חומרי אלמנט גומי Oilfield Packer

בפעולות נפט למטה, אורזים הם כלי חיוני לייצור אזורי, שבירה, הזרקת מים וסתימה. אלמנט הגומי, כמרכיב האלסטי האוטם היחיד של אורז, משמש לו כ"לב".

הסביבה הקשה במורד הבור-מאופיינת בטמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה, מליחות גבוהה, קורוזיה-בבסיס חומצה ושחיקת נפט-גז-מציבה דרישות קיצוניות לחומרי רכיבי גומי. האם בחירת החומרים מדויקת קובעת ישירות את האמינות של הגדרת האריזה, את עמידות האיטום, ובסופו של דבר משפיעה על שיעורי הצלחת הפעולה, מחזורי הבנייה ועלויות הייצור.

נתוני התעשייה מראים שלמעלה מ-80% מהכשלים בשטח כמו כשל באטימה, ביטול מוקדם, התנפחות או סדקים של אלמנטים והידבקות קבועה נובעים מאי התאמה בין חומרים ותנאי עבודה. מאמר זה מספק -ניתוח מעמיק של חומרי רכיבי גומי אורז רגילים, מאפייני הביצועים שלהם, יישומים מתאימים והבדלים מרכזיים כדי לתמוך בבחירת כלים אופטימלית ובקבלת החלטות-תפעוליות.

דרישות איטום הבור סובבות סביב ארבעה מדדי ביצועים קריטיים:

ארבעה סוגים של חומרי גומי נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר בתעשיית שדה הנפט: Nitrile Butadiene Rubber (NBR), Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM), Nitrile Butadiene Rubber מוידרן (HNBR) ו-Fluoroelastomer (FKM), המכסים יישומים מבארות רדודות קונבנציונליות ועד לבורות-עמוקות{}2} גבוהות,{2} אולטרה מאתגרות, גבוהות,{2}.

NBR הוא חומר הגומי האריזה המוקדם ביותר, העלות-הנמוכה ביותר והרב-תכליתי ביותר, המשמש כבחירה הסטנדרטית להזרקת מים שגרתית ופעולות באר רדודות.

עמידות מעולה בשמן ועמידות בפני שחיקה, התאוששות מכנית יציבה, תהליכי יציקה בוגרים ועלויות ייצור נמוכות. מתאים לבארות רדודות קונבנציונליות, הזרקת מים בטמפרטורה/לחץ רגילה- ופעולות סתימה פשוטות, עם יכולת הגדרה חוזרת.

עמידות חלשה לטמפרטורות גבוהות, חומצות/בסיסים וקורוזיה גזים. לא מתאים לבארות המכילות H₂S או CO₂. הזדקנות מהירה, התקשות ואובדן גמישות בתנאי טמפרטורה- גבוהים. התנגדות שחול לא מספקת בלחץ גבוה במיוחד.-

פעולות-בעלות נמוכה בבארות רדודות עם טמפרטורות מתחת ל-120 מעלות, ללא קורוזיה חומצית ותנאי לחץ בינוני-עד-נמוך.

 

EPDM מציע עמידות מצוינת למים, עמידות להזדקנות ועמידות לחומצה/בסיס, מה שהופך אותו לחומר המועדף עבור הצפת מים בטמפרטורה בינונית, פעולות החמצה ובארות הזרקת מים מייצרים.

עמידות מעולה להידרוליזה, עמידות לקיטור ועמידות בפני קורוזיה חומצה/בסיס בהשוואה ל-NBR. תכונות מעולות נגד-הזדקנות ואנטי-אוזון. קשיחות טובה-בטמפרטורה נמוכה ללא שבירות. התנפחות או דפורמציה מינימלית במהלך טבילה ממושכת במדיה מבוססת- מים.

עמידות נמוכה בשמן. מגע עם-נפט גולמי או עיבוי בריכוז גבוה עלול לגרום להתנפחות, ריכוך והפחתת חוזק. לא מתאים לבארות נפט טהורות או לתנאי-שמן- גבוהים. עמידות חלשה בפני חדירת גז-בלחץ גבוה.

פעולות-על בסיס מים בבארות-בינוניות עמוקות מתחת ל-150 מעלות, כולל הזרקת מים, הזרקת מים מחדש, החמצה וסתימת מים.

