زمستان کردن ناوگان Frac: محافظت از مایعات در شرایط انجماد به پایان می رسد

چرا دمای انجماد به خصوص برای انتهای مایع خطرناک است؟

پایان سیالی که در تابستان تگزاس بی‌عیب و نقص می‌گذرد، می‌تواند در اولین یخ‌زدگی شدید فصل به‌طور فاجعه‌باری شکست بخورد - نه به این دلیل که تجهیزات تغییر کرده، بلکه به این دلیل که فیزیک تغییر کرده است. در داخل انتهای سیال پمپ فرک، سه شرایط دارید که در هوای سرد به طور همزمان بر علیه شما کار می کنند: حفره های فشار بالا که زمانی مایع را در خود نگه می داشتند، اکنون آب باقیمانده را به دام می اندازند، فضای خالی ماشینکاری شده دقیق که تقریباً جایی برای تغییر ابعاد باقی نمی گذارد، و مهر و موم های الاستومری که کار آنها به انعطاف پذیری بستگی دارد. هنگامی که دما به زیر 32 درجه فارنهایت می‌رسد، هر آبی که در پمپ باقی می‌ماند با یخ زدن شروع به انبساط می‌کند و فشار شعاعی تا 2000 psi را بر روی دیواره‌های سیلندر، سوراخ‌های سوپاپ و سطوح درپوش انتهایی وارد می‌کند. این نیرو بین نقص خط مو و سطح صدا تمایز قائل نمی شود.

نمایه آسیب نیز فریبنده است. برخلاف سیل دمیده شده در حین کار، ترک ناشی از انجماد اغلب از داخل شروع می شود و تا زمانی که پمپ دوباره تحت فشار قرار نگیرد نامرئی می ماند. در آن زمان، شما به یک بلوک ترک خورده، یک سوراخ پیستون نمره گذاری شده، یا یک پوشش تخلیه ناموفق نگاه می کنید - خرابی هایی که در اواسط کار یک واحد را خاموش می کنند و به ندرت خود را با علائم هشدار اعلام می کنند. به همین دلیل است که محافظ یخ زدگی برای مجموعه های انتهایی سیال با فشار بالا که برای شرایط سخت میدان نفتی مهندسی شده اند خوب برای داشتن نیست. این تفاوت بین یک کمپین زمستانی سازنده و یک فصل بازسازی گران قیمت است.

مؤسسه نفت آمریکا تأکید می کند که چگونه یکپارچگی تجهیزات حیاتی در شرایط شدید میدانی وجود دارد- API Std 16FI، استاندارد ایمنی جدید آهن فرک ، به طور خاص برای رسیدگی به سختی‌های عملیات فشار بالا که در آن تجهیزات تحت شرایطی کار می‌کنند که محدودیت‌های طراحی را افزایش می‌دهند، توسعه داده شد. هوای سرد یکی از این محدودیت‌هاست و هنوز هم اکثر اپراتورها آن را دست کم می‌گیرند.

آسیب پذیرترین اجزای یک سیال در زمستان

هر قسمت از انتهای سیال به یک اندازه در معرض خطر انجماد نیست. درک اینکه کدام مؤلفه ها ابتدا خراب می شوند - و چرا - به شما امکان می دهد تلاش بازرسی خود را در جایی که واقعاً مهم است اولویت بندی کنید.

مهر و موم بسته بندی

مهر و موم بسته بندی بدون شک اولین قربانی هوای سرد است. مواد الاستومری به میزان قابل توجهی زیر 20 درجه فارنهایت سخت می شوند و سازگاری لازم برای حفظ آب بندی پویا در اطراف یک پیستون رفت و برگشتی را از دست می دهند. آب بندی که در دمای 70 درجه فارنهایت آب بندی می شود ممکن است هنگام راه اندازی در شرایط زیر صفر حتی قبل از اینکه آسیب قابل مشاهده رخ دهد نشت کند. چرخه حرارتی مشکل را ترکیب می کند: چرخه های مکرر انجماد و ذوب باعث ایجاد ریزترک در بدنه آب بند می شود و سایش را بسیار فراتر از آنچه که شمارش ساعت عملیاتی پیش بینی می کند تسریع می کند. مهر و موم بسته بندی طراحی شده برای حفظ خاصیت ارتجاعی تحت چرخه حرارتی ارزش هزینه پیش بینی شده برای رفتن به زمستان حوضه شمالی را دارند.

