معرفة الصناعة
أسباب فشل ختم باكر
- إجراءات التثبيت
- أضرار التخزين: الشيخوخة (الحرارة أو ضوء الشمس أو الإشعاع)؛ التشويه (ضعف الدعم، والأحمال الثقيلة).
- ضرر الاحتكاك: التدحرج أو الالتواء غير المنتظم، أو التآكل بسبب الانزلاق غير المشحم.
- القطع بالحواف الحادة: عدم كفاية الاستدقاق على الزوايا، والحواف الحادة على المنافذ، وأخاديد الختم وما إلى ذلك.
- نقص التشحيم.
- وجود الأوساخ.
- استخدام أدوات التثبيت غير الصحيحة.
- العوامل التشغيلية
- تعريف غير مناسب للواجب: تكوين السوائل أو ظروف العمل العادية أو الظروف العابرة.
- تقشير الختم بسبب التدحرج الموضعي مع تغير الضغط.
- البثق بسبب تمدد الختم (التورم، الحرارة، تخفيف الضغط المتفجر) أو بسبب الضغط.
- أوقات الضغط القصيرة جدًا تؤدي إلى ظهور تقرحات.
- التآكل والتمزق بسبب عدم كفاية التشحيم.
- ارتداء الضرر بسبب تقلبات الضغط.
- خدمة الحياة
أثناء التشغيل العادي، يكون عمر خدمة الختم البوليمري محدودًا بسبب التقادم والتآكل. تؤثر درجة الحرارة وضغوط التشغيل وعدد الدورات (الدوران، الانزلاق، الضغط الميكانيكي) والبيئة على إجمالي عمر الخدمة. يمكن أن تكون الشيخوخة ظاهرة فيزيائية مثل التشوه الدائم، أو يمكن أن تكون نتيجة تفاعل مع المواد الكيميائية الموجودة في البيئة. يمكن أن يحدث التآكل بسبب فرك الختم على سطح آخر في التطبيقات الديناميكية، أو بسبب تقلبات الضغط القوية في التطبيقات الثابتة. تزداد مقاومة التآكل عادةً مع زيادة صلابة مادة الختم. يؤدي تآكل الأجزاء المعدنية ونقص تشحيم السطح إلى زيادة معدل التآكل.
- الحد الأدنى والحد الأقصى لدرجة الحرارة
تنخفض قدرة اللدائن على الغلق بشدة إذا كانت درجة الحرارة أقل من درجات الحرارة الموصى بها، وذلك بسبب فقدان المرونة. يمكن أن تلعب خصائص درجات الحرارة المنخفضة دورًا مهمًا في عملية اختيار الأختام المرنة للتطبيقات تحت سطح البحر في المحيطات الباردة. في درجات الحرارة المرتفعة يحدث تسارع الشيخوخة. تتراوح درجة الحرارة القصوى لللدائن بين 100 و300 درجة مئوية. تميل اللدائن التي يمكن تشغيلها عند درجة حرارة 300 درجة مئوية إلى أن تكون ذات قوة إجمالية ضعيفة ومقاومة ضعيفة للتآكل. في تصميم الختم، يجب حجز مساحة للسماح بتمدد المطاط الصناعي بسبب زيادة درجة الحرارة (التمدد الحراري لمواد الختم أكبر تقريبًا بدرجة واحدة من التمدد الحراري للفولاذ).
- ضغط
يمكن أن يؤدي الضغط الممارس على الختم إلى تشوه دائم للختم (مجموعة الضغط). يجب أن تكون مجموعة الضغط محدودة لضمان التشغيل الخالي من التسرب. هناك مشكلة أخرى يمكن أن تنشأ عند الضغوط العالية، وهي تورم (10-50٪) من حجم المطاط الصناعي عن طريق امتصاص سوائل الآبار من البيئة. يعتبر التورم المحدود مقبولاً إذا كان تصميم الختم يسمح بذلك.
- فروق الضغط
يجب أن يتمتع المطاط الصناعي بمقاومة ممتازة للبثق إذا كان هناك فرق ضغط كبير فوق الختم. البثق هو السبب الأكثر شيوعًا لفشل موانع التسرب ذات الضغط العالي عند درجات الحرارة المرتفعة. يمكن زيادة مقاومة قذف الختم عن طريق زيادة صلابته. تحتاج الأختام الأكثر صلابة إلى تداخل وقوى تجميع أعلى من أجل الختم الفعال. يجب أن تكون الفجوة المغلقة صغيرة قدر الإمكان مما يتطلب تفاوتات ضيقة أثناء التصنيع.
- دورات الضغط
يمكن أن تؤدي دورات الضغط إلى تدهور المطاط الصناعي عن طريق تخفيف الضغط المتفجر. تعتمد شدة الضرر الذي يلحق بالمطاط الصناعي على تركيبة الغازات الموجودة على مادة الختم وعلى مدى سرعة تغير الضغط. المواد المرنة الأكثر تجانسًا (مثل الفيتون) تكون أكثر مقاومة لتخفيف الضغط المتفجر من اللدائن المرنة (مثل كالريز وأفلاس) والتي تحتوي عادةً على العديد من التجاويف الصغيرة. يحدث تخفيف الضغط في الغالب في تطبيقات رفع الغاز. في حالة حدوث دورات ضغط، فمن المرغوب فيه وجود سدادة محكمة لأنها تحد من تضخم الختم أثناء تخفيف الضغط. يتعارض هذا المتطلب مع ضرورة وجود مساحة للتمدد الحراري وتورم الختم. في التطبيقات الديناميكية، قد تؤدي الغدة محكمة الغلق إلى تآكل المطاط الصناعي أو ربطه.
