Orsaker till fel på packerförseglingen

1. Installationsprocedurer

• Lagringsskador: åldrande (värme, solljus eller strålning); distorsion (dåligt stöd, tunga belastningar).
• Friktionsskada: ojämn rullning eller vridning, eller nötning genom osmord glidning.
• Skärning med vassa kanter: Otillräcklig avsmalning i hörn, skarpa kanter på portar, tätningsräfflor etc.
• Brist på smörjning.
• Förekomst av smuts.
• Användning av felaktiga installationsverktyg.

2. Operativa faktorer

• Otillräcklig arbetsdefinition: vätskornas sammansättning, normala arbetsförhållanden eller övergående förhållanden.
• Tätningsflossning på grund av lokal rullning när trycket ändras.
• Extrudering på grund av expansion av tätningen (svullnad, termisk, explosiv dekompression) eller på grund av kompression.
• För korta dekompressionstider leder till blåsor.
• Slitage på grund av otillräcklig smörjning.
• Slitageskador på grund av tryckfluktuationer.

3. Livslängd

Under normal drift begränsas livslängden för en polymertätning av åldring och slitage. Temperaturen, driftstrycken, antalet cykler (rotationer, glidning, mekanisk påfrestning) och miljön har inverkan på den totala livslängden. Åldrande kan vara ett fysiskt fenomen som en permanent deformation, eller kan bero på en reaktion med kemikalier i miljön. Slitage kan orsakas av gnidning av tätningen mot en annan yta i dynamiska applikationer, eller av kraftiga tryckfluktuationer i statiska applikationer. Slitstyrkan ökar vanligtvis med ökande hårdhet hos tätningsmaterialet. Korrosion av metalldelarna och brist på smörjning av ytan ökar slitagehastigheten.

4. Minsta och högsta temperatur

Tätningsförmågan hos elastomerer minskar kraftigt om temperaturen är lägre än de rekommenderade temperaturerna, på grund av förlust i elasticitet. Lågtemperaturegenskaperna kan spela en viktig roll i urvalsprocessen för elastomera tätningar för undervattensapplikationer i kalla hav. Vid höga temperaturer sker ett accelererat åldrande. Maxtemperaturen för elastomerer varierar mellan 100 och 300°C. Elastomerer som kan drivas runt 300°C tenderar att ha dålig total hållfasthet och dålig slitstyrka. Vid utformningen av tätningen måste utrymme reserveras för att tillåta expansion av elastomeren på grund av en temperaturökning (värmeutvidgningen av tätningsmaterial är ungefär en storleksordning större än den för stål).

5. Tryck

Trycket som utövas på tätningen kan resultera i en permanent deformation av tätningen (kompressionssats). Kompressionssatsen måste begränsas för att garantera läckagefri drift. Ett annat problem som kan uppstå vid höga tryck är svallning (10-50%) av elastomervolymen genom absorption av brunnsvätskor från omgivningen. Begränsad svullnad är acceptabel om tätningsdesignen har tillåtit det.

6. Tryckskillnader

Elasten måste ha ett utmärkt extruderingsmotstånd om det finns en stor tryckskillnad över tätningen. Extrudering är den vanligaste orsaken till fel i högtryckstätningar vid höga temperaturer. Extruderingsmotståndet hos en tätning kan ökas genom att öka dess hårdhet. Hårdare tätningar kräver högre interferens och monteringskrafter för effektiv tätning. Den tätade spalten måste göras så liten som möjligt, vilket kräver snäva toleranser under tillverkningen.

7. Tryckcykler

Tryckcykler kan leda till nedbrytning av elastomeren genom explosiv dekompression. Hur allvarlig skadan är på elastomeren kommer att bero på sammansättningen av de gaser som finns på tätningsmaterialet och på hur snabbt trycket ändras. De mer homogena elastomermaterialen (t.ex. Viton) är mer motståndskraftiga mot explosiv dekompression än elastomerer (som Kalrez och Aflas) som vanligtvis innehåller många små hålrum. Dekompression sker främst i gaslyftsapplikationer. Om tryckcykler uppstår är en tättätande gland önskvärd eftersom den begränsar tätningens uppblåsning under dekompression. Detta krav står i konflikt med nödvändigheten av att ha utrymme för termisk expansion och svällning av tätningen. I dynamiska applikationer kan en tät tätningsring leda till slitage eller bindning av elastomeren.

