Uzroci kvara zaptivke pakera

1. Procedure instalacije

• Oštećenja pri skladištenju: starenje (toplota, sunčeva svjetlost ili zračenje); izobličenje (loša potpora, velika opterećenja).
• Oštećenja od trenja: nejednako kotrljanje ili uvijanje, ili abrazija nepodmazanim klizanjem.
• Rezanje oštrim ivicama: Neadekvatan konus na uglovima, oštre ivice na otvorima, žljebovi za brtvljenje itd.
• Nedostatak podmazivanja.
• Prisustvo prljavštine.
• Upotreba neispravnih alata za instalaciju.

2. Operativni faktori

• Neadekvatna definicija rada: Sastav fluida, normalni radni uslovi ili prolazni uslovi.
• Ljuštenje brtve zbog lokaliziranog kotrljanja pri promjeni pritiska.
• Ekstruzija zbog ekspanzije brtve (nabubri, termalna, eksplozivna dekompresija) ili zbog kompresije.
• Prekratko vrijeme dekompresije dovodi do stvaranja plikova.
• Habanje i kidanje zbog nedovoljnog podmazivanja.
• Oštećenja od habanja zbog fluktuacija pritiska.

3. Vek trajanja

Tokom normalnog rada, vijek trajanja polimerne brtve ograničen je starenjem i habanjem. Temperatura, radni pritisci, broj ciklusa (rotacije, klizanje, mehaničko naprezanje) i okolina imaju utjecaj na ukupan vijek trajanja. Starenje može biti fizički fenomen kao što je trajna deformacija, ili može biti posljedica reakcije s kemikalijama u okolišu. Habanje može biti uzrokovano trljanjem brtve o drugu površinu u dinamičkim primjenama ili jakim fluktuacijama tlaka u statičnim primjenama. Otpornost na habanje obično raste sa povećanjem tvrdoće materijala zaptivke. Korozija metalnih dijelova i nedostatak podmazivanja površine povećavaju stopu habanja.

4. Minimalna i maksimalna temperatura

Sposobnost brtvljenja elastomera jako se smanjuje ako je temperatura niža od preporučenih, zbog gubitka elastičnosti. Svojstva niske temperature mogu igrati važnu ulogu u procesu odabira elastomernih brtvi za podmorske primjene u hladnim oceanima. Pri visokim temperaturama dolazi do ubrzanog starenja. Maksimalna temperatura za elastomere varira između 100 i 300°C. Elastomeri koji mogu raditi na temperaturi od oko 300°C obično imaju slabu ukupnu čvrstoću i slabu otpornost na habanje. U dizajnu zaptivke, prostor mora biti rezervisan kako bi se omogućilo širenje elastomera usled povećanja temperature (termičko širenje materijala zaptivke je otprilike za jedan red veličine veće od ekspanzije čelika).

5. Pritisak

Pritisak koji se vrši na zaptivku može rezultirati trajnom deformacijom zaptivke (kompresioni set). Kompresijski set mora biti ograničen kako bi se garantirao rad bez curenja. Drugi problem koji može nastati pri visokim pritiscima je bubrenje (10-50%) zapremine elastomera apsorpcijom bunarskih fluida iz okoline. Ograničeno bubrenje je prihvatljivo ako je dizajn brtve to dopuštao.

6. Diferencijali pritiska

Elastomer mora imati odličnu otpornost na ekstruziju ako postoji velika razlika pritiska preko brtve. Ekstruzija je najčešći uzrok kvara zaptivki pod visokim pritiskom na visokim temperaturama. Otpor na ekstruziju brtve može se povećati povećanjem njegove tvrdoće. Tvrđim zaptivkama su potrebne veće smetnje i sile montaže za efikasno zaptivanje. Zapečaćeni zazor mora biti što manji, što zahtijeva uske tolerancije tokom proizvodnje.

7. Ciklusi pritiska

Ciklusi pritiska mogu dovesti do degradacije elastomera eksplozivnom dekompresijom. Ozbiljnost oštećenja elastomera ovisit će o sastavu plinova prisutnih na materijalu zaptivke i o tome koliko se brzo mijenja pritisak. Homogeniji elastomerni materijali (npr. Viton) su otporniji na eksplozivnu dekompresiju od elastomera (kao što su Kalrez i Aflas) koji obično sadrže mnogo malih šupljina. Dekompresija se javlja uglavnom u aplikacijama gas lifta. Ako dođe do ciklusa pritiska, poželjna je čvrsta brtvena žlijezda jer ograničava naduvavanje brtve tokom dekompresije. Ovaj zahtjev je u suprotnosti s potrebom da se ima prostora za toplinsko širenje i bubrenje brtve. U dinamičkim aplikacijama, čvrsta brtvena žlijezda može dovesti do habanja ili vezivanja elastomera.

