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极端天气下石油天然气用泵的选用

发布日期:2022-10-20 13:48 点击:

 石油和天然气的勘探和生产在向越来越偏远的地区进行,并且近年来,石油和天然气公司的注意力已经转移到了一年中大部分时间都是冰雪覆盖的地区。这给设计可在这些恶劣环境中可靠运行的泵设备提出了新的挑战。

防冻是设计石油和天然气加工设备以承受极端低温的过程。为了承受极寒天气的不利环境,防冻泵需要仔细选择材料和涂层,并设计合适的密封系统,联轴器,电机和底板等。

一、泵体材料

不锈钢通常是基本的材料选择,因为在极端低温下,它比普通碳钢坚固得多且脆性较小。但是,还必须考虑其他因素,例如泵送流体。例如,采出水通常富含硫化氢(H2S),它极具腐蚀性,会腐蚀不锈钢泵。用于这种流体材料是双相不锈钢,因此,对于现场条件的较佳选择与对泵送流体的较佳选择之间可能存在冲突。

二、泵体底板

基板通常由钢制成,低碳钢适用于低至-25C的温度。但是,超过这一点,应考虑将不锈钢用作底板,因为低碳钢将开始出现脆性。夏比冲击试验应在极低的温度下进行,以满足脆性公差和在应力下的行为,并确定与温度有关的脆性-延性转变。

三、联轴器

联轴器材料可以通过三个常见范围来定义,即:可以在-15°C的低温下可靠运行的标准材料;可在-40C的低温下工作的低温材料;以及可以在-55C的低温下工作的极低温材料。在诸如亚北极地区,温度可以达到-50C,因此必须为极低温选择用于耦合的组件。必须仔细选择不同的钢材,例如,驱动螺栓可以进行感应淬火,并在还需要抗冲击的情况下适合于更高强度的应用。在这些极端条件下,联轴器制造商应与泵制造商密切合作以定义操作条件,这一点很重要。

四、密封件和密封件支撑系统

必须仔细考虑密封系统,特别是对于危险流体的密封系统,例如由寒冷地区油田的坚果壳过滤器处理的采出水。除了正常的系统防冻外,还应注意一些防护措施或将其内置到设计中,以便在温度低至-50°C时允许系统的存储和操作。

必须选择低温材料和弹性体以适应工作温度,例如在-15°C或更低温度下运行的蓄电池的低温丁腈囊。密封支撑系统中的标准316不锈钢材料在低温下会更坚固,但是,如果在-20°C以下使用碳钢部件,则强烈建议进行冲击测试。对于冷作业,密封支撑系统也可以被冻凝或滞后。无论使用哪种保护措施,这些材料都必须能够承受极端的温度,并且一旦将受控温度范围确定为冬天,就可以使用。密封支撑系统制造商和泵制造商必须考虑设计中的所有因素,并共同努力以确保整个系统符合规格。

五、面漆

必须仔细考虑产品的表面处理和喷漆。对于低至-50°C的温度,油漆面漆可以是高固含量,低VOC(挥发性有机化合物),两包环氧耐磨涂层,具有低温粘附力和低摩擦阻力。只要在常温下(通常在制造和组装过程中)施涂和固化涂料,并接受商定的测试结果,例如“ Bresle”测试(用于确定涂覆前金属表面上可溶性盐浓度的方法),油漆厚度测试,喷砂清理等,大多数油漆专家将保证涂层的有效性。极端低温的典型膜厚度必须在400-500微米(干)范围内。

六、电机和驱动器

电机制造商通常能够认证其设备低至-55°C的温度。他们继续使用并保证其灰口铸铁轴承座,但轴钢将采用合金化热处理的钢,专门用于低温,例如25CrMo4 + QT 1.7218。将使用专业的润滑脂和轴封。风扇需要用钢,黄铜或铝制成,当然不能用塑料制成。

七、仪器仪表

就仪器而言,它们安装在环境加热的外壳内,例如加热的机柜内。压力变送器LCD显示屏可适应低至-20°C的温度,但低于此温度则需要安装在加热的机柜中。一些压力表可能装有硅油,因此它们可以在比正常情况低得多的温度下工作,并且储罐可以滞后或配有浸入式加热器以保持阻隔温度。

系统和管道的热量追踪和滞后是在极端条件下保持运行的有效解决方案。再次,极端的温度暴露(一旦重新建立了受控的温度范围,便能够完全操作)之后的材料选择和有效使用将被视为冬天

八、运输,储存和安装

建议采取各种存储和保存程序,以确保在运输,存储和安装/启动之间设备的完整性。泵制造商必须与承包商和/或终端用户紧密合作,以确保详细的存储和安装程序,以防止在运行前损坏泵。

九、其他注意事项

除了防寒设计方面的考虑外,在极端环境使用此类泵的地区,通行证,护照,语言,文件(GOST-RGOST-K)还有其他挑战。克服这些额外的挑战对于任何项目的整体成功也是至关重要的。

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