عندما يتعلق الأمر بالختم في ظروف التشغيل القاسية ، فإن صناعة التنقيب عن النفط والغاز لديها بعض من أصعب التطبيقات الموجودة هناك. مع السوائل مثل الهيدروكربونات والغازات مثل H2S ، جنبًا إلى جنب مع الضغوط التي تزيد عن 20 كيلو رطل لكل بوصة مربعة وتنحرف درجات الحرارة إلى 200 درجة مئوية وما فوق ، فإن الموثوقية في الختم أمر لا بد منه للتخفيف من فترات التوقف غير المنتجة. توفر إضافة مثبطات التآكل بالبخار والأمين إلى هذا الخليط تعقيدًا إضافيًا لاختيار المواد في بيئة قاع البئر.

تتوفر مجموعة متنوعة من المواد المرنة لإغلاق قاع البئر ، ومع ذلك ، توفر الأستومر المشبع بالفلور (FFKM) أعلى قدرة على درجات الحرارة وأوسع مقاومة كيميائية لأي مادة مطاطية. على مدار عمر التطبيق ، توفر FFKM التكلفة الإجمالية الممتازة للملكية عن طريق تقليل وقت تعطل المعدات نظرًا لزيادة الموثوقية في درجات الحرارة المرتفعة وظروف السوائل المسببة للتآكل. مع تطور تقنية حقول النفط لاكتساب المزيد من الكفاءة وتحسين الإنتاج ، تحتاج تقنية الختم أيضًا إلى التطور.

في مثال حديث ، وضعت شركة JST خبرتها التطبيقية لاستخدامها عند فحص ما قد يتطلبه الأمر لإطالة عمر أحد المكونات الهامة مثل المضخة الغاطسة الكهربائية (ESP) في آبار SAG-D. أظهرت بيانات التطبيق أن المرسب الكهروستاتيكي تعمل عادةً بين 135 درجة مئوية و 220 درجة مئوية مع درجات حرارة تشغيل قصوى تبلغ حوالي 250 درجة مئوية. يمكن أن يقلل FFKM من مخاطر الفشل المبكر. من خلال إطالة عمر المرساب الكهروستاتيكي ، قد يتجنب المشغلون فترات التوقف غير المنتجة وتكاليف سحب المرساب الكهروستاتيكي من البئر قبل الصيانة المجدولة.

بعد تحليل البيانات وأنماط فشل المفاتيح ، جمعت JST ملاحظات العملاء التي تدعم الفرضية القائلة بأن درجات الحرارة المرتفعة جنبًا إلى جنب مع البخار قللت من عمر حلول الختم الحالية في آبار SAG-D. أظهرت هذه النتائج أنه لتحسين الموثوقية في تطبيقات SAG-D ، كان من الضروري استخدام محلول مانع للتسرب من الجيل التالي يجمع بين المقاومة الكيميائية الواسعة للمواد الكيميائية والسوائل النموذجية لحقل النفط وتحسين الاحتفاظ بالممتلكات الفيزيائية بعد تقادم البخار.

بالتعاون مع عملائنا ، أنشأنا احتفاظًا مقبولًا بالممتلكات لمركب جديد بعد اختبار عمر بخار قوي لمدة أسبوع واحد عند 260 درجة مئوية. أظهر هذا المركب احتفاظًا بمقاومة الشد واستطالة الشد ومعامل أقل من 30 بالمائة من الفقد الأقصى بالإضافة إلى الصلابة المنخفضة وتغير الحجم. أنشأنا مركبًا قياسيًا من FFKM معروف بمقاومته للبخار وقدرته على درجات الحرارة العالية. أظهرت الاختبارات المعيارية أن هذا المركب فقد أكثر من 50 في المائة من قوة الشد والمعامل بعد اختبار تقادم البخار لمدة أسبوع باستخدام حلقات AS568-214 O على الرغم من أنه واجه صلابة منخفضة وتغيرًا في الحجم بعد اختبار تقادم البخار.

تضمنت الخطوات التالية في عملية التطوير تقييم البوليمرات القاعدية FFKM من أربعة موردين مختلفين ، وفحص أنظمة المعالجة المتاحة بـ FFKM ، ثم تقييم أكثر من 20 حزمة حشو مختلفة للحصول على درجات اجتياز باستمرار في اختبار شيخوخة البخار. قمنا بعد ذلك بإجراء اختبارات مجموعة الضغط على المدى الطويل (1000 ساعة) على النحو المبين أعلاه وحساب درجة الحرارة التي يصل عندها AS568A-214 O-Rings إلى 80 بالمائة من الضغط المحدد في الهواء لمدة 1000 ساعة عند 258 درجة مئوية. يمكن لمجموعة الضغط ، التي تقيس تشوه المادة بمرور الوقت ودرجة الحرارة ، أن تعطي مؤشرًا جيدًا على عمر مادة معينة عند درجة حرارة معينة. تم اختبار تركيبات متعددة وتعديلها حتى وصلنا إلى مجموعة الضغط المطلوبة التي أظهرت تحسنًا على مركب التحكم.

اختتمت عملية البحث والتطوير المكثفة بالتحسين النهائي للتركيبة التي تم تسويقها بعد ذلك للاستخدام في FFKM. أثبتت الاختبارات المكثفة أن FFKM تفوقت على المواد المنافسة بعد وقت طويل عند 260 درجة مئوية في البخار والتعرض قصير المدى لرحلة الذروة عند 316 درجة مئوية. أظهرت أنظمة الاختبار الشاملة الأخرى التي تم إجراؤها في ظل مجموعة متنوعة من الظروف أن FFKM هو الحل "Go-To" لزيادة موثوقية المعدات في بيئات البخار ذات درجة الحرارة العالية الحرجة ، بما في ذلك SAG-D.