Årsaker til svikt i pakningsforseglingen

1. Installasjonsprosedyrer

• Lagringsskader: aldring (varme, sollys eller stråling); forvrengning (dårlig støtte, tung belastning).
• Friksjonsskader: ujevn rulling eller vridning, eller slitasje ved usmurt glidning.
• Skjæring med skarpe kanter: Utilstrekkelig avsmalning på hjørner, skarpe kanter på porter, tetningsspor etc.
• Mangel på smøring.
• Tilstedeværelse av smuss.
• Bruk av feil installasjonsverktøy.

2. Operasjonelle faktorer

• Utilstrekkelig definisjon av plikt: Sammensetning av væskene, normale arbeidsforhold eller forbigående forhold.
• Tetningsavskalling på grunn av lokal rulling ettersom trykket endres.
• Ekstrudering på grunn av utvidelse av tetningen (hevelse, termisk, eksplosiv dekompresjon) eller på grunn av kompresjon.
• For korte dekompresjonstider som fører til blemmer.
• Slitasje på grunn av utilstrekkelig smøring.
• Slitasjeskader på grunn av trykksvingninger.

3. Levetid

Under normal drift er levetiden til en polymerpakning begrenset av aldring og slitasje. Temperatur, driftstrykk, antall sykluser (rotasjoner, glidning, mekanisk påkjenning) og miljøet har innflytelse på den totale levetiden. Aldring kan være et fysisk fenomen som en permanent deformasjon, eller kan skyldes en reaksjon med kjemikalier i miljøet. Slitasje kan være forårsaket av gnidning av tetningen mot en annen overflate i dynamiske applikasjoner, eller av sterke trykksvingninger i statiske applikasjoner. Slitasjemotstanden øker vanligvis med økende hardhet av tetningsmaterialet. Korrosjon av metalldelene og mangel på smøring av overflaten øker slitasjehastigheten.

4. Minimum og maksimum temperatur

Tetningsevnen til elastomerer avtar sterkt dersom temperaturen er lavere enn anbefalte temperaturer, på grunn av tap i elastisitet. Lavtemperaturegenskapene kan spille en viktig rolle i utvelgelsesprosessen for elastomere tetninger for undervannsapplikasjoner i kalde hav. Ved høye temperaturer oppstår akselerert aldring. Maksimal temperatur for elastomerer varierer mellom 100 og 300°C. Elastomerer som kan brukes rundt 300°C har en tendens til å ha dårlig total styrke og dårlig slitestyrke. Ved utformingen av tetningen må det reserveres rom for å tillate ekspansjon av elastomeren på grunn av en temperaturøkning (termisk ekspansjon av tetningsmaterialer er omtrent en størrelsesorden større enn for stål).

5. Trykk

Trykket som utøves på tetningen kan resultere i en permanent deformasjon av tetningen (kompresjonssett). Kompresjonssettet må begrenses for å garantere lekkasjefri drift. Et annet problem som kan oppstå ved høye trykk, er svelling (10-50%) av elastomervolumet ved absorpsjon av brønnfluider fra miljøet. Begrenset hevelse er akseptabelt hvis tetningsdesignet har tillatt det.

6. Trykkforskjeller

Elastomeren må ha utmerket ekstruderingsmotstand dersom det er stor trykkforskjell over tetningen. Ekstrudering er den vanligste årsaken til svikt i høytrykkstetninger ved høye temperaturer. Ekstruderingsmotstanden til en tetning kan økes ved å øke hardheten. Hardere tetninger trenger høyere interferens og monteringskrefter for effektiv tetning. Det forseglede gapet må gjøres så lite som mulig, og krever smale toleranser under produksjon.

7. Trykksykluser

Trykksykluser kan føre til nedbrytning av elastomeren ved eksplosiv dekompresjon. Alvorligheten av skaden på elastomeren vil avhenge av sammensetningen av gassene som finnes på tetningsmaterialet og av hvor raskt trykket endres. De mer homogene elastomere materialene (f.eks. Viton) er mer motstandsdyktige mot eksplosiv dekompresjon enn elastomerer (som Kalrez og Aflas) som vanligvis inneholder mange små hulrom. Dekompresjon forekommer hovedsakelig i gassløfteapplikasjoner. Hvis trykksykluser oppstår, er en tett pakning ønskelig fordi den begrenser tetningsoppblåsningen under dekompresjon. Dette kravet er i konflikt med nødvendigheten av å ha rom for termisk ekspansjon og svelling av tetningen. I dynamiske applikasjoner kan en tett forseglingskjertel føre til slitasje eller binding av elastomeren.

