Матеріали гумових елементів пакерів для нафтопромислів

У свердловинних нафтових операціях пакери є основними інструментами для зонального видобутку, гідророзриву, закачування води та закупорки. Гумовий елемент, як єдиний ущільнюючий еластичний компонент пакера, служить його «серцем».

Суворе середовище в свердловині-, яке характеризується високою температурою, високим тиском, високою солоністю, кислотно-основною корозією та нафтово-газовою ерозією-пред’являє надзвичайні вимоги до матеріалів гумових елементів. Правильність вибору матеріалу безпосередньо визначає надійність налаштування пакера, довговічність герметизації та, зрештою, впливає на показники успіху операції, цикли будівництва та витрати на виробництво.

Галузеві дані показують, що понад 80% несправностей у польових умовах, таких як несправність ущільнювачів, передчасне відключення, вибухання або розтріскування елементів і постійне залипання, виникають через невідповідність матеріалів і умов роботи. У цій статті представлено-поглиблений аналіз основних матеріалів гумових елементів пакерів, їхніх експлуатаційних характеристик, придатних застосувань і ключових відмінностей для підтримки оптимального вибору інструменту та-прийняття робочих рішень.

Вимоги до свердловинної герметизації стосуються чотирьох найважливіших показників продуктивності:

Чотири типи гумових матеріалів найбільш широко використовуються в нафтопромисловій промисловості: нітрил-бутадієн-каучук (NBR), етилен-пропілен-дієн-мономер (EPDM), гідрогенізований нітрил-бутадієн-каучук (HNBR) і фтореластомер (FKM), охоплюючи застосування від звичайних неглибоких свердловин до над-глибоких,-температур, свердловини з високим{2}}складним тиском.

NBR є найпершим прийнятим, найнижчим-за вартістю та найбільш універсальним пакерним гумовим матеріалом, який слугує стандартним вибором для звичайного закачування води та роботи на неглибоких свердловинах.

Відмінна маслостійкість і зносостійкість, стабільне механічне відновлення, зрілі процеси формування та низькі витрати на виробництво. Підходить для звичайних неглибоких свердловин, закачування води-з нормальною температурою/тиском і простих операцій закупорювання з можливістю повторного налаштування.

Слабка стійкість до високих температур, кислот/лугів і газової корозії. Не підходить для свердловин, що містять H₂S або CO₂. Швидке старіння, твердіння та втрата еластичності в умовах високих-температур. Недостатня стійкість до екструзії під над-високим тиском.

Низькі-затратні операції в неглибоких свердловинах з температурами нижче 120 градусів, без кислотної корозії та в умовах середнього--низького тиску.

 

EPDM забезпечує чудову водостійкість, стійкість до старіння та кислотно-лужну стійкість, що робить його кращим матеріалом для середньо{0}}температурного заводнення водою, кислотних операцій і свердловин для повторного закачування видобутої води.

Покращена стійкість до гідролізу, пари та стійкість до кислотної/основної корозії порівняно з NBR. Чудові властивості проти-старіння та озону. Хороша низько{4}}температурна в’язкість без окрихчення. Мінімальне здуття або деформація під час тривалого занурення у середовище-на водній основі.

Погана маслостійкість. Контакт із сирою-нафтою або конденсатом високої концентрації може спричинити набряк, розм’якшення та зниження міцності. Не підходить для чистих нафтових свердловин або умов із високим-вмістом-нафти. Слабкий опір проникненню газу під високим{6}}тиском.

Водо-операції в свердловинах середньої-глибини нижче 150 градусів, включаючи закачування води, повторне закачування видобутої води, кислотне очищення та закупорювання води.

 

HNBR – це оновлена ​​версія NBR, модифікована гідруванням для покращення молекулярної структури, усуваючи обмеження NBR щодо високих-температур і стійкості до корозії. Наразі це найбільш широко використовуваний-універсальний матеріал для свердловин середньої{3}}глибини та свердловин із високою-температурою/високим-тиском/кислинистою нафтою.

Успадковує чудову зносостійкість і оливостійкість від NBR, одночасно значно покращуючи стійкість до високих-температур, стійкість до сірки та корозії CO₂. Висока механічна міцність, чудова стійкість до екструзії, розриву та постійної деформації. Підходить для багаторазового схоплювання та тривалого -герметизування, термін служби значно перевищує NBR та EPDM.

Дані порівняльних випробувань показують, що в кислих умовах при 120 градусах проникнення та стійкість до старіння HNBR значно перевершують звичайні гумові матеріали.

Вища вартість, ніж NBR та EPDM. Не може витримувати над-високі температури або висококонцентровані сильні кислотні середовища.

Свердловини з високою-температурою (150 градусів -180 градусів), середнім{4}}–-високим тиском із слідами до помірного вмісту H₂S/CO₂. Підходить для складних операцій, таких як зональний розрив пласта, точне зональне видобуток і довготривале закупорювання водою.

 

Фторэластомер є найкращим-вибором гумових елементів пакерів, спеціально розроблених для екстремальних свердловинних умов. Це єдиний надійний варіант для над-глибоких свердловин із над-високими температурами та сильною корозією.

Максимальна стійкість до температури, тиску та корозії, сумісна практично з усіма жорсткими свердловинними середовищами. Стабільна молекулярна структура протистоїть розм'якшенню, розкладанню та старінню при високих температурах. Відмінна стійкість до екструзії, розриву та проникнення під високим тиском, що забезпечує тривалу-герметизацію в над-свердловинах.

Тетрапропілфторэластомер завдяки технології модифікації додатково оптимізує корозійну стійкість сірки та вуглецю, слугуючи спеціальним матеріалом для високо-температурних і високих{1}}сірчаних газових свердловин.

Надзвичайно висока вартість-у 10-100 разів вища за звичайний NBR. Вища твердість і, як правило, нижча-температурна в’язкість. Немає потреби для застосувань із низьким-тиском і нормальною температурою.

Ultra-high-temperature (>180 градусів), високий{1}}тиск, високий-сірчаний вміст, високий{3}}CO₂ глибокі та над-глибокі свердловини. Підходить для глибоких-розривів свердловин, закупорки газових свердловин і високотемпературних-тривалих операцій ізоляції.

 

Польові дослідження показують, що більшість несправностей гумових елементів виникають не через проблеми з якістю, а через помилки вибору. Необхідно уникати трьох частих помилок:

Незважаючи на невеликий розмір, гумовий елемент пакера є критично важливим компонентом для успішного ущільнення свердловини.

Не існує універсального гумового матеріалу-тільки оптимального вибору для кожного конкретного робочого стану. Завдяки точному відповідності трьох основних параметрів температури, тиску та середовища та виходу за рамки-підходів до вибору, пов’язаних із ціною або-єдиним-для-всіх, оператори можуть істотно зменшити кількість несправностей ущільнень, випадків роз’єднання та випадків застрягання труб, тим самим підвищуючи рівень успішності свердловинної роботи, знижуючи витрати на будівництво та подовжуючи термін служби колони. Для отримання більш детальної інформації, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з командою Vigor для отримання більш детальної інформації про продукт.