پیستون

سطوح پیستون متکی به تحمل ابعادی محکم و پوشش‌های محافظ سخت هستند. در شرایط انجماد، دو حالت شکست ظاهر می شود. اول، هر مایع باقیمانده در جعبه پر کردن می‌تواند در اطراف پیستون یخ بزند، و یک دستگیره یخی ایجاد کند که پیستون را در جای خود قفل می‌کند و پایان برق را مجبور می‌کند بر این مقاومت در هنگام راه‌اندازی و تمرکز استرس در رابط پوشش غلبه کند. دوم، اختلاف دمای سریع بین بدنه پیستون (پوشش شده با فولاد یا سرامیک) و سیال یخ زده اطراف، شوک حرارتی ایجاد می کند که باعث ایجاد ریزترک های سطحی می شود. پیستون های سخت شده برای مقاومت در برابر خستگی سطح در محیط های ساینده و سرد ساخته شده اند هنگامی که دما به پایین می‌آید، یک مزیت معنادار ایجاد می‌کند.

سوپاپ و صندلی

دریچه های مکش و تخلیه برای عملکرد به هندسه نشیمن دقیق بستگی دارند. آلودگی یخ - حتی مقادیر کمی - می تواند دریچه را باز یا بسته نگه دارد. در هر دو مورد، نتیجه بی‌نظمی فشار است: یا سیال شیر را دور می‌زند و سرعت جریان را کاهش می‌دهد، یا شیر گیر کرده باعث افزایش فشار می‌شود که بلوک را به‌طور یکنواخت بارگذاری می‌کند. مایعات شکستگی مملو از ماسه این را بدتر می کند. یخ و ماده پشتیبان با هم می توانند سوراخ سوپاپ را به طور موثرتر از هر یک به تنهایی بسته بندی کنند.

پوشش های تخلیه و مکش

پوشش های انتهایی در معرض بیشترین غلظت تنش کششی در بدنه انتهایی سیال، به ویژه در اطراف سوراخ های پیچ و صفحه فلنج هستند. در شرایط انجماد، انبساط یخ در داخل حفره پوششی دقیقاً در جایی که تنش مواد در بالاترین حد است، به بیرون فشار وارد می‌کند. پوشش های تخلیه و مکش که برای مقاومت در برابر استرس درپوش انتهایی ساخته شده اند به چقرمگی مواد در دماهای پایین بستگی دارد - مشخصاتی که در انجمادهای عمیق و معمول پرمین در باکن حیاتی می شود.

بازرسی قبل از زمستان و مدیریت سیالات

مقرون به صرفه ترین کار زمستانی قبل از انجماد اول اتفاق می افتد، نه بعد از آن. یک بازرسی ساختاریافته قبل از فصل در هر انتهای مایع در ناوگان شما تقریباً دو تا سه ساعت در هر واحد طول می کشد و می تواند از هفته ها از کار افتادگی جلوگیری کند.

• تمام مایع باقیمانده را به طور کامل تخلیه کنید. از پایین‌ترین نقطه تخلیه در انتهای سیال استفاده کنید و قبل از ذخیره‌سازی یا آماده‌باش اطمینان حاصل کنید که حفره خالی است. زهکشی گرانشی را کامل فرض نکنید - اگر شک دارید از هوای فشرده برای تمیز کردن مجاری مکش استفاده کنید.
• مهر و موم بسته بندی را برای سایش از قبل بررسی کنید. هر مهر و موم نشان دهنده اکستروژن، لب های بریده شده یا مجموعه فشرده سازی باید قبل از هوای سرد جایگزین شود، نه بعد از آن. یک مهر و موم حاشیه ای در 60 درجه فارنهایت در 15 درجه فارنهایت خراب می شود.
• مجموعه‌های سوپاپ را از نظر آوار و یکپارچگی نشیمن بررسی کنید. خرابی دریچه در هوای سرد تقریباً همیشه یک علت ریشه ای از قبل وجود دارد - نشیمنگاه سوراخ شده، فنر فرسوده، بسته بندی شن و ماسه در پشت بدنه شیر. الان بهش رسیدگی کن
• گشتاور پیچ تخلیه و پوشش مکش را بررسی کنید. پیچ و مهره هایی که در طول مبارزات گذشته شل شدند، تله های مایع کوچکی ایجاد می کنند. برای مشخص کردن و تأیید وضعیت نخ، رتورک کنید.
• به روان کننده بسته بندی با دمای پایین بروید. گریس های بسته بندی استاندارد به میزان قابل توجهی زیر 32 درجه فارنهایت ضخیم می شوند. از روان کننده ای استفاده کنید که برای حداقل دمای محیط پیش بینی شده شما درجه بندی شده باشد.
• در صورت امکان تست فشار در دمای پایین آزمایش هیدرواستاتیک سرد ریز ترک هایی را نشان می دهد که با بازگشت فلز به دمای محیط ناپدید می شوند. حتی یک آزمایش کوتاه در 1500-2000 psi داده های تشخیصی معنی داری را به شما می دهد.

