承受壓力?這正是您需要檢查密封材料玻璃轉變溫度的關鍵原因
井下環境施加的壓力可能是選擇密封材料的關鍵因素,尤其當應用場景要求密封元件在低溫下運作時。原因在於:壓力會改變玻璃轉變溫度——即聚合物中無定形成分從硬質狀態轉變為橡膠狀狀態的臨界溫度。
彈性體通常在高於其玻璃轉變溫度時使用,此時其質地較軟且更具韌性。然而,當應用中的壓力增加時,玻璃轉變溫度會隨之升高。壓力每增加 725 psi(50 bar),彈性體的玻璃轉變溫度在華氏溫度尺度上便會上升 1.8 度(1 °C)。 這意味著在 15,000 psi 時,玻璃轉變溫度已上升約 37 °F;而在 30,000 psi 時,玻璃轉變溫度則上升了超過 74°F(41°C)。除了評估化學相容性與溫度外,格瑞特維 在推薦材料時,也會將此壓力下的玻璃轉變溫度偏移現象納入考量。
例如,若某項應用需要 30,000 psi 的格瑞特維 可能會建議選用玻璃轉變溫度較低的材料,例如 Chemraz® 678。 Chemraz® 678 在大氣壓下的玻璃轉變溫度為 -31 °F (-35 °C),這意味著在 30,000 psi 的壓力下,其密封溫度可達 43 °F (6°C) 或更高。 若採用玻璃轉移溫度為 2 °F (-17 °C) 的類似全氟彈性體 (FFKM),在 30,000 psi 壓力下,其最低密封溫度將為 77 °F (24 °C)。這些使用溫度是根據玻璃轉移溫度估算得出的,但視應用情況而定,可能還有其他測試也能提供關於適當使用溫度的參考。
Chemraz® 678 除具備在高壓環境下形成密封的卓越可靠性外,更展現出對多數井下流體的優異耐化學性,並通過第三方實驗室認證,擁有業界頂尖的快速氣體分解(RGD)性能。RGD 現象通常發生於存在氣體的高壓環境中。 運作期間,氣體會滲透彈性體;當壓力釋放時,氣體可能以損壞密封件的速度從彈性體中逸出。ISO 23936-2:2011《石油、石化及天然氣工業——接觸石油與天然氣生產相關介質之非金屬材料——第2部分:彈性體》規範提供測試指引,有助於評估材料的RGD抗性特性。

阿克隆橡膠開發實驗室作為專精於橡膠、塑料及乳膠領域的頂尖檢測機構,已獨立認證Chemraz® 678符合ISO 23936全球抗RGD標準。 在該標準嚴苛的測試條件下,Chemraz® 678 以最高評級「0000」通過認證;此評級代表測試結束後材料表面未見任何裂紋,從而降低因RGD事件導致密封失效的可能性。
雖然溫度與化學相容性是決定應採用何種材料等級的關鍵因素,但高壓對密封件的影響同樣是材料選型的決定性因素。憑藉廣泛的材料產品組合,格瑞特維經驗豐富的現場應用工程師在為高壓工況的應用推薦材料及密封幾何形狀時,會更加謹慎,並將所有應用參數納入考量。
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