دانش صنعت
علل خرابی مهر و موم بسته بندی
- مراحل نصب
- آسیب ذخیره سازی: پیری (گرما، نور خورشید یا تشعشع)؛ اعوجاج (حمایت ضعیف، بارهای سنگین).
- آسیب ناشی از اصطکاک: غلتش یا پیچش غیر یکنواخت، یا سایش در اثر لغزش بدون روغن کاری.
- برش توسط لبه های تیز: مخروطی ناکافی در گوشه ها، لبه های تیز در پورت ها، شیارهای مهر و موم و غیره.
- عدم روانکاری.
- وجود کثیفی
- استفاده از ابزار نصب نادرست
- عوامل عملیاتی
- تعریف وظیفه ناکافی: ترکیب سیالات، شرایط کاری عادی یا شرایط گذرا.
- لایه برداری مهر و موم به دلیل غلتش موضعی در اثر تغییر فشار.
- اکستروژن به دلیل انبساط مهر و موم (تورم، حرارتی، رفع فشار انفجاری) یا به دلیل فشرده سازی.
- زمان های رفع فشار خیلی کوتاه که منجر به تاول می شود.
- ساییدگی و پارگی ناشی از روغن کاری ناکافی.
- آسیب سایش ناشی از نوسانات فشار.
- عمر سرویس
در طول عملیات عادی، عمر مفید یک مهر و موم پلیمری به دلیل پیری و سایش محدود می شود. دما، فشارهای عملیاتی، تعداد چرخه ها (چرخش، لغزش، تنش مکانیکی) و محیط بر طول عمر کل تأثیر دارند. پیری می تواند یک پدیده فیزیکی مانند تغییر شکل دائمی باشد یا می تواند به دلیل واکنش با مواد شیمیایی موجود در محیط باشد. سایش می تواند در اثر مالش مهر و موم به سطح دیگری در کاربردهای دینامیکی یا نوسانات شدید فشار در کاربردهای استاتیک ایجاد شود. مقاومت به سایش معمولاً با افزایش سختی مواد مهر و موم افزایش می یابد. خوردگی قطعات فلزی و عدم روانکاری سطح باعث افزایش میزان سایش می شود.
- حداقل و حداکثر دما
توانایی آب بندی الاستومرها در صورتی که دما کمتر از دمای توصیه شده باشد به شدت کاهش می یابد، به دلیل از دست دادن خاصیت ارتجاعی. خواص دمای پایین می‌تواند نقش مهمی در فرآیند انتخاب مهر و موم الاستومری برای کاربردهای زیر دریا در اقیانوس‌های سرد داشته باشد. در دماهای بالا، پیری سریع رخ می دهد. حداکثر دما برای الاستومرها بین 100 تا 300 درجه سانتیگراد متغیر است. الاستومرهایی که می توانند در حدود 300 درجه سانتیگراد کار کنند، دارای استحکام کلی ضعیف و مقاومت در برابر سایش ضعیف هستند. در طراحی مهر و موم، اتاق باید برای انبساط الاستومر به دلیل افزایش دما در نظر گرفته شود (انبساط حرارتی مواد آب بند تقریباً یک مرتبه بزرگتر از فولادها است).
- فشار
فشار وارد شده بر آب بند می تواند منجر به تغییر شکل دائمی آب بند (مجموعه فشرده سازی) شود. مجموعه فشرده سازی باید محدود باشد تا عملکرد بدون نشتی تضمین شود. مشکل دیگری که می تواند در فشارهای بالا ایجاد شود، تورم (50-10 درصد) حجم الاستومر در اثر جذب مایعات چاه از محیط است. تورم محدود در صورتی قابل قبول است که طرح مهر و موم اجازه آن را داده باشد.
- دیفرانسیل فشار
اگر اختلاف فشار زیادی روی سیل وجود داشته باشد، الاستومر باید مقاومت اکستروژن عالی داشته باشد. اکستروژن شایع ترین علت خرابی در آب بندی های فشار قوی در دماهای بالا است. مقاومت اکستروژن یک مهر و موم ممکن است با افزایش سختی آن افزایش یابد. مهر و موم های سخت تر برای آب بندی موثر نیاز به تداخل و نیروهای مونتاژ بالاتری دارند. شکاف مهر و موم شده باید تا حد امکان کوچک باشد که نیاز به تلرانس های باریک در طول ساخت دارد.
- چرخه های فشار
چرخه‌های فشار می‌توانند منجر به تخریب الاستومر با رفع فشار انفجاری شوند. شدت آسیب به الاستومر به ترکیب گازهای موجود بر روی ماده مهر و موم و سرعت تغییر فشار بستگی دارد. مواد الاستومری همگن تر (مثلاً ویتون) نسبت به الاستومرها (مانند کالرز و افلاس) که معمولاً حفره های کوچک زیادی دارند در برابر فشار زدایی انفجاری مقاوم تر هستند. رفع فشار عمدتاً در کاربردهای بالابر گازی رخ می دهد. اگر چرخه های فشار اتفاق بیفتد، یک غده مهر و موم محکم مطلوب است زیرا تورم آب بند را در طول رفع فشار محدود می کند. این نیاز با لزوم وجود فضایی برای انبساط حرارتی و متورم شدن مهر و موم در تضاد است. در کاربردهای دینامیکی، یک غده آب بندی محکم ممکن است منجر به سایش یا اتصال الاستومر شود.