 

HNBR היא גרסה משודרגת של NBR, ששונתה באמצעות הידרוגנציה לשיפור המבנה המולקולרי, תוך התייחסות למגבלות של NBR ב-טמפרטורה גבוהה ועמידות בפני קורוזיה. כיום זהו החומר הנפוץ ביותר-לבארות בינוניות-עמוקות ובארות שמן חמוץ-בטמפרטורה/גבוהה-בלחץ.

יורש את עמידות הבלאי והשמן המעולה של NBR תוך שיפור משמעותי של עמידות-לטמפרטורות גבוהות, עמידות גופרית ועמידות בפני קורוזיה CO₂. חוזק מכני גבוה, אקסטרוזיה מעולה, קרע ועמידות לדפורמציה קבועה. מתאים להגדרות חוזרות ונשנות ופעולות איטום-ארוכות טווח, עם חיי שירות שעולים בהרבה על NBR ו-EPDM.

נתוני בדיקה השוואתיים מראים כי בתנאים חמוצים ב-120 מעלות, החדירה של HNBR ועמידות ההזדקנות גוברת משמעותית על חומרי גומי רגילים.

עלות גבוהה יותר מאשר NBR ו-EPDM. אינו יכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות במיוחד- או סביבות חומציות חזקות בריכוז גבוה.

בארות בלחץ-גבוה (150 מעלות -180 מעלות), בינוני-עד-גבוה עם תכולת H₂S/CO₂ עד בינונית. מתאים לפעולות מתקדמות כגון שבר אזורי, ייצור אזורי מדויק וסתימת מים לטווח ארוך.

 

פלואורואלסטומר מייצג את הבחירה-העליון עבור רכיבי גומי אריזה, שפותחו במיוחד עבור תנאי בור קיצוניים. זוהי האפשרות האמינה היחידה עבור בארות- עמוקות במיוחד עם טמפרטורות- גבוהות במיוחד וקורוזיה חזקה.

טמפרטורה, לחץ ועמידות בפני קורוזיה מקסימלית, תואם כמעט לכל אמצעי התקשורת הקשים למטה. מבנה מולקולרי יציב עמיד בפני ריכוך, פירוק והזדקנות בטמפרטורות גבוהות. עמידות מצוינת בפני שחול, קריעה וחדירה בלחץ גבוה, המאפשרת איטום לטווח ארוך-בבארות עמוקות במיוחד.

טטרפרופיל פלואורואלסטומר, באמצעות טכנולוגיית שינוי, מייעל עוד יותר את העמידות בפני קורוזיה גופרית ופחמן, ומשמש כחומר מיוחד לבארות גז-בטמפרטורה גבוהה-גבורית.

עלות גבוהה במיוחד-פי 10 עד 100 מזו של NBR רגיל. קשיות גבוהה יותר ובדרך כלל קשיחות נמוכה יותר בטמפרטורה-נמוכה. מיותר עבור יישומים בלחץ נמוך-בטמפרטורה רגילה.

Ultra-high-temperature (>180 מעלות), בארות-בלחץ גבוה,-גופרית גבוהה,-CO₂ גבוהות וברות-עמוקות במיוחד. מתאים לפעולות-שבירה עמוקה של באר, סתימת בארות גז ופעולות בידוד-בטמפרטורה גבוהה-לטווח ארוך.

 

מחקרי מקרים בשטח מצביעים על כך שרוב הכשלים ברכיבי הגומי נובעים לא מבעיות איכות אלא משגיאות בחירה. יש להימנע משלוש טעויות תכופות:

על אף שהוא קטן בגודלו, אלמנט הגומי האריזה הוא המרכיב הקריטי להצלחת איטום הבור.

אין חומר גומי אוניברסלי-רק הבחירה האופטימלית לכל מצב הפעלה ספציפי. על ידי התאמה מדויקת של שלושת פרמטרי הליבה של טמפרטורה, לחץ ובינוני, ומעבר אל מעבר למחיר-ממונע או-מתאים-לכל גישות הבחירה-כל גישות הבחירה, המפעילים יכולים לצמצם באופן יסודי כשלי איטום, תקלות ואירועי צינור תקועים, ובכך לשפר את שיעורי ההצלחה של הפעולה בבור, להוזיל את עלויות שירות הבנייה ולהאריך את חיי המיתרים. למידע מפורט יותר, אנא אל תהסס לפנות לצוות Vigor לקבלת מידע מפורט יותר על המוצר.