8. Dynamiske applikasjoner

I dynamiske applikasjoner kan friksjonen til tetningen med den roterende eller frem- og tilbakegående (glidende) akselen forårsake slitasje eller ekstrudering av elastomeren. Med en glideaksel kan det også oppstå rulling av tetningen, noe som lett kan føre til skader. En krevende situasjon er kombinasjonen av høyt trykk og en dynamisk applikasjon. For å forbedre ekstruderingsmotstanden til en tetning økes ofte hardheten. En høyere hardhet innebærer også at høyere interferens og monteringskrefter er nødvendig som resulterer i høyere friksjonskrefter. I dynamiske applikasjoner bør tetningssvellen begrenses til 10-20 %, da svellen vil resultere i en økning i friksjonskreftene og i slitasje på elastomeren. En viktig egenskap for dynamiske applikasjoner er høy spenst, dvs. evnen til å holde kontakt med en bevegelig overflate.

9. Tetningssetedesign

Tetningsdesignet må tillate (10-60%) svelling av elastomeren i olje og gass. Hvis ikke nok plass er tilgjengelig, vil tetningen ekstruderes. En annen viktig parameter er størrelsen på ekstruderingsgapet. Ved høye trykk tillates kun svært små ekstruderingsgap, noe som resulterer i et krav om tette toleranser. I en rekke tilfeller kan anti-ekstruderingsringer brukes. Utformingen av setet bør også ta hensyn til installasjonskravene til tetningen. Under installasjon bør elastisk forlengelse (strekk) ikke resultere i permanent deformasjon og elastomeren skal ikke skades av skarpe hjørner. Det er verdt å merke seg at pakningstetningsdesign er iboende sikre, siden tetningen ikke strekkes under installasjonen, noe som er tilfellet i en stempeltetningsdesign. På den annen side er utforming av pakninger vanskeligere å produsere og vanskelig tilgjengelig for rengjøring og for utskifting av tetninger.

10. Kompatibilitet med hydrokarboner, CO2 og H2S

Inntrengning av hydrokarboner, CO2 og H2S i elastomeren resulterer i svelling. Hevelse av hydrokarboner øker med trykk, temperatur og aromatinnhold. Den reversible volumøkningen er ledsaget av en gradvis mykning av materialet. Hevelse av gasser som H2S, CO2 og O2 øker med trykket og avtar litt med temperaturen. Trykkendringer etter svelling av tetningen kan føre til dekompresjonsskade på tetningen. H2S reagerer med visse polymerer, noe som resulterer i tverrbinding og derfor irreversibel herding av tetningsmaterialet. Forringelse av elastomerer i tetningstester (og muligens også i bruk) er generelt mindre enn i nedsenkingstester, sannsynligvis på grunn av beskyttelsen som tetningshulrommet gir mot kjemisk angrep.

11. Kompatibilitet med brønnbehandlingskjemikalier og korrosjonshemmere

Korrosjonshemmere (som inneholder aminer) og behandlende kompletteringsvæsker er svært aggressive mot elastomerer. På grunn av den komplekse sammensetningen av korrosjonsinhibitorene og brønnbehandlingskjemikaliene, anbefales det å bestemme motstanden til elastomeren ved å teste.

Vigor har mange års bransjeerfaring innen produksjon og produksjon av kompletteringsverktøy, som alle er designet, produsert og solgt i henhold til API 11 D1-standardene. For tiden har pakningene produsert av Vigor blitt brukt i store oljefelt rundt om i verden, og tilbakemeldingene fra kundene på stedet har vært meget gode, og alle kunder er villige til å samarbeide videre med oss. Hvis du er interessert i Vigors pakkere eller andre bore- og kompletteringsloggingsverktøy for olje- og gassindustrien, ikke nøl med å ta kontakt med Vigors profesjonelle tekniske team for å få den mest profesjonelle tekniske støtten og de beste kvalitetsproduktene.