Причини за повреда на уплътнението на пакера

1. Инсталационни процедури

• Повреда при съхранение: стареене (топлина, слънчева светлина или радиация); изкривяване (лоша опора, големи натоварвания).
• Повреда от триене: неравномерно търкаляне или усукване, или абразия от несмазано плъзгане.
• Рязане с остри ръбове: Неадекватно заострени ъгли, остри ръбове на портове, уплътнителни канали и др.
• Липса на смазване.
• Наличие на мръсотия.
• Използване на неправилни инструменти за монтаж.

2. Оперативни фактори

• Неадекватна дефиниция на режим: Състав на флуидите, нормални работни условия или преходни условия.
• Отлепване на уплътнението поради локализирано търкаляне при промени в налягането.
• Екструзия поради разширяване на уплътнението (подуване, термична, експлозивна декомпресия) или поради компресия.
• Твърде кратки времена за декомпресия, водещи до образуване на мехури.
• Износване и разкъсване поради недостатъчно смазване.
• Повреда от износване поради колебания в налягането.

3. Срок на експлоатация

При нормална работа животът на полимерното уплътнение е ограничен от стареене и износване. Температурата, работното налягане, броят на циклите (завъртания, плъзгане, механично напрежение) и околната среда оказват влияние върху общия експлоатационен живот. Стареенето може да бъде физическо явление като постоянна деформация или може да се дължи на реакция с химикали в околната среда. Износването може да бъде причинено от триене на уплътнението в друга повърхност при динамични приложения или от силни колебания на налягането при статични приложения. Устойчивостта на износване обикновено се увеличава с увеличаване на твърдостта на уплътнителния материал. Корозията на металните части и липсата на смазване на повърхността увеличават степента на износване.

4. Минимална и максимална температура

Уплътнителната способност на еластомерите намалява силно, ако температурата е по-ниска от препоръчаните температури, поради загуба на еластичност. Нискотемпературните свойства могат да играят важна роля в процеса на избор на еластомерни уплътнения за подводни приложения в студени океани. При високи температури настъпва ускорено стареене. Максималната температура за еластомери варира между 100 и 300°C. Еластомерите, които могат да работят при около 300°C, обикновено имат ниска цялостна якост и ниска устойчивост на износване. При проектирането на уплътнението трябва да се запази място, за да се позволи разширение на еластомера поради повишаване на температурата (топлинното разширение на уплътнителните материали е приблизително с един порядък по-голямо от това на стоманите).

5. налягане

Натискът, упражняван върху уплътнението, може да доведе до постоянна деформация на уплътнението (компресионен комплект). Компресионният комплект трябва да бъде ограничен, за да се гарантира работа без течове. Друг проблем, който може да възникне при високо налягане, е набъбването (10-50%) на обема на еластомера чрез абсорбиране на течности от кладенеца от околната среда. Ограниченото подуване е приемливо, ако конструкцията на уплътнението го позволява.

6. Разлики в налягането

Еластомерът трябва да има отлична устойчивост на екструдиране, ако има голяма разлика в налягането върху уплътнението. Екструдирането е най-честата причина за повреда в уплътненията под високо налягане при високи температури. Устойчивостта на екструдиране на уплътнението може да се увеличи чрез увеличаване на неговата твърдост. По-твърдите уплътнения се нуждаят от по-голяма намеса и сили на сглобяване за ефективно уплътняване. Уплътнената междина трябва да бъде възможно най-малка, което изисква тесни допуски по време на производството.

7. Цикли на налягането

Циклите на налягането могат да доведат до разграждане на еластомера чрез експлозивна декомпресия. Тежестта на повредата на еластомера ще зависи от състава на газовете, присъстващи в материала на уплътнението, и от това колко бързо се променя налягането. По-хомогенните еластомерни материали (например Viton) са по-устойчиви на експлозивна декомпресия от еластомерите (като Kalrez и Aflas), които обикновено съдържат много малки кухини. Декомпресията се случва предимно при газлифтови приложения. Ако се появят цикли на налягане, желателно е плътно уплътнение, тъй като ограничава надуването на уплътнението по време на декомпресия. Това изискване противоречи на необходимостта да има място за термично разширение и раздуване на уплътнението. При динамични приложения стегнатото уплътнение може да доведе до износване или залепване на еластомера.