- برنامه های کاربردی پویا
در کاربردهای دینامیکی، اصطکاک مهر و موم با محور دوار یا رفت و برگشتی (لغزشی) می تواند باعث سایش یا اکستروژن الاستومر شود. با یک شفت کشویی، چرخش آب بند نیز می تواند رخ دهد که به راحتی می تواند منجر به آسیب شود. یک موقعیت سخت، ترکیبی از فشارهای بالا و یک کاربرد پویا است. به منظور بهبود مقاومت اکستروژن یک مهر و موم، اغلب سختی آن افزایش می یابد. سختی بالاتر همچنین به این معنی است که تداخل و نیروهای مونتاژ بالاتری مورد نیاز است که منجر به نیروهای اصطکاک بالاتر می شود. در کاربردهای دینامیکی، تورم آب بندی باید به 10-20% محدود شود، زیرا تورم منجر به افزایش نیروهای اصطکاک و سایش الاستومر می شود. یک ویژگی مهم برای کاربردهای دینامیکی، انعطاف پذیری بالا است، یعنی توانایی در تماس ماندن با سطح متحرک.
- طرح صندلی مهر و موم
طراحی مهر و موم باید امکان تورم (10-60%) الاستومر در نفت و گاز را فراهم کند. اگر فضای کافی در دسترس نباشد، اکستروژن آب بند رخ می دهد. پارامتر مهم دیگر اندازه شکاف اکستروژن است. در فشارهای بالا فقط شکاف های اکستروژن بسیار کوچک مجاز است که منجر به نیاز به تلرانس های تنگ می شود. در تعدادی از موارد می توان از حلقه های ضد اکستروژن استفاده کرد. در طراحی صندلی باید الزامات نصب مهر و موم نیز در نظر گرفته شود. در حین نصب، کشیدگی الاستیک (کشش) نباید منجر به تغییر شکل دائمی شود و الاستومر نباید توسط گوشه های تیز آسیب ببیند. شایان ذکر است که طرح‌های کاسه نمد ذاتاً ایمن هستند، زیرا درزگیر در حین نصب کشیده نمی‌شود، که این مورد در طراحی مهر و موم پیستونی است. از سوی دیگر، ساخت طرح‌های مهر و موم سخت‌تر است و دسترسی به آن برای تمیز کردن و جایگزینی مهر و موم دشوار است.
- سازگاری با هیدروکربن ها، CO2 و H2S
نفوذ هیدروکربن ها، CO2 و H2S به الاستومر منجر به تورم می شود. تورم توسط هیدروکربن ها با فشار، دما و محتوای معطر افزایش می یابد. افزایش حجم برگشت پذیر با نرم شدن تدریجی مواد همراه است. تورم توسط گازهایی مانند H2S، CO2 و O2 با فشار افزایش می یابد و با دما کمی کاهش می یابد. تغییرات فشار پس از تورم آب بند می تواند منجر به آسیب برداشتن فشار به سیل شود. H2S با پلیمرهای خاصی واکنش نشان می دهد و در نتیجه باعث ایجاد اتصالات عرضی و در نتیجه سخت شدن غیرقابل برگشت مواد مهر می شود. بدتر شدن الاستومرها در آزمایش های آب بندی (و احتمالاً در سرویس) معمولاً کمتر از آزمایش های غوطه وری است، احتمالاً به دلیل محافظت ارائه شده توسط حفره آب بند در برابر حمله شیمیایی.
- سازگاری با مواد شیمیایی تصفیه چاه و بازدارنده های خوردگی
بازدارنده های خوردگی (حاوی آمین ها) و مایعات تکمیل کننده در برابر الاستومرها بسیار تهاجمی هستند. با توجه به ترکیب پیچیده بازدارنده های خوردگی و مواد شیمیایی تصفیه چاه، توصیه می شود مقاومت الاستومر را با آزمایش تعیین کنید.
ویگر سالها تجربه صنعتی در زمینه تولید و ساخت ابزار تکمیلی دارد که همگی مطابق با استانداردهای API 11 D1 طراحی، تولید و به فروش می رسند. در حال حاضر پکرهای تولید شده توسط ویگور در میادین نفتی بزرگ دنیا مورد استفاده قرار گرفته اند و بازخورد مشتریان در محل بسیار خوب بوده و همه مشتریان مایل به همکاری بیشتر با ما هستند. اگر به بسته‌بندی‌های ویگور یا سایر ابزارهای حفاری و تکمیل قطع‌نامه صنعت نفت و گاز علاقه دارید، لطفاً برای دریافت حرفه‌ای‌ترین پشتیبانی فنی و بهترین کیفیت محصولات، با تیم فنی حرفه‌ای ویگور تماس بگیرید.