- التطبيقات الديناميكية
في التطبيقات الديناميكية، يمكن أن يؤدي احتكاك الختم مع العمود الدوار أو الترددي (الانزلاق) إلى تآكل أو بثق المطاط الصناعي. مع العمود المنزلق، يمكن أن يحدث أيضًا تدحرج للختم، مما قد يؤدي بسهولة إلى حدوث ضرر. الموقف الصعب هو مزيج من الضغوط العالية والتطبيق الديناميكي. من أجل تحسين مقاومة قذف الختم، غالبًا ما يتم زيادة صلابته. تعني الصلابة الأعلى أيضًا أن هناك حاجة إلى تداخل وقوى تجميع أعلى مما يؤدي إلى قوى احتكاك أعلى. في التطبيقات الديناميكية، يجب أن يقتصر انتفاخ الختم على 10-20%، حيث أن الانتفاخ سيؤدي إلى زيادة في قوى الاحتكاك وتآكل المطاط الصناعي. من الخصائص الهامة للتطبيقات الديناميكية المرونة العالية، أي القدرة على البقاء على اتصال مع سطح متحرك.
- تصميم مقعد الختم
يجب أن يسمح تصميم الختم بتضخم (10-60%) للمطاط الصناعي في النفط والغاز. إذا لم تتوفر مساحة كافية، فسيتم قذف الختم. معلمة أخرى مهمة هي حجم فجوة البثق. عند الضغوط العالية، يُسمح فقط بوجود فجوات قذف صغيرة جدًا مما يؤدي إلى الحاجة إلى تفاوتات مشددة. في عدد من الحالات يمكن تطبيق حلقات مضادة للقذف. يجب أن يأخذ تصميم المقعد أيضًا في الاعتبار متطلبات تركيب الختم. أثناء التثبيت، يجب ألا يؤدي الاستطالة المرنة (التمدد) إلى تشوه دائم ويجب ألا يتضرر المطاط الصناعي بسبب الزوايا الحادة. ومن الجدير بالذكر أن تصميمات ختم الغدة آمنة بطبيعتها، حيث لا يتم تمديد الختم أثناء التثبيت، كما هو الحال في تصميم ختم المكبس. ومن ناحية أخرى، فإن تصميمات أختام الغدة أكثر صعوبة في التصنيع ويصعب الوصول إليها للتنظيف واستبدال الختم.
- التوافق مع الهيدروكربونات وثاني أكسيد الكربون وH2S
يؤدي اختراق الهيدروكربونات وثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين إلى المطاط الصناعي إلى التورم. يزداد التورم بالهيدروكربونات مع الضغط ودرجة الحرارة والمحتوى العطري. تكون الزيادة القابلة للعكس في الحجم مصحوبة بتليين تدريجي للمادة. يزداد التورم الناتج عن الغازات مثل كبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والأكسجين مع الضغط وينخفض قليلاً مع درجة الحرارة. يمكن أن تؤدي تغيرات الضغط بعد تورم الختم إلى تلف الختم بسبب الضغط. يتفاعل كبريتيد الهيدروجين مع بوليمرات معينة، مما يؤدي إلى تشابك مادة الختم وبالتالي تصلبها بشكل لا رجعة فيه. يكون تدهور اللدائن في اختبارات الختم (وربما أيضًا في الخدمة) أقل بشكل عام منه في اختبارات الغمر، ربما بسبب الحماية التي يوفرها تجويف الختم للهجوم الكيميائي.
- التوافق مع المواد الكيميائية لمعالجة الآبار ومثبطات التآكل
تعتبر مثبطات التآكل (التي تحتوي على الأمينات) وسوائل المعالجة شديدة العدوانية ضد اللدائن. نظرًا للتركيبة المعقدة لمثبطات التآكل والمواد الكيميائية المعالجة جيدًا، يُنصح بتحديد مقاومة المطاط الصناعي عن طريق الاختبار.
تتمتع Vigor بسنوات عديدة من الخبرة الصناعية في إنتاج وتصنيع أدوات الإكمال، والتي تم تصميمها وتصنيعها وبيعها جميعًا وفقًا لمعايير API 11 D1. في الوقت الحاضر، تم استخدام آلات التعبئة التي تنتجها Vigor في حقول النفط الرئيسية حول العالم، وكانت ردود الفعل من العملاء في الموقع جيدة جدًا، وجميع العملاء على استعداد للوصول إلى مزيد من التعاون معنا. إذا كنت مهتمًا بأدوات تعبئة Vigor أو أدوات تسجيل الحفر والإكمال الأخرى لصناعة النفط والغاز، فيرجى عدم التردد في الاتصال بالفريق الفني المحترف في Vigor للحصول على الدعم الفني الأكثر احترافًا والمنتجات ذات الجودة الأفضل.
