Roulement de moteur à boue

Roulement radial du moteur à boue

 Un ensemble de roulement de moteur à boue, comprenant : un carter fixe ayant une surface de paroi intérieure définissant un alésage intérieur ; un arbre d'entraînement rotatif traversant l'alésage intérieur du carter fixe, l'arbre d'entraînement rotatif ayant un arbre d'entraînement tubulaire de diamètre extérieur uniforme se terminant à une section de sortie avec un diamètre extérieur élargi, l'arbre d'entraînement rotatif comprenant un alésage intérieur pour le passage d'un fluide de forage, une section de roulement portant une charge radiale et une charge axiale, la section de roulement comprenant au moins une paire de bagues de roulement fixes et au moins une paire de bagues de roulement rotatives en version empilée, chacune des bagues de roulement fixes ayant une périphérie intérieure et une périphérie extérieure, La périphérie extérieure de chaque anneau de roulement fixe engagé par opération sur la paroi intérieure du carter fixe, la périphérie intérieure de chacun des anneaux de roulement fixes incluant une projection, chacune des anneaux de roulement rotatifs ayant une périphérie intérieure et une périphérie extérieure, la périphérie interne de chaque bague de roulement rotative engagée de manière opérative sur l'arbre d'entraînement tubulaire, la périphérie externe de chaque bague de roulement rotative incluant une projection, les projections de la paire de bagues de roulement fixes formant un évidement qui accueille la projection de l'une des paires de bagues de roulement rotatives en engagement glissant ; dans lequel la disposition empilée alterne entre les bagues de roulement fixes au moins partiellement chevauchantes et les bagues de roulement rotatives.  

Roulements du moteur de boue

Les roulements à billes ou les roulements à boue ont été utilisés de façon conventionnelle pour réagir aux charges de poussée ou axiales dans les moteurs à boue à trou inférieur. Lorsque des sections de puissance à bas régime sont utilisées dans l'application, ces roulements offrent une durée de vie et une fiabilité suffisantes. Cependant, la fatigue des composants de roulement entraîne une diminution linéaire de la durée de vie à mesure que la vitesse augmente. Cette fatigue rend les roulements à billes inadaptés aux moteurs à haut régime. La pratique technique standard exige que les roulements à billes soient spécifiés selon la durée de vie du L10 ou le nombre de tours qu'un groupe de roulements identiques devrait supporter avant que 10 % ne tombent en panne. Comme les révolutions sont liées à la vitesse, les roulements fonctionnant dans un moteur à vitesse plus élevée tombent en panne avant ceux fonctionnant dans un moteur à vitesse plus lente, par exemple, on pourrait s'attendre à une réduction de 90 % de la durée de vie des roulements si la vitesse était augmentée de 100 à 1000 tr/min. Outre la durée de vie, les pertes de frottement et de puissance sont souvent d'intérêt pour le forage. Les roulements à billes sont appelés roulements sans friction en raison de la nature de roulement des éléments, mais en pratique, des pertes par frottement sont dues à la résistance au roulement et au glissement. Une approximation d'ordre de grandeur du coefficient de friction (cof) pour un roulement à contact angulaire fonctionnant dans des conditions idéales de lubrifiant non abrasif est de 0.0032.1 dans la boue de forage, on peut supposer que le cof est beaucoup plus élevé.

Ensemble de roulement

La fonction de l'ensemble de roulement dans un moteur de perçage à déplacement positif est de supporter une charge axiale (généralement le poids sur le foret) et de centraliser et soutenir la charge latérale sur l'arbre d'entraînement du moteur. Les ensembles de roulements utilisés dans les moteurs de forage ont été développés pour une utilisation dans différentes applications avec certaines configurations de moteur offrant un choix d'options de type de roulement axial. Tous les roulements MONTON sont lubrifiés par fluide et optimisés pour des applications de forage spécifiques.

Roulement à billes l'ensemble roulement à billes Ultra a été amélioré au fil des ans et convient à la plupart des applications de perçage. Ces roulements sont utilisés sur diverses sections de puissance où un poids modéré sur le foret et un couple de perçage sont requis. Avec l'introduction de moteurs de forage Ultra haute puissance avec un couple de sortie accru, les roulements à billes ont été continuellement améliorés pour le manipuler.

