Cum se prelungește durata de viață a acumulatorului perforatorului? Sfaturi privind utilizarea și întreținerea

Majoritatea programelor de întreținere pentru perforatoarele hidraulice prevăd un interval specific pentru schimbarea uleiului hidraulic, un interval specific pentru înlocuirea kiturilor de etanșare și aproape nimic scris privind întreținerea acumulatorului. Acumulatorul este verificat doar atunci când apare o defecțiune — în mod specific, atunci când energia de percuție scade și sunetul caracteristic răgușit indică o defectare a diafragmei sau a presiunii inițiale. Până în acel moment, acumulatorul a funcționat într-o stare degradată timp de săptămâni sau luni, iar celelalte componente de percuție au suportat consecințele.

Un acumulator hidraulic într-un circuit de percuție este un vas de presiune care funcționează în condiții extreme: 30–65 cicluri de presiune pe secundă în timpul forării, cu presiuni maxime de 160–220 bar pe partea hidraulică. Durata de viață proiectată a unui acumulator hidraulic standard este, de obicei, de 12 ani sau un număr finit de cicluri de presiune, în funcție de care dintre cele două se atinge mai întâi. Pentru un drifter care funcționează 2.000 de ore de percuție pe an, acumulatorul suferă aproximativ 360 de milioane de cicluri de presiune anual. Acesta nu este un element de întreținere pe care îl puteți amâna indefinit.

Înțelegerea rolului pe care îl are de fapt acumulatorul în circuitul de percuție

Un perforator hidraulic pentru stâncă are două acumulatoare cu funcții diferite. Acumulatorul de înaltă presiune stochează azot preîncărcat la 50–80 bar (în funcție de modelul perforatorului) și este montat pe partea circuitului supusă presiunii de percuție. Când pistonul începe cursa de revenire, pompa singură nu poate asigura debitul instantaneu necesar pentru funcționarea la frecvență înaltă; acumulatorul eliberează energia stocată pentru a completa debitul pompei în acel moment critic, eliminând „golul de impact” care altfel ar determina inversarea prematură a pistonului.

Acumulatorul de joasă presiune (de obicei încărcat în prealabil la 4–5 bar) este montat pe partea de retur/buffer și funcționează împreună cu sistemul de amortizare pentru a absorbi energia undei de retur provenite de la știftul de prindere. Ambele acumulatoare sunt echipate cu diafragme — membrane flexibile care separă fizic gazul de azot de uleiul hidraulic. Diafragma este componenta care cedează. Gazul pătrunde treptat prin membrana din cauciuc nitril în timp; o încărcare rapidă sau un eveniment de suprapresiune pot provoca ruperea instantanee a acesteia.

Cele trei mecanisme care scurtază durata de viață a acumulatorului

Permeabilitatea gazului de azot prin diafragma este inevitabilă, dar controlabilă. Diafragmele din nitril (NBR), cel mai frecvent utilizat tip, pierd azot prin peretele membranei cu o rată care crește odată cu temperatura și diferența de presiune. La temperaturi de funcționare peste 70 °C, permeabilitatea se accelerează. Verificarea presiunii de preîncărcare la fiecare 200–300 de ore de funcționare în regim de percuție permite detectarea pierderii graduale de presiune înainte ca aceasta să atingă nivelul care afectează performanța în regim de percuție. O scădere bruscă — și nu una graduală — indică o scurgere a tijei supapei sau ruptura diafragmei, și nu permeabilitatea.

Încărcarea rapidă este cea mai importantă cauză de deteriorare prematură a diafragmei în serviciul de teren. Când azotul este introdus prea rapid într-un acumulator care a fost complet descărcat, gazul care se extinde răcește diafragma până la punctul în care cauciucul devine casant. În cazul unui acumulator cu membrană, încărcarea rapidă poate forța, de asemenea, membrana să coboare în interiorul supapei de tip poppet de la racordul de ulei, provocând tăierea sau strivirea permanentă a acesteia. Procedura de încărcare documentată de principalele firme producătoare de acumulatori prevede introducerea azotului lent — deschiderea parțială a valvei cilindrului și umplerea pe parcursul mai multor minute, nu secunde. Majoritatea instalațiilor omit această etapă, deoarece necesită mai mult timp.