مدیریت سیال فراتر از خود پمپ است. اطمینان حاصل کنید که خطوط مکش کاملاً تخلیه شده یا در گردش مداوم قرار دارند، و بررسی کنید که اگر دستگاه در حین آماده به کار دماهای زیر صفر را ببیند، هر گونه اسپیسر یا مایع جابجایی مبتنی بر آب با یک جایگزین مبتنی بر گلیکول جایگزین شده باشد.

گرم نگه داشتن انتهای سیال: راهبردهای گرمایش و عایق کاری

برای تجهیزاتی که به طور فعال کار می کنند، هدف ساده است: دمای انتهای سیال را قبل از راه اندازی بالای 40 درجه فارنهایت نگه دارید و در هر دوره بیکاری بیش از 30 دقیقه آنها را در بالای نقطه انجماد نگه دارید. دو رویکرد وجود دارد - گرمایش فعال و عایق غیرفعال - و بیشتر برنامه های زمستانی موثر از هر دو استفاده می کنند.

گرمایش فعال

بخاری های غوطه وری و گردش قرار دادن در منیفولد مکش یا مستقیماً در منبع سیال از ورود سیال ورودی به پمپ سرد جلوگیری می کند. این امر به ویژه برای مایعات فرک مبتنی بر آب که در دمای 32 درجه فارنهایت شروع به یخ زدن می کنند و می توانند تا حدی قبل از رسیدن دمای محیط به آن آستانه در خطوط مکش منجمد شوند، مهم است. برای واحدهای با ارزش بالا یا به طور مداوم کار می کنند، نوار حرارتی الکتریکی که دور بدنه انتهایی سیال پیچیده شده و با عایق پوشانده شده است، حفاظت حرارتی مستقیم را با حداقل هزینه عملیاتی فراهم می کند. بخاری های بلوکی در سمت موتور، روانکاری انتهای نیرو را حفظ می کنند، اما تصور نکنید که این گرما به انتهای سیال می رسد - آنها به اندازه کافی از نظر حرارتی ایزوله هستند که وقتی موتور گرم است، انتهای سیال همچنان می تواند به طور خطرناکی سرد باشد.

عایق غیرفعال

پتوهای عایق طراحی شده برای بدنه پمپ می توانند گرمای باقیمانده را برای چندین ساعت در دوره های بیکاری نگه دارند و زمان مورد نیاز بین کارها را بدون انرژی گرمایش مداوم خریداری کنند. پناهگاه‌های موقت با هوای گرم - محفظه‌هایی به سبک چادری که بر فراز گسترش فراک (frac) قرار دارند، یک روش استاندارد در حوضه‌های شمال کانادا است و به طور فزاینده‌ای در شمال ایالات متحده رایج است. سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های سرپناه در صورتی که یخ‌زدگی سخت در یک بازه زمانی بین مرحله‌ای وارد شود، به سرعت باز می‌گردد.

یک قانون که صرف نظر از روش اعمال می شود: هرگز یک سیال را با فشار کامل کار سرد شروع نکنید. اجازه دهید انتهای سیال به حداقل 40 درجه فارنهایت برسد قبل از شروع پمپ کردن. شوک حرارتی ناشی از راندن سیال سرد و سفت از طریق انتهای سیال منجمد یا نزدیک به منجمد با سرعت بالا، یکی از مطمئن ترین راه ها برای شکستن بلوکی است که در غیر این صورت سال ها عمر مفید باقی می ماند.