8. Динамични приложения

При динамични приложения триенето на уплътнението с въртящия се или възвратно-постъпателния (плъзгащ) вал може да причини износване или екструзия на еластомера. При плъзгащ се вал също може да се получи търкаляне на уплътнението, което лесно може да доведе до повреда. Взискателна ситуация е комбинацията от високо налягане и динамично приложение. За да се подобри устойчивостта на екструдиране на уплътнението, неговата твърдост често се увеличава. По-високата твърдост предполага също, че са необходими по-големи намеса и сили на сглобяване, което води до по-високи сили на триене. При динамични приложения набъбването на уплътнението трябва да бъде ограничено до 10-20%, тъй като набъбването ще доведе до увеличаване на силите на триене и износване на еластомера. Важно свойство за динамични приложения е високата еластичност, т.е. способността да остане в контакт с движеща се повърхност.

9. Дизайн на седалка с уплътнение

Конструкцията на уплътнението трябва да позволява (10-60%) набъбване на еластомера в нефт и газ. Ако няма достатъчно място, ще се получи екструдиране на уплътнението. Друг важен параметър е размерът на екструзионната междина. При високо налягане се допускат само много малки междини при екструдиране, което води до изискване за тесни допуски. В редица случаи могат да се използват антиекструдиращи пръстени. Дизайнът на седалката също трябва да вземе предвид изискванията за монтаж на уплътнението. По време на монтажа еластичното удължение (разтягане) не трябва да води до трайна деформация и еластомерът не трябва да се поврежда от остри ъгли. Струва си да се отбележи, че конструкциите на салниковото уплътнение са по своята същност безопасни, тъй като уплътнението не се разтяга по време на монтажа, какъвто е случаят с конструкцията на буталното уплътнение. От друга страна, конструкциите на уплътненията на сальника са по-трудни за производство и са трудни за достъп за почистване и за смяна на уплътнението.

10. Съвместимост с въглеводороди, CO2 и H2S

Проникването на въглеводороди, CO2 и H2S в еластомера води до набъбване. Набъбването от въглеводороди се увеличава с налягане, температура и ароматно съдържание. Обратимото увеличаване на обема е придружено от постепенно омекване на материала. Подуването от газове като H2S, CO2 и O2 се увеличава с налягането и леко намалява с температурата. Промените в налягането след подуване на уплътнението могат да доведат до повреда на уплътнението при декомпресия. H2S реагира с определени полимери, което води до омрежване и следователно до необратимо втвърдяване на уплътнителния материал. Влошаването на еластомерите при тестове за уплътняване (и вероятно също при експлоатация) обикновено е по-малко, отколкото при тестове с потапяне, вероятно поради защитата, предлагана от кухината на уплътнението срещу химическа атака.

11. Съвместимост с химикали за обработка на кладенци и инхибитори на корозията

Инхибиторите на корозията (съдържащи амини) и течностите за обработка на завършване са много агресивни срещу еластомерите. Поради сложния състав на инхибиторите на корозията и химикалите за обработка на кладенци се препоръчва да се определи устойчивостта на еластомера чрез изпитване.

Vigor има дългогодишен опит в индустрията в производството и производството на инструменти за завършване, всички от които са проектирани, произведени и продавани в съответствие със стандартите API 11 D1. Понастоящем опаковките, произведени от Vigor, се използват в големи петролни полета по целия свят и обратната връзка от клиентите на място е много добра и всички клиенти желаят да постигнат по-нататъшно сътрудничество с нас. Ако се интересувате от пакерите на Vigor или други инструменти за сондиране и завършване на дърводобив за нефтената и газовата промишленост, моля, не се колебайте да се свържете с професионалния технически екип на Vigor, за да получите най-професионалната техническа поддръжка и най-качествените продукти.