Добыча нефти сопровождается воздействием на нефтепромысловое оборудование водонефтяной жидкости и газовой фазы при одновременном действии температуры и агрессивных веществ. Изменение физико-химических свойств деталей из эластомеров при работе винтовых насосов влияет на величину натяжения и сцепление эластомера с корпусом насоса – основных параметров эксплуатации. Имеющиеся в научной литературе результаты прецизионных и лабораторных исследований резиновых смесей, показывают, что вопросы влияния условий эксплуатации на физико-химические свойства эластомеров изучены недостаточно. В статье предложен новый подход к исследованиям действия различных эксплуатационных факторов на свойства бутадиен-нитрильных эластомеров с привлечением современных физико-химических методов анализа, в том числе моделирования применительно к условиям эксплуатации. Методика исследований эластомеров включает испытания на сопротивление жидкости, статическое растяжение и сжатие, сцепление эластомера с корпусом насоса, трение и износ, динамический термогравиметрический анализ, кинетику разрушения эластомера и микрофотографии поверхности. Выполнена апробация методики путем проведения тестовых экспериментов. Установлено существенное количественное изменение геометрических размеров, прочностных и адгезионных свойств при изменении влияющих факторов. Например, при избыточном давлении 3,0 МПа набухание эластомера и напряжения от набухания по впадинам больше, чем по выступам, в 1,6 раза. При этом по выступам набухание эластомера и напряжение от набухания снижаются соответственно в 2,6 и 2,1 раза по сравнению с параметрами, полученными при избыточном давлении 0,1 МПа. Показано, что динамический термогравиметрический анализ позволяет определить изменения в структуре эластомера для различных условий эксплуатации. Проведение исследований эластомеров по предлагаемой методике позволит оценить соответствие эластомера условиям его применения, классифицировать причины низких наработок, минимизировать риски при выборе оборудования и обеспечить высокую наработку на отказ винтовых насосов для добычи нефти за счет прогнозирования изменения свойств эластомера в условиях эксплуатации.
Список литературы
1. Справочник по добыче нефти / К.Р Уразаков, Э.О. Тимашев, В.А. Молчанова, М.Г. Волков. – Пермь: ООО «Астер Плюс», 2020. – 600 с.
2. Тимашев Э.О., Ямалиев В.У. Анализ причин разрушения эластомеров обойм винтовых насосов // Нефтегазовое дело. Электр. науч. журнал. – 2005. – № 2. – 31 c. – http://ogbus.ru/authors/ Timashev/Timashev_1.pdf
3. Шайдаков В.В. Свойства и испытания резин. – М.: Химия, 2002. – 235 с.
4. Батарин Е.А. Исследование изнашивания пары трения резина-металл при динамическом нагружении применительно к условиям эксплуатации одновинтовых гидромашин: дис. ... канд. техн. наук. – М, 1974.
5. Исследование стойкости образцов эластомеров для винтовых насосов в промысловых жидкостях / И.И. Мутин, В.М. Валовский, К.Г. Сахабутдинов [и др.] // Интервал. – 2003. – № 4(51). – С. 44–48.
6. Оценка эксплуатационной стойкости полимерных материалов, применяемых в технологиях нефтегазодобычи / Р.И. Аблеев, А.И. Волошин, В.В. Рагулин, Р.Н. Гимаев // Нефтегазовое дело. Электр. науч. журнал. – 2011. – № 6. – С. 366–386.
7. Стойкость эластомерных изделий нефтегазового оборудования к взрывной декомпрессии / И.С. Пятов, С.В. Тихонова, Т.В. Бычкова [и др.] // Сфера. Нефтегаз. – 2005. – № 2.
8. Сравнительный анализ свойств компонентов и фракций при PVT-моделировании / У.Р. Ильясов, А.Г. Лутфурахманов, Д.В. Ефимов, А.А. Пашали // Нефтяное хозяйство. – 2020. – № 5. – С. 64–67.
9. Термоокислительная деструкция композиций бутадиен-стирольного и бутадиен-нитрильного каучуков / С.В. Усачев, А.А. Филиппов, Т.Б. Малышева, С.В. Палачева // Химия и химическая технология. –2006. – Т. 49. – № 3. – С. 39–42.
10. Hydrogenated butadiene-acrylonitrile-butylacrylate rubber and its properties / D. Yue, X. Wei, X. Wang [et al.] // Rubber Chemistry and Technology. – 2013. – V. 86. – № 2. – Р. 165–174.
