Wieszaki obudów i wieszaki rur w studniach wysoko-wysokociśnieniowych-o wysokiej temperaturze (HPHT) muszą zawierać płyny zbiornikowe w celu zapewnienia żywotności rutynowo przekraczającej dwadzieścia lat, jednak elementy uszczelniające, od których zależą, spełniają dwa sprzeczne wymagania. Elastomery zapewniają podatność niezbędną do zamykania mikroskopijnych ścieżek wycieków, podczas gdy konstrukcje metalowe muszą być odporne na wytłaczanie, gdy szczeliny komponentów otwierają się pod ciśnieniem. Konwencjonalne konstrukcje-pierścieni uszczelniających często zawodzą w wyniku wybuchowej dekompresji lub uszkodzeń spowodowanych wytłaczaniem, gdy odwierty są zamykane,{{5}poddawane próbom ciśnieniowym i przywracane do produkcji. Właśnie dlatego branża stopniowo przechodziła w kierunku hybrydowych uszczelek-z-metalem, które łączą oba zachowania w jednym elemencie konstrukcyjnym, i dlatego metalowe uszczelnienia zaślepek stały się podstawowym rozwiązaniem w nowoczesnym sprzęcie głowicy odwiertu.
Konstrukcja klejona i konstrukcja zapobiegająca-ekstruzji
Metalowa uszczelka zaślepki jest wytwarzana poprzez wulkanizację-uformowanego rdzenia elastomerowego na odpornych na korozję-metalowych zaślepkach, dzięki czemu elastomer zapewnia siłę uszczelniającą, podczas gdy zaślepki tworzą dodatnie połączenie metalu-z-metalem z pasującym osprzętem podczas montażu. Kiedy na uszczelkę działa ciśnienie, zaślepki końcowe uginają się i dopasowują do szczeliny wytłaczanej, chroniąc korpus elastomerowy przed wciśnięciem w luz. Na etapie projektowania stosowana jest analiza elementów skończonych (FEA) w celu mapowania rozkładu naprężeń w objętości elastomeru, co gwarantuje, że najbardziej obciążony obszar pozostaje w dopuszczalnych granicach związku w całej obwiedni ciśnienia-temperatury, która jest zatwierdzana do 20 000 psi dla usługi HPHT.
Metalowe zaślepki zaprojektowane specjalnie do obsługi wieszaków obudów i wieszaków na rurki
Zoptymalizowany rozkład naprężeń metodą FEA-zapobiega przedwczesnemu uszkodzeniu elastomeru
Odporność na dekompresję wybuchową w instalacjach gazowych
Uszkodzenie polegające na szybkiej dekompresji gazu (RGD) ma miejsce, gdy gaz wchłonięty przez elastomer pod wysokim ciśnieniem gwałtownie rozszerza się podczas nagłego upustu-ciśnienia, powodując powstawanie pęcherzy lub pękanie korpusu uszczelnienia. Związki zakwalifikowane przez RGD-, zatwierdzone pod kątem procedur testowych, takich jak NACE TM0297 i NORSOK M-710, ograniczają wchłanianie gazu i propagację pęknięć, dzięki czemu uszczelka wytrzymuje powtarzające się cykle przedmuchu bez utraty granicy ciśnienia, przy czym badania kwalifikacyjne zwykle przeprowadza się w temperaturze 150 stopni. Zdolność ta ma decydujące znaczenie w przypadku odwiertów gazowych, projektów wyciągów gazowych i drzew podmorskich, gdzie podczas rutynowych operacji często szybko spada ciśnienie. Związki wybrane do kwaśnego serwisu dodatkowo wykazują udokumentowaną twardość i odporność na aminy, zachowując swoje właściwości mechaniczne pod wpływem siarkowodoru i kwasów do stymulacji.
