Закачалките за обсадни и тръбни закачалки в кладенци с високо-високо{1}}налягане и температура (HPHT) трябва да съдържат резервоарни течности за експлоатационен живот, който рутинно надхвърля двадесет години, но уплътнителните елементи, от които зависят, са изправени пред две противоречиви изисквания. Еластомерите предлагат приспособимостта, необходима за затваряне на микроскопични пътища на изтичане, докато металните конструкции трябва да издържат на екструдиране, когато пролуките на компонентите се отварят под налягане. Конвенционалните конструкции на О-пръстени често се провалят поради експлозивна декомпресия или повреда от екструзия, когато кладенците са затворени,-тествани под налягане и върнати в производство. Ето защо индустрията прогресивно се насочи към хибридни еластомерни-към-метални уплътнения, които съчетават и двете поведения в един конструиран компонент, и защо металните уплътнения на крайните капачки са се превърнали в основно решение в съвременния хардуер на кладенеца.
Свързана конструкция и анти{0}}проектиране на екструдиране
Металното уплътнение на крайната капачка се произвежда чрез вулканизиране на прецизно-формовано еластомерно ядро върху устойчиви на корозия-метални крайни капачки, така че еластомерът осигурява уплътняващата сила, докато капачките създават положителна интерференция между метал-към-метала със свързващия хардуер при сглобяване. Когато налягането в кладенеца действа върху уплътнението, крайните капачки се отклоняват и се приспособяват към екструдираната междина, като предпазват тялото от еластомер от натискане в хлабината. Анализът на крайните елементи (FEA) се прилага по време на фазата на проектиране, за да се картографира разпределението на напрежението през обема на еластомера, като се гарантира, че най-силно натоварената област остава в рамките на допустимите граници на съединението в цялата обвивка на температура-налягане, която е валидирана до 20 000 psi за HPHT услуга.
Метални крайни капачки, проектирани специално за обслужване на закачалка на обшивка и тръба
FEA-оптимизираното разпределение на напрежението предотвратява преждевременната повреда на еластомера
Устойчивост на експлозивна декомпресия при газови услуги
Повреда при бърза газова декомпресия (RGD) възниква, когато газът, абсорбиран в еластомер при високо налягане, се разширява силно по време на внезапно изтичане-на налягане, образувайки мехури или напукване на тялото на уплътнението. RGD-квалифицирани съединения, валидирани за тестови процедури като NACE TM0297 и NORSOK M-710, ограничават поглъщането на газ и разпространението на пукнатини, така че уплътнението да оцелее при повтарящи се цикли на продухване, без да губи своята граница на налягане, като изпитването за квалификация обикновено се извършва при 150 градуса. Тази способност е решаваща за газови кладенци, завършвания на газлифтове и подводни дървета, където налягането често се изхвърля бързо по време на рутинни операции. Съединенията, избрани за работа в кисела среда, допълнително демонстрират документирана твърдост и устойчивост на амини, запазвайки своите механични свойства, когато са изложени на сероводород и флуиди за киселинно стимулиране.
Избор на материал в класове материали на API
Уплътнителните съединения и металните компоненти са сдвоени, за да съответстват на класове материали API 6A от AA до HH, обхващащи както сладки, така и кисели условия на работа. В корозивни кладенци металните крайни капачки се произвеждат от устойчиви на корозия-сплави, закалени до приблизително 35 HRC, които запазват своята здравина в солеви разтвори, въглероден диоксид и течности, съдържащи H2S-, докато еластомерното ядро е избрано за химическа съвместимост с произведения поток. Това сдвояване позволява една геометрия на уплътнението да бъде адаптирана към глави на обсадни колони, глави на тръбни тръби, шибъри и оборудване за предотвратяване на издухване, без да се компрометира границата на налягането, опростявайки инвентара и квалификацията за операторите, работещи с множество конфигурации на кладенци.
Квалификация чрез цикъл на налягане и температура
Уплътненията на металните крайни капачки са квалифицирани чрез изпитване на производителността на API 6A Приложение F, включително изпитване на цикъл на налягане и температура при ниво на изискване за производителност 2 (PR-2). PR-2 подлага уплътненията на повтарящи се цикли между минимално и максимално номинално налягане и температурни условия, симулирайки спектъра на натоварване, изпитван по време на монтаж, производство, затваряне-и рестартиране. В полевата практика тези уплътнения се прилагат в кладенци с налягания при затваряне над 15 000 psi и температури над 350 градуса F, условия, при които уплътненията само от еластомер биха се екструдирали или разградили преждевременно. Свързаната архитектура също така опростява монтажа, тъй като крайните капачки действат като интегрални компоненти против екструдиране, вместо да изискват отделни резервни пръстени.
Прилагане на сондажна технология на свързано уплътнение
Същата технология на свързано уплътнение се простира отвъд оборудването на повърхността на кладенеца до инструменти за завършване на сондажи, включително пакери, клапани за контрол на потока и подземни предпазни клапани. Уплътнителните купчини са оразмерени според външната обвивка на инструмента, с геометрия на канала, съобразена с очакваната диаметрална хлабина и най-лошия-случай на разминаване на уплътнителните повърхности. Тъй като металните капачки осигуряват непрекъсната опора срещу -екструзия, уплътнението остава стабилно по време на работа, настройка и производство, дори когато инструментите се пренасят през наклонени сондажи с тесни хлабини и температури на пласта до 175 градуса. Полевите записи показват, че свързаните уплътнителни комплекти рутинно издържат по-дълго от конвенционалните еластомерни купчини при еквивалентно обслужване, намалявайки честотата на интервенциите за ремонт.
Заключение
Целостта на кладенеца в крайна сметка се основава на уплътнителните елементи, които могат да съдържат екстремно налягане, температура и кисели течности през целия живот на кладенеца. Свързаните метални крайни уплътнения осигуряват устойчивостта на екструдиране на метала и съвместимостта на еластомера в рамките на един компонент, квалифициран според признатите индустриални стандарти както за повърхностно, така и за обслужване в дупки. Инженерното портфолио за запечатване на China Vigor прилага тази философия на дизайна в своите продуктови линии за кладенци и завършване.
За повече информация, моля, свържете се с China Vigor на info@vigorpetroleum.com или се обадете на +0086 29 81161513.
