pelas primeiras carreiras. Conforme cada carreira começa a sofrer desgaste, a carga é transferida para a próxima carreira até que todas as carreiras estejam igualmente desgastadas. Em seguida, a carga é deslocada de volta para a primeira carreira e o processo é repetido.

    Como cada situação é diferente, a SKF utiliza um conjunto específico de ferramentas para personalizar os rolamentos de conjunto de lama para cada projeto, dependendo das limitações de espaço, variações nas demandas das operações de perfuração, profundidade e direção da perfuração e condições geológicas. Essas ferramentas incluem testes internos, alguns testes de campo, processo de revisão e parâmetros operacionais. A caixa explica mais sobre isso.

    Com uma previsão de expansão mundial na atividade de perfuração nos próximos anos, um aumento na confiabilidade significará um tempo médio estendido antes da falha e o desempenho aprimorado oferecido por empresas como a SKF oferece um benefício fundamental para os produtores de petróleo à procura de uma vantagem nesse mercado altamente competitivo.

    CAIXA
    O processo de projeto da SKF


    Para melhorar o desempenho e a confiabilidade do rolamento em aplicações de exploração de petróleo e gás, os engenheiros da SKF utilizaram as ferramentas de projeto e simulação de propriedade da empresa para:
    • Definir com precisão o comportamento de um conjunto de rolamentos.
    • Reprojetar o rolamento para minimizar as tensões e otimizar a capacidade de carga.
    • Testar novos projetos e materiais.

    A análise precisa de carga do rolamento é impossível em um ambiente de trabalho em funcionamento porque a cabeça da broca não pode ser acessada durante a operação. No entanto, a SKF construiu uma plataforma de teste que simula as condições operacionais básicas de componentes do rolamento de conjunto de lama para investigar formas de resolver o problema da falha prematura do rolamento. Usando essas plataformas, a empresa foi capaz de reproduzir padrões de desgaste e fissura nos anéis de uma maneira consistente com modos de falha típicos.

    A metodologia da SKF, no entanto, vai além da análise de rolamentos, abrangendo uma revisão da aplicação total e do ambiente operacional. Uma competência exclusiva da SKF é a profundidade de seu conhecimento sobre desenvolvimento de materiais, particularmente do aço.

    Uma análise inicial da causa-raiz da falha realizada por engenheiros da SKF mostrou que o aço-base e os processos de pós-produção teriam um impacto significativo na vida útil do rolamento.

    A SKF fabricou um número limitado de rolamentos com o novo projeto para a plataforma de teste. Além do aço especial para resistência ao desgaste aprimorada, os rolamentos contavam com número máximo de esferas para aumento da capacidade de carga, anéis intercambiáveis para distribuição de carga otimizada e uma geometria interna exclusiva para suportar cargas axiais pesadas de perfuração e resistir a contaminantes.

    Depois dos resultados positivos nas plataformas de teste da SKF, os rolamentos foram colocados em operação em um trabalho de campo de cliente. Os rolamentos foram montados durante intervalos de manutenção padrão do motor de perfuração e foram considerados em condição de utilização, sendo devolvidos para operações adicionais. Com alterações de projeto do rolamento e um procedimento de revisão do motor otimizado, o tempo de operação foi aprimorado nesse caso específico em cerca de 100%.

    A expectativa é de que a solução de rolamento de bomba de deslocamento positivo da SKF operará em condições de fundo de poço por um tempo significativamente mais longo do que as atuais 50 a 200 horas de serviço do setor.


    Aktiebolaget SKF
           (publ.)

    Para obter mais informações, entre em contato com:
    Assessoria de imprensa: Nia Kihlström, +46 31-337 2897; +46 70-6672897; nia.kihlstrom@skf.com

    A SKF é um dos principais fornecedores globais de rolamentos, vedações, mecatrônica, sistemas de lubrificação e serviços que incluem suporte técnico, serviços de manutenção e confiabilidade, consultoria em engenharia e treinamento. A SKF está representada em mais de 130 países e tem cerca de 17 mil distribuidores em todo o mundo. As vendas anuais em 2017 foram de 77,938 bilhões de coroas suecas, e a empresa empregava 45.678 funcionários. www.skf.com

    ® SKF é uma marca registrada do Grupo SKF.

  • Imagem

Download do kit de imprensa

Kit de imprensa (6.7 MB)

SKF logo