Wybór materiałów w klasach materiałów API
Mieszanki uszczelniające i komponenty metalowe są dobrane tak, aby odpowiadały klasom materiałów API 6A od AA do HH, obejmującym zarówno słodkie, jak i kwaśne warunki pracy. W studniach korozyjnych metalowe zaślepki są produkowane ze stopów odpornych na korozję-, hartowanych do około 35 HRC, które zachowują swoją wytrzymałość w solankach, dwutlenku węgla i płynach zawierających H2S-, podczas gdy rdzeń elastomerowy jest wybierany pod kątem zgodności chemicznej z wytwarzanym strumieniem. To połączenie umożliwia dostosowanie geometrii jednego uszczelnienia do głowic obudowy, głowicy rurek, zasuw i urządzeń zapobiegających wydmuchom bez pogarszania granicy ciśnienia, upraszczając inwentaryzację i kwalifikację operatorów obsługujących wiele konfiguracji głowic odwiertów.
Kwalifikacja poprzez cykliczne zmiany ciśnienia i temperatury
Metalowe uszczelki zaślepek są kwalifikowane poprzez testy wydajności API 6A, dodatek F, w tym testy cyklu ciśnienia i temperatury na poziomie 2 wymagań wydajnościowych (PR-2). PR-2 poddaje uszczelnienia powtarzającym się cyklom pomiędzy minimalnym a maksymalnym ciśnieniem znamionowym i temperaturą, symulując spektrum obciążeń występujących podczas instalacji, produkcji,-załączania i ponownego uruchamiania. W praktyce uszczelnienia te stosuje się w studniach, w których panują-ciśnienia zamknięcia przekraczające 15 000 psi i temperatury przekraczające 350 stopni F, czyli warunki, w których uszczelki składające się wyłącznie z elastomeru mogłyby przedwcześnie wytłaczać się lub ulegać degradacji. Architektura klejona upraszcza również instalację, ponieważ zaślepki końcowe działają jak integralne elementy zapobiegające wyciskaniu, a nie wymagają oddzielnych pierścieni zapasowych.
Zastosowanie technologii Bonded Seal w odwiercie
Ta sama technologia uszczelnień zespolonych wykracza poza powierzchniowe wyposażenie głowicy odwiertu i obejmuje narzędzia do wykańczania odwiertów, w tym pakery, zawory kontroli przepływu i podziemne zawory bezpieczeństwa. Rozmiary stosów uszczelek są dostosowane do średnicy zewnętrznej narzędzia, a geometria rowka jest dostosowana do oczekiwanego luzu średnicowego i-w najgorszym przypadku niewspółosiowości powierzchni uszczelniających. Ponieważ metalowe kołpaki zapewniają ciągłe-wspieranie przed wyciskaniem, uszczelka pozostaje stabilna podczas pracy, wiązania i produkcji, nawet gdy narzędzia są transportowane przez odchylone odwierty z małymi prześwitami i temperaturami formowania dochodzącymi do 175 stopni. Z danych terenowych wynika, że zespolone zespoły uszczelnień zwykle wytrzymują konwencjonalne stosy elastomerów w równoważnej eksploatacji, co zmniejsza częstotliwość konieczności wykonywania napraw.
Wniosek
Integralność odwiertu ostatecznie zależy od elementów uszczelniających, które mogą wytrzymać ekstremalne ciśnienie, temperaturę i kwaśne płyny przez cały okres eksploatacji odwiertu. Klejone metalowe uszczelki zaślepek zapewniają odporność metalu na wytłaczanie i zgodność elastomeru w jednym komponencie, spełniając uznane standardy branżowe zarówno dla zastosowań powierzchniowych, jak i wgłębnych. Portfolio uszczelnień inżynieryjnych firmy China Vigor opiera się na tej filozofii projektowania w całej linii produktów głowicy odwiertu i końcówek.
Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z China Vigor pod adresem info@vigorpetroleum.com lub zadzwoń pod numer +0086 29 81161513.
