Uzroci kvara brtve pakera

1. Instalacijski postupci

• Oštećenja skladištenja: starenje (toplina, sunčeva svjetlost ili zračenje); iskrivljenje (loša potpora, velika opterećenja).
• Oštećenje uslijed trenja: nejednoliko kotrljanje ili uvijanje, ili abrazija uslijed klizanja bez podmazivanja.
• Rezanje oštrim rubovima: Neadekvatno suženje na uglovima, oštri rubovi na otvorima, utori za brtvljenje itd.
• Nedostatak podmazivanja.
• Prisutnost prljavštine.
• Korištenje neispravnih alata za instalaciju.

2. Operativni čimbenici

• Neadekvatna definicija rada: Sastav tekućina, normalni radni uvjeti ili prijelazni uvjeti.
• Guljenje brtve zbog lokalnog kotrljanja pri promjeni tlaka.
• Ekstruzija zbog širenja brtve (bubrenje, toplinska, eksplozivna dekompresija) ili zbog kompresije.
• Prekratko vrijeme dekompresije dovodi do stvaranja mjehura.
• Istrošenost i habanje zbog nedovoljnog podmazivanja.
• Oštećenje zbog trošenja zbog fluktuacija tlaka.

3. Vijek trajanja

Tijekom normalnog rada, životni vijek polimerne brtve ograničen je starenjem i trošenjem. Temperatura, radni tlakovi, broj ciklusa (rotacije, klizanje, mehanička opterećenja) i okolina imaju utjecaj na ukupni vijek trajanja. Starenje može biti fizički fenomen poput trajne deformacije ili može biti posljedica reakcije s kemikalijama u okolišu. Trošenje može biti uzrokovano trljanjem brtve o drugu površinu u dinamičkim primjenama ili jakim fluktuacijama tlaka u statičkim primjenama. Otpornost na trošenje se obično povećava s povećanjem tvrdoće materijala brtve. Korozija metalnih dijelova i nedostatak podmazivanja površine povećavaju stopu trošenja.

4. Minimalna i maksimalna temperatura

Sposobnost brtvljenja elastomera znatno se smanjuje ako je temperatura niža od preporučene temperature, zbog gubitka elastičnosti. Niskotemperaturna svojstva mogu igrati važnu ulogu u procesu odabira elastomernih brtvila za podmorske primjene u hladnim oceanima. Na visokim temperaturama dolazi do ubrzanog starenja. Maksimalna temperatura za elastomere varira između 100 i 300°C. Elastomeri koji mogu raditi na temperaturama oko 300°C obično imaju slabu ukupnu čvrstoću i slabu otpornost na trošenje. U dizajnu brtve mora se osigurati prostor za širenje elastomera zbog povećanja temperature (toplinsko širenje materijala brtve je otprilike jedan red veličine veće od čelika).

5. Pritisak

Pritisak na brtvu može rezultirati trajnom deformacijom brtve (kompresijski set). Kompresijski set mora biti ograničen kako bi se zajamčio rad bez curenja. Drugi problem koji se može pojaviti pri visokim tlakovima je bubrenje (10-50%) volumena elastomera apsorpcijom fluida bušotine iz okoline. Ograničeno bubrenje je prihvatljivo ako to dopušta dizajn brtve.

6. Razlike tlaka

Elastomer mora imati izvrsnu otpornost na ekstruziju ako postoji velika razlika tlaka preko brtve. Ekstruzija je najčešći uzrok kvara visokotlačnih brtvi pri visokim temperaturama. Otpor brtve na ekstruziju može se povećati povećanjem njezine tvrdoće. Tvrđe brtve zahtijevaju veće smetnje i sile sklapanja za učinkovito brtvljenje. Zabrtvljeni razmak mora biti što manji što zahtijeva uske tolerancije tijekom proizvodnje.

7. Ciklusi tlaka

Ciklusi tlaka mogu dovesti do degradacije elastomera eksplozivnom dekompresijom. Ozbiljnost oštećenja elastomera ovisit će o sastavu plinova prisutnih na materijalu brtve io brzini promjene tlaka. Homogeniji elastomerni materijali (npr. Viton) su otporniji na eksplozivnu dekompresiju od elastomera (kao što su Kalrez i Aflas) koji obično sadrže mnogo malih šupljina. Dekompresija se uglavnom javlja u primjenama plinskog lifta. Ako dođe do ciklusa pritiska, poželjna je čvrsta brtvena žlijezda jer ograničava napuhavanje brtve tijekom dekompresije. Ovaj zahtjev je u suprotnosti s potrebom da postoji prostor za toplinsko širenje i bubrenje brtve. U dinamičkim primjenama čvrsta brtvena žlijezda može dovesti do trošenja ili vezivanja elastomera.

