Тяжёлый игольчатый подшипник для Atlas Copco RD18U в Бразилии

Карьерный комплекс «Вейл» в районе Карахас на севере штата Пара сталкивается с проблемой в буровом подшипнике, которая не проявляется на поверхности и остаётся незаметной до тех пор, пока отказы подшипников не начнут концентрироваться на определённой глубине бурения. Рудное тело Карахас представляет собой полосчатую железистую формацию (BIF), где верхние 80 % запасов состоят из рыхлого лимонита и обогащённого гематита — породы, легко поддающейся бурению при низком крутящем моменте на вращение и создающей нагрузки на подшипники в пределах расчётного диапазона. На глубине ниже 150–200 м лимонит сменяется твёрдым кремнистым гематитом, содержание SiO₂ в котором возрастает с менее чем 1 % до 8–12 %, а прочность породы на сжатие (UCS) повышается с 40 МПа до примерно 160 МПа; при этом абразивный кварц интенсивно изнашивает все поверхности подшипников, с которыми контактирует бурильная колонна. Дрейлеры RD18U, которые безотказно работают 1200 часов в верхней зоне с мягкой породой, могут израсходовать игольчатый подшипник уже за 600 часов при переходе буровой программы в более твёрдую, богатую кремнезёмом переходную зону — то же самое оборудование, другая глубина бурения и иной срок службы подшипников.

Игольчатый подшипник в роторном двигателе Atlas Copco RD18U воспринимает радиальные нагрузки от зацепления шестерён, в то время как вал передаёт крутящий момент на исполнительный механизм. В мягкой зоне Карахас радиальные нагрузки невелики, и подшипник работает при пониженной температуре. В зоне кремнистого гематита потребность в крутящем моменте при вращении возрастает на 40–60 % из-за абразивных свойств породы, сопротивляющейся долоту; радиальная нагрузка на подшипник увеличивается пропорционально, а мелкие частицы кремнезёма, проникающие в смазочную систему хвостовика через изношенные уплотнения промывки, попадают в сепаратор подшипника по дренажному каналу корпуса вращения.

Как переход на большую глубину влияет на нагрузку на подшипник

Путь загрязнения, сокращающий срок службы подшипников

Мелкие частицы кремнезёма из кварцсодержащей зоны гематита попадают в игольчатый подшипник не только через гидравлическое масло — этот путь загрязнения фильтруется. Они проникают через дренажную магистраль корпуса вращения: дренажная линия, удаляющая отработанное смазочное масло со штанги из корпуса, одновременно переносит мелкие абразивные частицы, осевшие на поверхности адаптера штанги и унесённые масляной плёнкой обратно в корпус. В мягкой верхней зоне поверхность штанги захватывает минимальное количество абразивного материала, и дренажная система отводит чистое масло. В кварцсодержащей зоне штанга взаимодействует с породой, образующей мелкие кварцсодержащие опилки, часть которых при каждом возвратном ударном ходе проходит мимо уплотнительного скребкового кольца и попадает в корпус штанги.

Практическим показателем является цвет сливаемого масла: чистый янтарный — в мягкой зоне, постепенно темнеющий с присутствием мелких взвешенных частиц — в кремнистой зоне. Бразильские буровые супервайзеры, которые замечают это изменение цвета через 200 часов работы в кремнистой формации и соответствующим образом сокращают интервал осмотра подшипников, увеличивают ресурс подшипников на 30–40 % по сравнению с теми, кто сохраняет стандартный интервал в 500 часов без изменений. Проверка цвета занимает 30 секунд.

Протокол осмотра подшипников для бразильских программ бурения с переменной глубиной

На месторождениях Карахас Сьерра-Норте и S11D, где отдельные программы бурения часто начинаются в мягкой зоне и затем спускаются в кремнистую переходную зону, рекомендуемый подход — это график осмотра подшипников с адаптацией к геологической формации, а не фиксированный интервал по наработке в часах. Когда в журнале бурения зафиксировано входное сверло в кремнистый гематит — что определяется одновременным снижением скорости проходки и ростом давления вращения при неизменных настройках ударного режима — интервал осмотра подшипников следует сократить вдвое: с 500 до 250 часов. Это единственное корректирующее действие, применяемое последовательно, обеспечивает согласование сроков технического обслуживания с фактической нагрузкой на подшипники, а не с календарными предположениями, рассчитанными для мягкой зоны.

Замена игольчатого подшипника в кремнистой зоне через 250 часов обходится столько же, сколько и через 500 часов; разница заключается в том, что подшипник, заменённый через 250 часов, сохраняет исправную геометрию сепаратора. Подшипник, оставленный для работы до 500 часов в кремнистой зоне, зачастую приводит к загрязнению фрагментами сепаратора, которое достигает шлицев ведущего вала и отверстия направляющего поршня в рамках того же цикла технического обслуживания — превращая плановую замену подшипника в незапланированную замену нескольких компонентов. HOVOO поставляет тяжёлые игольчатые подшипники модели RD18U, выполненные в соответствии с оригинальными техническими характеристиками производителя (OEM) для бразильского рынка; их можно приобрести со сжатыми сроками поставки со склада в Сан-Паулу. Полные каталожные номера на сайте hovooseal.com.