8. Dynamiska applikationer

I dynamiska applikationer kan tätningens friktion med den roterande eller fram- och återgående (glidande) axeln orsaka slitage eller extrudering av elastomeren. Med en glidaxel kan även rullning av tätningen uppstå, vilket lätt kan resultera i skador. En krävande situation är kombinationen av höga tryck och en dynamisk applikation. För att förbättra strängsprutningsbeständigheten hos en tätning ökas ofta dess hårdhet. En högre hårdhet innebär också att högre interferens- och monteringskrafter behövs vilket resulterar i högre friktionskrafter. I dynamiska applikationer bör tätningssvällning begränsas till 10-20%, eftersom svällning kommer att resultera i en ökning av friktionskrafterna och i slitage av elastomeren. En viktig egenskap för dynamiska applikationer är hög resiliens, dvs förmågan att hålla kontakt med en rörlig yta.

9. Tätningssätesdesign

Tätningsdesignen måste tillåta (10-60 %) svällning av elastomeren i olja och gas. Om det inte finns tillräckligt med utrymme kommer tätningen att sprutas ut. En annan viktig parameter är storleken på extruderingsgapet. Vid höga tryck tillåts endast mycket små extruderingsgap, vilket resulterar i krav på snäva toleranser. I ett antal fall kan anti-extruderingsringar användas. Utformningen av sätet bör också ta hänsyn till tätningens installationskrav. Under installationen bör elastisk töjning (sträckning) inte resultera i permanent deformation och elastomeren får inte skadas av vassa hörn. Det är värt att notera att gland-tätningskonstruktioner är i sig säkra, eftersom tätningen inte sträcks under installationen, vilket är fallet i en kolvtätningskonstruktion. Å andra sidan är tätningskonstruktioner svårare att tillverka och svåråtkomliga för rengöring och för byte av tätningar.

10. Kompatibilitet med kolväten, CO2 och H2S

Inträngningen av kolväten, CO2 och H2S i elastomeren resulterar i svällning. Svällning av kolväten ökar med tryck, temperatur och aromathalt. Den reversibla volymökningen åtföljs av en gradvis uppmjukning av materialet. Svullnad av gaser som H2S, CO2 och O2 ökar med trycket och minskar något med temperaturen. Tryckförändringar efter svällning av tätningen kan resultera i dekompressionsskador på tätningen. H2S reagerar med vissa polymerer, vilket resulterar i tvärbindning och därför irreversibel härdning av tätningsmaterialet. Försämringen av elastomerer i tätningstester (och möjligen även under drift) är generellt sett mindre än i nedsänkningstest, troligen på grund av det skydd som tätningshålrummet erbjuder mot kemiskt angrepp.

11. Kompatibilitet med brunnbehandlingskemikalier och korrosionsinhibitorer

Korrosionsinhibitorer (innehållande aminer) och behandlande kompletteringsvätskor är mycket aggressiva mot elastomerer. På grund av den komplexa sammansättningen av korrosionsinhibitorerna och brunnsbehandlingskemikalierna rekommenderas det att bestämma elastomerens motståndskraft genom testning.

Vigor har många års branscherfarenhet av produktion och tillverkning av kompletteringsverktyg, som alla är designade, tillverkade och säljs i enlighet med API 11 D1-standarder. För närvarande har de packare som produceras av Vigor använts på stora oljefält runt om i världen, och feedbacken från kunder på plats har varit mycket bra, och alla kunder är villiga att nå ytterligare samarbete med oss. Om du är intresserad av Vigors packare eller andra borr- och kompletteringsloggningsverktyg för olje- och gasindustrin, tveka inte att ta kontakt med Vigors professionella tekniska team för att få den mest professionella tekniska supporten och de bästa kvalitetsprodukterna.