8. Dinamičke aplikacije

U dinamičkim primjenama trenje brtve s rotirajućom ili klipnom (kliznom) osovinom može uzrokovati trošenje ili istiskivanje elastomera. Kod klizne osovine također može doći do kotrljanja brtve, što može dovesti do oštećenja. Zahtjevna situacija je kombinacija visokih tlakova i dinamičke primjene. Kako bi se poboljšala otpornost brtve na ekstruziju, njena se tvrdoća često povećava. Veća tvrdoća također podrazumijeva da su potrebne veće sile interferencije i montaže što rezultira većim silama trenja. U dinamičkim primjenama bubrenje brtve treba biti ograničeno na 10-20%, jer će bubrenje rezultirati povećanjem sila trenja i trošenjem elastomera. Važno svojstvo za dinamičke primjene je visoka elastičnost, tj. sposobnost da ostanu u kontaktu s pokretnom površinom.

9. Dizajn sjedala brtve

Dizajn brtve mora omogućiti (10-60%) bubrenje elastomera u ulju i plinu. Ako nema dovoljno prostora, doći će do istiskivanja brtve. Drugi važan parametar je veličina ekstruzijskog razmaka. Pri visokim pritiscima dopušteni su samo vrlo mali ekstruzijski razmaci što rezultira zahtjevom za malim tolerancijama. U brojnim slučajevima mogu se primijeniti prstenovi protiv istiskivanja. Dizajn sjedala također treba uzeti u obzir zahtjeve za ugradnju brtve. Tijekom ugradnje elastično istezanje (istezanje) ne bi smjelo rezultirati trajnom deformacijom i elastomer ne bi trebao biti oštećen oštrim kutovima. Vrijedno je napomenuti da su dizajni brtve brtve sami po sebi sigurni, budući da se brtva ne rasteže tijekom ugradnje, što je slučaj u dizajnu brtve klipa. S druge strane, konstrukcije brtve brtve je teže proizvesti i teško im je pristupiti za čišćenje i zamjenu brtve.

10. Kompatibilnost s ugljikovodicima, CO2 i H2S

Prodorom ugljikovodika, CO2 i H2S u elastomer dolazi do bubrenja. Bubrenje ugljikovodika povećava se s tlakom, temperaturom i sadržajem aromata. Reverzibilno povećanje volumena prati postupno omekšavanje materijala. Bubrenje pod utjecajem plinova kao što su H2S, CO2 i O2 povećava se s tlakom i lagano opada s temperaturom. Promjene tlaka nakon bubrenja brtve mogu dovesti do dekompresijskog oštećenja brtve. H2S reagira s određenim polimerima, što rezultira umrežavanjem i stoga nepovratnim stvrdnjavanjem materijala brtve. Propadanje elastomera u ispitivanjima brtve (a moguće i tijekom rada) općenito je manje nego u ispitivanju uranjanjem, vjerojatno zbog zaštite koju nudi brtvena šupljina od kemijskog napada.

11. Kompatibilnost s kemikalijama za obradu bušotina i inhibitorima korozije

Inhibitori korozije (sadrže amine) i tekućine za obradu vrlo su agresivni prema elastomerima. Zbog složenog sastava inhibitora korozije i kemikalija za obradu bunara, savjetuje se da se otpornost elastomera odredi ispitivanjem.

Vigor ima dugogodišnje iskustvo u industriji u proizvodnji i izradi alata za završetak, koji su svi dizajnirani, proizvedeni i prodani u skladu sa standardima API 11 D1. Trenutačno se pakeri koje proizvodi Vigor koriste na velikim naftnim poljima diljem svijeta, a povratne informacije kupaca na licu mjesta bile su vrlo dobre i svi su kupci voljni ostvariti daljnju suradnju s nama. Ako ste zainteresirani za Vigorove pakere ili druge alate za bušenje i kompletnu karotažu za industriju nafte i plina, nemojte se ustručavati stupiti u kontakt s Vigorovim profesionalnim tehničkim timom kako biste dobili najprofesionalniju tehničku podršku i proizvode najbolje kvalitete.