L'ensemble de roulement à billes est le roulement de choix pour de nombreuses applications, car les conceptions de trépans PDC modernes exigent un couple plus élevé, disponible dans les sections de puissance de forage actuelles. Cet ensemble de roulement est adapté aux applications plus exigeantes utilisant des moteurs à vitesse faible ou moyenne, où l'objectif est d'augmenter les performances de perçage en augmentant le couple de serrage du foret.

Les roulements à billes Extreme™ de 6 ¾ in. Ont été développés pour optimiser les performances et la fiabilité dans les environnements de forage difficiles et sont réservés à une utilisation exclusive avec les moteurs extrêmes. Ce type de roulement, également doté d'un diamètre interne accru, permet un changement de couple par étapes de la capacité de l'arbre de transmission du moteur, ce qui garantit une livraison fiable du couple massif généré par la section de puissance extrême.

Sous-assemblage de roulement

Le sous-ensemble de roulement transmet le couple et la vitesse du rotor, ainsi que la charge de compression de l'ensemble de trou inférieur (BHA). Les principaux composants de l'ensemble de roulement sont l'arbre de transmission, le carter de roulement, les roulements radiaux et les roulements axiaux.

Les roulements axiaux sont empilés et présentent des roulements à billes et des bagues qui offrent des performances durables tout en maintenant une facilité de réparation. L'ensemble de roulement est également lubrifié à la boue, dans lequel le fluide de forage assure la lubrification des roulements radiaux et axiaux pendant le perçage. Un avantage de la lubrification dans la boue est qu'il existe des limites minimales de chute de pression d'embout par rapport à l'ensemble de roulement étanche. La chute de pression de l'embout peut être optimisée pour un taux de pénétration optimal sans affecter la durée de vie du sous-ensemble de roulement. De plus, comme les assemblages de roulements lubrifiés à la boue ne contiennent pas de joints en élastomère, ils peuvent être utilisés dans les températures de trou les plus élevées et dans les fluides de forage très aromatiques sans crainte de dégradation. Les carters de roulement sont disponibles avec un diamètre extérieur fileté pour les stabilisateurs à visser pour les tailles d'outils dont le diamètre extérieur est supérieur à 5 pouces. Cette option permet de modifier les stabilisateurs dans le champ.

Monton propose deux options de montage de roulement : M1 et M2.

Sous-ensemble de roulement M1

Le sous-ensemble de roulement lubrifié à la boue de première génération est une conception éprouvée qui a été déployée dans la plupart des applications de forage. Le M1 est parfaitement adapté pour fonctionner avec les sections de puissance du semoir Flex.

ROULEMENT M2

Le sous-ensemble de roulement de performance G2 (deuxième génération) est conçu pour les environnements de forage les plus difficiles d'aujourd'hui. Grâce à une conception améliorée des roulements radiaux et axiaux, le sous-ensemble M2 peut gérer le couple plus élevé associé aux sections de puissance HR ou Siro Star. Ses roulements radiaux améliorés offrent une plus grande longévité dans les applications à pied à cornouiller élevé. Un sous-ensemble de roulement M2 petit embout-à-coude est disponible en tailles limitées.

Section de roulement

La section de roulement constitue la moitié inférieure du moteur. Il est composé d'un arbre d'entraînement soutenu par une série de roulements radiaux et de butée. La section de roulement contrôle l'énergie mécanique fournie par la section d'alimentation à l'arbre d'entraînement. L'arbre d'entraînement transfère cette énergie au foret via le boîtier de foret. Les paramètres de forage, tels que le poids sur le trépan (WOB), le débit de circulation et la pression différentielle du trépan, affectent directement la section de relèvement.

La section de roulement Monton est une conception de roulement ouverte (c'est-à-dire que les roulements sont lubrifiés par le fluide de perçage). Monton utilise une conception à billes et à bagues empilées pour les paliers de butée (voir figure 5). Un système de roulement ouvert offre l'avantage de permettre des pressions différentielles plus élevées sur le foret par rapport à un système de roulement étanche traditionnel.

