Требования к материалу
Для гидроразрыва пласта в уплотнительных манжетах пакеров применяются эластомерные материалы. Но с использованием новых технологий бурения и интенсификации добычи нефти, к ним начали предъявлять повышенные требования: теплостойкость до +125° C, устойчивость к агрессивным воздействиям — содержание сероводорода до 6% и эксплуатация при постоянном рабочем давлении до 70 МПа. Это значит, что традиционные эластомерные композиции и технологии их переработки не всегда актуальны в производстве таких изделий.
Разработка эластомерных композиций
Для изготовления пакерных уплотнений компания «РЕАМ-РТИ» разработала особые композиции. Специфика условий эксплуатации изделий учтена:
- Предприятие подобрало базовые полимеры — каучуки специального назначения.
- Вулканизующая система обеспечивает термостойкость.
- Противостарительная группа ингибирует термическое и химическое старение.
- Наполнение-усиление гарантирует прочные эластичные свойства и устойчивость к взрывной декомпрессии.
Результат— две марки эластомерного материала с твердостью 70 ед. по Шор А – РС- 26ч-70 и с твердостью 90 ед. по Шор А – РС-26ч-90.
Технология производства эластомерных пакерных уплотнений
Технология «РЕАМ-РТИ» основана на методе прямого прессования. Цель - достижение равномодульности по объему изделия. Масса заготовки учтена с точностью ± 0,1 г.
Чтобы исключить неоднородный объем продукта по физико-механическим свойствам, заготовка предварительно прогревается в камере со сверхчастотным обогревом. В отличие от продукта из заготовки, прогретой в воздушной среде, твердость этой имеет незначительное отклонение по объему ±1 ед. Шор А.
Изменение твердости по объему эластомерного пакерного элемента в зависимости от способа прогрева заготовки
Вулканизационное формование осуществляется в современных вакуумных прессах. Конечный продукт получается без пор, пузырей и воздушных полостей. Что говорит об исключении концентратов напряжений и износостойкости изделия.
Эластичные свойства пакерных элементов
Эластомерные пакерные элементы должны сохранять эластичные свойства после снятия нагрузки, то есть меньше накапливать остаточную деформацию. В испытательно-технологической лаборатории «РЕАМ-РТИ» этот показатель определяют на готовом изделии с помощью специального стенда. На основе испытаний можно сказать, что эластомерные пакерные элементы из композиций РС- 26ч-70 и РС-26ч-90 полностью отвечают критериям пригодности по показателю относительно-остаточной деформации сжатия.
Таблица результатов испытаний эластомерного пакера
Таким образом, чтобы получить износостойкое изделие, которое будет долго эксплуатироваться в пакерном оборудовании, необходимы:
- эластомерные композиции РС-26ч-70 и РС-26ч-90
- особые технологические процессы их производства
- современные методы контроля продукции
Сейчас в нефтедобывающей промышленности необходимы пакерные элементы с более высокой теплостойкостью. Компания «РЕАМ-РТИ» уже разработала под эту потребность эластомерные композиции с теплостойкостью до + 150° С.
Устойчивость манжетов к высокому давлению
Для некоторых работ требуются манжеты, которые переносят высокое давление. Например, для гидроразрыва пласта или разделения сред. Специалисты «РЕАМ-РТИ» реализовали извлекаемые манжеты с конструкцией типа Cups, которые можно вынуть после эксплуатации. Под давлением они переходят в рабочее положение. Пока данные конструкции выдерживают перепад в 50 МПа, но в будущем это не предельный показатель.
Причина износа манжетов в таких агрессивных условиях — экструзия эластомера. Компания разработала конструкцию, которая решает эту задачу с помощью использования антиэкструзионных элементов. Антиэкструзионный протектор выполнен на основе изделий из универсального проволочно-проницаемого материала. В итоге манжета устойчива перепадам давления в 120 МПа.
Манжеты пакерных систем «РЕАМ-РТИ»: виды, описание
Манжеты пакеров для гидроразрыва пласта
Продукция производится из резиновых смесей, в основе NBR, FKM, HNBR, TFE/P. Данные манжеты используют в уплотнительных узлах оборудования для:
- тампонажных работ
- опрессовки обсадных колонн
- гидроразрыва пласта
- определения негерметичности
- других операций на скважинах
Уплотнения монолитны и имеют высокие показатели эксплуатационных свойств: износостойкость, сопротивляемость агрессивным средам (кислотам и щелочам) и повышенным температурам.
