KHÁCH HÀNG

Noble Drilling Corporation tại Sugar Land, Texas, Hoa Kỳ, là công ty hàng đầu thế giới về công nghệ khoan dầu.

THÁCH THỨC

Ngăn ngừa hàn nguội, trầy xước và hỏng các kết nối ren bằng thép không gỉ được siết chặt ở mức mô-men xoắn cực cao. 

Noble Drilling Corporation có tỷ lệ hỏng hóc không thể chấp nhận được ở các kết nối ren bằng thép không gỉ trên thiết bị khoan quay có thể điều khiển của mình. Mỗi lần các phần khoan hỏng cần phải tháo ra để sửa chữa tại một xưởng máy chuyên dụng, công ty phải chịu thêm chi phí cho nhân công, vận chuyển và gia công lại các ren bị hỏng; phải ngừng sản xuất; và cũng mất các phần quan trọng trong tối đa một tuần.

Mỗi phần thép không gỉ trên hệ thống khoan có thể điều khiển quay của Noble được cố định bằng các kết nối ren API 4-1/2 in (114 mm) hoặc 6-5/8 in (168 mm). Các kết nối quan trọng này được siết chặt đến các giá trị mô-men xoắn tiêu chuẩn là 32.000 và 62.000 lbs-ft (tương ứng là 43.400 và 84.400 Nm). 

GIẢI PHÁP

Thay thế keo chống kẹt truyền thống — loại keo bị ép ra khỏi các kết nối mô-men xoắn cao và gây ra hiện tượng hỏng ren — bằng chất bôi trơn dạng màng rắn siêu tinh khiết, không chứa kim loại và bền hơn.

Xác định nguyên nhân của vấn đề 

Khi Noble Drilling chuẩn bị thương mại hóa thế hệ hệ thống khoan xoay có thể điều khiển mới nhất của mình, một trong những nhóm thiết kế của họ đã làm việc với các chuyên gia về chất bôi trơn MOLYKOTE để xác định nguyên nhân có thể gây ra hư hỏng ren và lỗi kết nối. Vào thời điểm đó, các kết nối mô-men xoắn cao đang được thực hiện bằng cách sử dụng keo chống kẹt truyền thống, giúp lắp ráp nhiều kết nối ren khác. Tuy nhiên, keo đó dường như đã bị ép ra dưới lực siết cực cao. 

Vấn đề dường như tập trung vào keo chống kẹt truyền thống có chứa các chất rắn bôi trơn gốc kim loại khác nhau, bao gồm crom, đồng, niken và molypden. Thép không gỉ cũng chứa molypden, crom và niken. Những chất này không phản ứng tốt với oxy, vì vậy chỉ có các lớp oxit kim loại rất mỏng được hình thành trong các kết nối ren. Khi lớp oxit bị hư hỏng do mài mòn — chẳng hạn như trong quá trình siết chặt — các hạt mài mòn tích tụ và kim loại không có oxit bị kẹt dưới áp suất cực lớn. Các ren bị tắc kết quả sau đó ngăn cản việc tháo rời dễ dàng các kết nối và đây được xác định là nguyên nhân gốc rễ gây ra hỏng bu lông. 

Một nguyên nhân khác góp phần là nhiều loại keo chống kẹt thông thường có chứa lưu huỳnh, phốt pho, kẽm và các hợp chất gốc chì. Những hợp chất này có thể gây nứt do ăn mòn ứng suất và giòn ren. Cả hai điều kiện này đều có thể dẫn đến các vết nứt ranh giới hạt trong bu lông và ren vít kim loại lan rộng cho đến khi bu lông bị gãy. Theo Noble, tỷ lệ bu lông hỏng của họ lên tới 25%. 

Tìm kiếm giải pháp

Các chuyên gia về chất bôi trơn MOLYKOTE và các kỹ sư Noble Drilling đã hợp tác để xây dựng các tiêu chí cần thiết nhằm giảm tỷ lệ hỏng bu lông không thể chấp nhận được. Trước hết, keo chống kẹt cần phải có độ bám dính cao hơn vào các thành phần bằng thép không gỉ. Keo cũng cần phải duy trì lớp màng bôi trơn hiệu quả bất chấp tải trọng, chất gây ô nhiễm và nhiệt độ khắc nghiệt của môi trường khoan dầu. Hơn nữa, công thức phải có hàm lượng lưu huỳnh và halogen thấp, với hàm lượng phốt pho, kẽm, chì và các kim loại khác tối thiểu có thể gây nứt ứng suất hoặc giòn kim loại. 

Giải pháp được lựa chọn là MOLYKOTE® P-37 Anti-Seize Paste, một hợp chất bôi trơn siêu tinh khiết, không chứa kim loại được thiết kế đặc biệt để sử dụng trên các kết nối ren bằng thép austenite và hợp kim thép. Keo có độ nhớt cao tạo thành một lớp màng bôi trơn liên tục với độ bám dính tiếp xúc cao, chịu được lực cực lớn của các ứng dụng khoan. Keo giữ nguyên vị trí dưới lực siết cực cao, cung cấp khả năng bịt kín tuyệt vời và hỗ trợ tháo rời linh kiện mà không làm biến dạng ren.  

Noble Drilling đã thay thế keo chống kẹt truyền thống bằng keo MOLYKOTE® P-37 trên các phần thép không gỉ quan trọng của thiết bị khoan xoay có thể điều khiển. Giải pháp hiệu quả này đã tạo ra sự khác biệt lớn trong việc tăng cường độ tin cậy của hệ thống, cắt giảm chi phí và duy trì lịch trình sản xuất. Noble báo cáo rằng tỷ lệ lỗi kết nối liên quan đến ren đã giảm ngay lập tức hơn 50%.

SẢN PHẨM

MOLYKOTE P-37 Anti-Seize Paste

Keo được chọn để giải quyết tình trạng kẹt ren đạt được khả năng chịu tải tuyệt vời trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -40°C đến 1.400°C (-40°F đến 2.550°F). Keo này có chất bôi trơn rắn không chứa kim loại, cung cấp khả năng bảo vệ chống kẹt tuyệt vời, ngay cả trong điều kiện khoan dầu khắc nghiệt. Keo MOLYKOTE P-37 cũng được sử dụng trên các kết nối ren của tua bin nhà máy điện và van hơi, vốn là những thách thức khó khăn về bôi trơn. 

MOLYKOTE P-37 Paste có hàm lượng halogen tổng cộng dưới 200 ppm (bao gồm clo, flo và brom) và hàm lượng lưu huỳnh dưới 250 ppm. Chất bôi trơn rắn không chứa kim loại, có độ tinh khiết cao của nó bảo vệ chống lại hàn nguội, mài mòn và giòn, cho phép tháo rời không phá hủy. 

MOLYKOTE P-37 màu xám không mùi cực kỳ ổn định với độ bền tuyệt vời. Nó không được phân loại là chất thải nguy hại khi thải bỏ và không gây ra bất kỳ rủi ro nào về sức khỏe hoặc môi trường do vận chuyển hoặc sử dụng.