زمستانی کردن تجهیزات بیکار: پروتکل های تخلیه و ذخیره سازی

تجهیزاتی که بیش از 24 ساعت در شرایط یخبندان بیکار می مانند، به روش خاصی نیاز دارند - نه فقط تخلیه سریع. تفاوت بین پمپی که در بهار سالم برمی‌گردد و پمپی که نیاز به بازسازی کامل انتهای سیال دارد، اغلب به نحوه کامل اجرای این مرحله مربوط می‌شود.

1. تمام انتهای مایع را کاملاً تخلیه کنید از جمله پوشش های مکش، پوشش های تخلیه و هرگونه حفره با نقطه پایین در مجموعه منیفولد. در صورت لزوم دستگاه را کج کنید تا مطمئن شوید که تخلیه گرانشی کامل است.
2. با هوای فشرده پاکسازی کنید در فشار کم (30 تا 60 psi) از طریق اتصال مکش برای پاک کردن سیال باقیمانده از گذرگاه هایی که گرانش به آنها نمی رسد.
3. از یک بازدارنده خوردگی یا روغن نگهدارنده استفاده کنید از طریق منطقه بسته بندی برای پوشش سطوح داخلی. این همچنین از گرفتن مجموعه فشرده سازی درزگیرهای خشک در طول ذخیره سازی طولانی جلوگیری می کند.
4. تمام پورت های باز را درپوش بگذارید - اتصالات مکش، اتصالات تخلیه و هر پورت ابزار دقیق - برای جلوگیری از نفوذ رطوبت. چگالش در داخل حفره انتهایی سیال در طی یک دوره ذخیره سازی طولانی زمستان برای ایجاد حفره خوردگی روی صندلی سوپاپ و سوراخ های پیستون کافی است.
5. وضعیت حفظ واحد را تگ کنید و مستند کنید بنابراین خدمه بازگشت به طور ناخواسته یک پمپ حفظ شده را بدون مراحل راه اندازی مجدد راه اندازی نمی کنند.

هنگام راه اندازی مجدد پس از ذخیره سازی در سرد، همیشه قبل از راه اندازی، انتهای سیال را از قبل با مایع پر کنید، اطمینان حاصل کنید که تمام درپوش ها و اتصالات نگهدارنده برداشته شده اند، و پمپ را با سرعت کم و فشار کم برای یک دوره شکست قبل از رسیدن به فشار کار، روشن کنید. را راهنمای تعمیر و نگهداری پایان قدرت برای پمپ های فرک مراحل راه اندازی مجدد تکمیلی برای سمت درایو مکانیکی را پوشش می دهد که باید به صورت موازی اجرا شوند.

ساخت فهرستی از قطعات یدکی زمستانی

هوای سرد باعث تسریع سایش قطعات دقیقی می شود که تهیه سریع آنها سخت ترین است. استراتژی صحیح قطعات یدکی برای ورود به فصل زمستان مربوط به انبار کردن همه چیز نیست، بلکه مربوط به انبار کردن قطعاتی است که اغلب در شرایط سرد خراب می شوند و نبود آنها طولانی ترین زمان خرابی را ایجاد می کند.

در دسترس بودن قطعات در مناطق دورافتاده شمالی در حین اوج حفاری زمستانی به ندرت قابل پیش بینی است. جوراب ساق بلند به صورت محلی - چه در حیاط شما یا در یک نقطه توزیع منطقه ای - خطر زمان تحویل را که می تواند تعمیر دو ساعته را به یک توقف دو روزه تبدیل کند، از بین می برد. قطعات انتهایی سیال کامل و اجزای جایگزین انبار شده در سرتاسر مکان‌های انبار ایالات متحده به اپراتورها این امکان را می‌دهد که بدون انتظار در زمان‌بندی حمل و نقل خارج از کشور، به سرعت عرضه کنند. برنامه ریزی موجودی قبل از فصل، نه در طول آن، تنها تصمیمی است که یک مدیر ناوگان می تواند اتخاذ کند.