Les paliers de butée supportent la force vers le bas résultant de l' Poids sur le foret (WOB)

et les charges de la poussée hydrostatique combinée et du poids des composants internes du moteur. Les roulements radiaux supportent les charges latérales sur l'arbre d'entraînement et aident à réguler le débit du liquide de perçage dans l'ensemble de roulement. Une partie du liquide de perçage est déviée pour refroidir et lubrifier les roulements. Monton utilise des roulements radiaux avec plaquettes de carreaux en carbure de tungstène qui sont incrustées dans une matrice en carbure de tungstène pour une résistance à l'usure maximale des charges latérales.

À propos du processus de reconception  

Spécialement conçus pour fournir une excellente prise en charge radiale des moteurs étanches et des moteurs à boue, les roulements radiaux en carbure de tungstène Monton sont fabriqués à l'aide d'un procédé de frittage par micro-ondes unique (pour une dureté de 1 600 Vickers) par rapport au frittage classique (avec une dureté de 1 000 Vickers). Il en résulte une dureté élevée de 92 HRA pour une excellente résistance à l'usure et une durée de vie plus longue.

Pour améliorer considérablement les performances et la fiabilité des roulements, les ingénieurs de Monton ont utilisé des outils de conception et de simulation exclusifs de Monton pour :

• définir avec précision le comportement d'une pile de roulements

• revoir le roulement pour minimiser les contraintes et optimiser la charge capacité de charge

• tester de nouveaux modèles et matériaux. Grâce à l'équipement de test virtuel de Monton, les ingénieurs ont pu identifier et corriger le problème des bagues fissurées et des billes cisaillées, deux problèmes courants avec ces roulements

Solutions d'étanchéité pour trou inférieur

Monton dispose de conceptions de joints innovantes et de matériaux de qualité pour les joints rotatifs de trou inférieur exposés à une haute pression. Le joint Teflathene de Monton intègre une bague d'étanchéité PTFE à faible friction collée sur un corps en caoutchouc. Le joint entièrement en caoutchouc DM2 sépare la boue qui s'écoule des lubrifiants dans les roulements de moteur à boue lubrifiés à l'huile. Les outils à montage par trou inférieur (BHA) tels que les amortisseurs et les bocaux nécessitent des joints pour protéger le circuit hydraulique de l'outil des boues de forage abrasives et des boutures dans le trou. Les outils de mesure-perçage (MWD) nécessitent parfois des solutions d'étanchéité à haute température.Monton a développé une gamme complète de joints éprouvés sur le terrain pour travailler dans cet environnement exigeant, y compris un joint capable de résister à une température maximale de 315 °C (600 °F).

Comment fonctionne le nouveau roulement

Le roulement type de moteur à boue contient entre 8 et 12 rangées pour l'optimisation de la conception. Lorsque le roulement est neuf, la majorité de la charge est prise en charge par les quatre ou cinq premières rangées . Lorsque chaque rangée commence à s'user, la charge passe à la rangée suivante et à la suivante jusqu'à ce que toutes les rangées soient usées de manière égale. Ensuite, le chargement est décalé vers la première ligne et le processus est répété.

Cette conception unique permet au roulement de durer beaucoup plus longtemps que les conceptions de roulement précédentes.

Caractéristiques du produit

• acier spécial pour tous les composants de roulement

• roulement complet

• anneaux de précision

• conception de roulement unique pour supporter des charges de forage axiales lourdes

Avantages pour le client

• résistance à l'usure améliorée

• capacité de charge accrue

• distribution de charge optimisée

• robustesse accrue

• fiabilité améliorée

• conception personnalisée

Application :

Moteur de forage d'huile

Moteur à trou inférieur

Pompe électrique submersible

Durée de vie du roulement :

300 heures

Principaux clients :

Compagnie pétrolière comme: SLB, Halliburton et GE

Application principale :

Moteur de forage ou de forage

Liste des tailles que nous avons déjà produite :