Для применения манжетов необходимо учесть ряд особых условий: рабочее давление до 70 МПа, температура эксплуатации до +200ºС, смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа, минеральные и полусинтетические масла.
Манжеты типа Cups для одновременно-раздельной эксплуатации, разделителей и скважинных фильтрующих систем
Чашечные уплотнения производят из авторских, резиновых смесей на основе NBR, HNBR, FKM. Они отличаются низким коэффициентом сухого трения, высоким качеством и обеспечивают стойкость к агрессивному воздействию и кислотам.
Антифрикционные свойства позволяют манжетам сохранять целостность при спуске оборудования до рабочей глубины.
Уплотнения имеют определенные условия применения:
- рабочее давление до 35 МПа
- температура эксплуатации до +200 ºС
- смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа, минеральные и полусинтетические масла
Новые уплотнения, рассчитанные на высокое давление до 70 МПа
Чашечные уплотнения типа Cups
Изготавливаются из резиновых смесей с низким коэффициентом сухого трения на основе NBR, HNBR, FKM. Данные уплотнения применяются для оснащения селективного пакера и гидроразрыва пласта.
Преимущества уплотнений типа Cups:
Благодаря армированной конструкции на основе проволочного проницаемого материала чашечные манжеты выдерживают многократное использование и сохраняют уплотняющие свойства.
Авторские резиновые смеси обеспечивают стойкость к агрессивным воздействиям, кислотам и щелочам.
Антифрикционные свойства сохраняют целостность манжеты при спуске оборудования до рабочей глубины.
Эксплуатационные характеристики:
- дифференциальное давление среды до 70 МПа
- температура эксплуатации до +200 ºС
- стойкость к содержанию щелочей до 25%
- стойкость к содержанию H2S до 25%
- стойкость к взрывной декомпрессии
Чашечные уплотнения нового типа прошли испытания в производственных условиях и признаны герметичными.
- Среда испытаний: ПМС-100
- Внутренний диаметр колонны 99 мм
- Шаг набора давления 5 МПа – 30 с. При достижении 70МПа выдержка 5 мин
- Количество циклов набора давления - 30
Манжета межинтервального пакера для гидроразрыва пласта в открытом стволе
Проектирование новых типоразмеров РТИ требует проверки изделия на работоспособность на стенде в составе узла. Обычно для этого изготавливается оснастка, что влечет за собой большие материальные и временные затраты. Компания освоила альтернативный способ изготовления массивных изделий из неформовых заготовок методом точения. Эксплуатационные характеристики продукта соответствуют заявленным. При этом достигается значительная экономия средств заказчика.
- Габаритные размеры изделия до 500 мм.
- Температура до 120 ºС.
- Дифференциальное давление среды 70МПа.
- Внутренний диаметр обсадной колонны 215,9 – 240 мм.
Фиксатор манжеты межинтервального пакера
Армированная конструкция на основе проволочного проницаемого материала изготавливается из авторской резиновой смеси на основе HNBR-90. Фиксатор выполняет роль антиэкструзионного кольца и защищает внутренний элемент, который обеспечивает основную герметизацию эксплуатационной колонны.
- Дифференциальное давление среды 70МПа.
- Температура 110 ºС.
- Уплотняемый диаметр колонны 178 мм.
- Перекрываемый зазор до 9 мм на каждую сторону
Армированное уплотнение стингера для пакер-подвески
Предназначено для герметичной стыковки пусковой воронки НКТ и пакер-подвески для герметизации затрубного пространства в хвостовике нефтяных и газовых скважин. Рассчитано на давление до 70МПа. Изготавливается с использованием авторских резиновых смесей:
- на основе HNBR до 170 ºС
- на основе AFLAS ® до 200 ºС
“РЕАМ-РТИ” - это инновационная инжиниринговая компания, которая занимается внедрением сложных импортозамещающих эластомерных изделий с высокими эксплуатационными свойствами для нефтегазового оборудования. Ознакомиться с пакерными манжетами и другой продукцией ООО “РЕАМ-РТИ” можно в каталоге. Для заказа или дополнительной информации оставьте заявку на сайте компании.