8. Dinamičke aplikacije

U dinamičkim primjenama trenje brtve sa rotirajućim ili klizajućim (kliznim) vratilom može uzrokovati habanje ili istiskivanje elastomera. Kod kliznog vratila može doći i do kotrljanja brtve, što lako može dovesti do oštećenja. Zahtjevna situacija je kombinacija visokih pritisaka i dinamične primjene. Kako bi se poboljšala otpornost na ekstruziju brtve, njegova se tvrdoća često povećava. Veća tvrdoća također podrazumijeva da su potrebne veće smetnje i sile montaže koje rezultiraju većim silama trenja. U dinamičkim primjenama bubrenje zaptivke treba ograničiti na 10-20%, jer će bubrenje rezultirati povećanjem sila trenja i habanjem elastomera. Važno svojstvo za dinamičke aplikacije je visoka elastičnost, tj. sposobnost da ostane u kontaktu sa pokretnom površinom.

9. Dizajn sedišta zaptivke

Dizajn brtve mora omogućiti (10-60%) bubrenje elastomera u ulju i plinu. Ako nema dovoljno prostora, doći će do istiskivanja brtve. Drugi važan parametar je veličina ekstruzijskog razmaka. Pri visokim pritiscima dopušteni su samo vrlo mali ekstruzioni zazori što rezultira zahtjevom za čvrstim tolerancijama. U brojnim slučajevima mogu se primijeniti prstenovi protiv ekstruzije. Dizajn sjedišta također treba uzeti u obzir zahtjeve za ugradnju brtve. Prilikom ugradnje elastično izduženje (rastezanje) ne smije rezultirati trajnim deformacijama i elastomer ne smije biti oštećen oštrim uglovima. Vrijedi napomenuti da su dizajn brtve zaptivke sam po sebi siguran, jer se zaptivač ne rasteže tokom ugradnje, što je slučaj kod dizajna zaptivke klipa. S druge strane, dizajn brtve zaptivki je teži za proizvodnju i teško im je pristupiti za čišćenje i zamjenu zaptivki.

10. Kompatibilnost sa ugljovodonicima, CO2 i H2S

Prodor ugljovodonika, CO2 i H2S u elastomer dovodi do bubrenja. Bubrenje ugljovodonicima se povećava sa pritiskom, temperaturom i aromatičnim sadržajem. Reverzibilno povećanje volumena je praćeno postupnim omekšavanjem materijala. Bubrenje plinovima kao što su H2S, CO2 i O2 povećava se s pritiskom i lagano opada s temperaturom. Promjene tlaka nakon bubrenja brtve mogu dovesti do dekompresijskog oštećenja brtve. H2S reaguje sa određenim polimerima, što dovodi do umrežavanja i stoga nepovratnog stvrdnjavanja materijala zaptivke. Propadanje elastomera u testovima zaptivke (a moguće i u radu) je općenito manje nego kod testova uranjanja, vjerovatno zbog zaštite koju šupljina zaptivke nudi od hemijskog napada.

11. Kompatibilnost sa hemikalijama za obradu bunara i inhibitorima korozije

Inhibitori korozije (koji sadrže amine) i tekućine za dovršavanje obrade vrlo su agresivni prema elastomerima. Zbog složenog sastava inhibitora korozije i hemikalija za obradu bunara preporučuje se ispitivanje otpornosti elastomera.

Vigor ima dugogodišnje industrijsko iskustvo u proizvodnji i proizvodnji alata za završetak, koji su svi dizajnirani, proizvedeni i prodani u skladu sa standardima API 11 D1. Trenutno se pakeri koje proizvodi Vigor koriste na velikim naftnim poljima širom svijeta, a povratne informacije kupaca na licu mjesta su vrlo dobre, a svi kupci su voljni ostvariti daljnju saradnju s nama. Ako ste zainteresirani za Vigorove pakere ili druge alate za bušenje i završetak karataže za industriju nafte i plina, ne ustručavajte se kontaktirati Vigorov profesionalni tehnički tim kako biste dobili najprofesionalniju tehničku podršku i najkvalitetnije proizvode.