Steam Aahead : 씰 재료가 석유 및 가스 ESP의 신뢰성을 향상시킬 수 있습니까?
열악한 작동 조건에서 밀봉할 때 업스트림 석유 및 가스 산업은 가장 까다로운 응용 분야를 가지고 있습니다. 탄화수소와 같은 유체 및 H2S와 같은 가스와 20k psi를 훨씬 초과하는 압력 및 200°C 이상으로 표류하는 온도와 결합되어 비생산적인 가동 중지 시간을 완화하기 위해 밀봉의 신뢰성이 절대적으로 필요합니다. 이 혼합물에 증기 및 아민 기반 부식 억제제를 추가하면 다운홀 환경에서 재료 선택이 더욱 복잡해집니다.
다운홀을 밀봉하기 위해 다양한 엘라스토머 재료를 사용할 수 있지만 과불화엘라스토머(FFKM)는 모든 고무 재료 중 가장 높은 온도 성능과 가장 광범위한 내화학성을 제공합니다. 애플리케이션의 수명 기간 동안 FFKM은 고온 및 부식성 유체 조건에서 더 큰 신뢰성으로 인해 장비 가동 중지 시간을 최소화하여 우수한 총 소유 비용을 제공합니다. 유전 기술이 더 많은 효율성을 얻고 생산을 최적화하기 위해 발전함에 따라 씰링 기술도 발전해야 합니다.
최근의 예에서 Greene Tweed는 SAG-D 유정에서 전기 수중 펌프(ESP)와 같은 중요한 구성 요소의 수명을 연장하는 데 필요한 사항을 검사할 때 응용 분야 전문 지식을 활용했습니다. 애플리케이션 데이터에 따르면 ESP는 일반적으로 135°C에서 220°C 사이에서 작동하며 최대 작동 온도는 약 250°C입니다. 공개적으로 보고된 데이터1 에 대한 내부 분석에 따르면 작동 개선과 씰과 같은 업그레이드된 중요 구성 요소를 FFKM 과 같은 고온 저항이 있는 재료로 결합하면 조기 고장의 위험을 줄일 수 있습니다. ESP의 수명을 연장함으로써 운영자는 비생산적인 가동 중지 시간과 예정된 유지 보수보다 앞서 우물에서 ESP를 꺼내는 비용을 피할 수 있습니다.
Greene Tweed는 데이터 및 주요 고장 모드를 분석한 후 고온과 증기가 결합되어 SAG-D 웰의 기존 씰링 솔루션 수명을 단축시킨다는 가설을 뒷받침하는 고객 피드백을 수집했습니다. 이러한 결과는 SAG-D 응용 분야의 신뢰성을 향상시키기 위해 일반적인 유전 화학 물질 및 유체에 대한 광범위한 내 화학성과 증기 노화 후 더 나은 물리적 특성 유지를 결합한 차세대 씰링 솔루션이 필요하다는 것을 보여주었습니다.
고객과 협력하여 260°C에서 1주일의 공격적인 증기 숙성 테스트를 거친 후 새 화합물에 대해 허용 가능한 특성 유지를 설정했습니다. 이 화합물은 낮은 경도 및 부피 변화 외에도 인장 강도, 인장 신율 및 최대 손실 계수가 30 % 미만인 유지를 나타 냈습니다. 우리는 증기 저항과 고온 기능으로 알려진 벤치마크 FFKM 화합물을 확립했습니다. 벤치마크 테스트에 따르면 이 화합물은 증기 노화 테스트 후 경도와 부피 변화가 낮음에도 불구하고 AS568-214 O-링을 사용한 1주 증기 노화 테스트 후 인장 강도와 모듈러스가 50% 이상 손실되었습니다.
개발 프로세스의 다음 단계는 4 개의 서로 다른 공급 업체의 FFKM 베이스 폴리머를 평가하고 사용 가능한 FFKM 경화 시스템을 검사 한 다음 20 가지가 넘는 필러 패키지를 평가하여 증기 노화 테스트에서 지속적으로 합격 점수를 얻는 것입니다. 그런 다음 위에 설명된 대로 장기(1000시간) 압축 변형 테스트를 실행하고 AS568A-214 O-링이 258°C에서 1000시간 동안 공기 중 80% 압축 세트에 도달하는 온도를 계산했습니다. 시간과 온도에 따른 재료의 변형을 측정하는 압축 변형률은 주어진 온도에서 특정 재료의 수명을 잘 나타낼 수 있습니다. 대조군 화합물에 비해 개선을 보이는 필수 압축 세트에 도달할 때까지 여러 제형을 테스트하고 조정했습니다.
광범위한 연구 개발 프로세스는 Chemraz® 694에서 사용하기 위해 상용화된 제형의 최종 최적화로 마무리되었습니다. 광범위한 테스트를 통해 Chemraz® 694 는 증기에서 260°C에서 오랜 시간을 보내고 316°C에서 피크 편위에 단기간 노출된 후 경쟁사 재료를 능가하는 것으로 나타났습니다. 다양한 조건에서 수행된 다른 포괄적인 테스트 체계에 따르면 Chemraz® 694 는 SAG-D를 포함한 중요한 고온 증기 환경에서 장비의 신뢰성을 높이기 위한 "이동" 솔루션으로 나타났습니다.