Funcționarea sub presiunea minimă de preîncărcare este al treilea mecanism. Când un dispozitiv de foraj funcționează cu presiunea de preîncărcare a acumulatorului sub valoarea specificată — deoarece preîncărcarea nu a fost niciodată verificată și azotul s-a scurs — diafragma „se lovește” de fața orificiului de ulei la fiecare ciclu de presiune. Acest contact repetat între diafragmă și orificiu provoacă uzură localizată și, în cele din urmă, perforare. Burghiul de foraj continuă să funcționeze, dar energia de percuție devine din ce în ce mai neregulată, deoarece funcția de amortizare a acumulatorului este compromisă.

Specificații privind preîncărcarea și intervalul de verificare

Specificația presiunii inițiale este întotdeauna măsurată cu presiunea hidraulică complet eliberată din circuitul de percuție — nu în timpul funcționării drifter-ului. Măsurarea presiunii inițiale a acumulatorului în prezența presiunii active de percuție conduce la o indicație eronată, deoarece partea cu azot este comprimată de presiunea hidraulică existentă. Deconectați întotdeauna complet presiunea sistemului înainte de a conecta instrumentul de încărcare/măsurare la tija robinetului acumulatorului.

Temperatura și efectul acesteia asupra presiunii inițiale indicate

Presiunea de azot variază în funcție de temperatură conform legii fundamentale a gazelor: o creștere de 10°C a temperaturii determină o creștere de aproximativ 3,5% a presiunii de azot într-un acumulator cu volum fix. Un drifter care indică o presiune inițială corectă atunci când este verificat la rece, la o temperatură ambientală de 20°C, va afișa o valoare mai mare pe manometrul de încărcare după ce a funcționat timp de câteva ore și carcasa acumulatorului s-a încălzit până la 60°C. Această valoare mai mare nu înseamnă că presiunea inițială este excesivă — înseamnă doar că gazul este mai cald.

Implicația practică: înregistrați întotdeauna temperatura la care a fost verificată presiunea de preîncărcare, împreună cu valoarea citită a presiunii. Stabiliți o valoare țintă pentru preîncărcare adecvată condițiilor reci, având în vedere că presiunea în regim de funcționare la temperatură ridicată va fi mai mare. Suprapresurarea bazată pe o corecție eronată a citirii efectuate la rece este o cauză frecventă de deteriorare a diafragmei în exploatare — o presiune prea ridicată de preîncărcare forțează diafragma să se apropie de supapa de evacuare (poppet) la fiecare ciclu de descărcare, exact același mecanism ca și funcționarea fără preîncărcare, dar în sens invers.

Proceduri de depozitare și oprire prelungită

Pentru perioade de depozitare care depășesc două săptămâni, procedura standard este eliberarea presiunii hidraulice și menținerea neschimbată a presiunii inițiale de azot. Membrana trebuie să se afle în poziția sa „plină cu gaz” — nici aplatizată pe orificiul de ulei, nici întinsă de presiunea hidraulică. Depozitarea prelungită cu membrana forțată împotriva orificiului de ulei (circuitul hidraulic fiind presurizat, dar azotul epuizat) deformează permanent geometria membranei și scurtează durata rămasă de funcționare.

Înainte de depozitare, evacuați uleiul acumulat din carcasă acumulatorului dacă drifter-ul va fi depozitat timp de mai mult de o lună — uleiul aflat în contact cu membrana la temperatura ambiantă determină o ușoară îndurizare a suprafeței din nitril pe perioade lungi. După repornirea după depozitare, verificați presiunea inițială de presurizare înainte de a începe percuția și funcționați la o presiune redusă de percuție în primele 15–20 de minute, pentru a permite membranei să revină treptat la temperatura de funcționare.