Uma solução de vedação falha silenciosamente e, quando isso acontece, as consequências vão desde a perda de produção até a perda total do controle do poço. As vedações de fundo de poço são expostas simultaneamente a sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono, metano, salmoura concentrada, lama de perfuração e fluidos de completação, ao mesmo tempo em que mantêm pressão diferencial através de um pequeno corpo de elastômero em temperaturas que rotineiramente excedem 200 graus. Selecionar o composto errado, mesmo para um desses agentes, produz falha prematura medida em semanas, em vez de anos. É por isso que as soluções de vedação modernas são definidas menos por um único tipo de polímero e mais pela engenharia química inserida no composto, pela rede de ligações cruzadas que o mantém unido e pelos dados de qualificação que comprovam que ele sobrevive ao serviço pretendido.
Química da Hidrogenação e Resistência ao H2S
A espinha dorsal do desempenho de vedação-de faixa média é a borracha de nitrila butadieno hidrogenada, produzida pela saturação de mais de 95% das ligações duplas no polímero de nitrila original. Como o sulfeto de hidrogênio ataca preferencialmente as ligações de carbono - insaturadas, esta etapa de hidrogenação remove o ponto fraco químico primário enquanto retém o conteúdo de acrilonitrila, normalmente de 36 a 44 por cento, que fornece resistência ao óleo e resistência mecânica. Os testes de laboratório seguindo a NACE TM0187 mostram que os compostos hidrogenados retêm mais de 80% da resistência à tração original após 168 horas de exposição ao hidrocarboneto saturado com H2S-em temperatura elevada, um nível de retenção que os materiais nitrílicos padrão não conseguem atingir.
A hidrogenação elimina os locais-de ligação dupla visados pelo ataque de sulfeto
O nível de acrilonitrila equilibra a resistência ao inchaço do óleo com a flexibilidade-de baixas temperaturas
Descompressão Rápida de Gás e Limitações de FKM
O ciclo de pressão é tão perigoso para as vedações quanto o ataque químico. Quando o gás se dissolve em um elastômero sob alta pressão e o poço é sangrado rapidamente, o gás absorvido se expande dentro da matriz de borracha, formando bolhas e rachaduras internas que destroem o limite de pressão. Os compostos de fluoroelastômero, embora quimicamente inertes, são particularmente vulneráveis a esses rápidos danos por descompressão de gás em serviços de gás, razão pela qual os programas de qualificação para poços de gás agora exigem testes RGD documentados em repetidos ciclos de purga. Os graus anti{3}}descompressão incorporam sistemas de reticulação modificados e pacotes de preenchimento que suprimem a propagação de trincas quando a pressão é liberada repentinamente.
Compostos qualificados-RGD sobrevivem a repetidos desligamentos de emergência e eventos de purga
Protocolos de teste simulam taxas de-vazamento-do pior caso antes que o selo entre em serviço
Compostos-de serviços extremos para poços Ultra{1}}HPHT
No topo do envelope de desempenho, o perfluoroelastômero e materiais relacionados com alto-flúor estendem a capacidade de vedação além de 232 graus com classificações de pressão diferencial acima de 138 MPa, e classes especializadas toleram concentrações de sulfeto de hidrogênio acima de 20%. Esses compostos são reservados para poços de ultra-alta-pressão e alta-temperatura, onde uma falha na vedação é catastrófica, e são frequentemente combinados com componentes de metal de reserva que evitam a extrusão à medida que a dureza do elastômero diminui em temperaturas elevadas. O custo destes materiais justifica-se pela segurança que trazem aos acabamentos mais exigentes.
As classes de perfluoroelastômero sustentam a integridade da vedação acima de 232 graus
Os anéis de apoio metálicos suportam cargas de extrusão à medida que o elastômero amolece em serviço
Vedação-específica da aplicação em equipamentos de controle de poço
Os requisitos de vedação diferem bastante de acordo com o tipo de equipamento, e a seleção correta depende do ciclo de trabalho real, e não de uma única classificação de temperatura. Os elementos de vedação do preventor de explosão devem fechar o poço dentro de segundos após um kick e manter a pressão total do poço até que o kick seja distribuído, mas eles operam a uma temperatura comparativamente modesta em um ambiente próximo-da água do mar. Os elementos obturadores, por outro lado, devem manter o isolamento anular durante anos contra fluidos produzidos em condições de fundo de poço, exigindo um equilíbrio diferente de resistência ao inchamento, resistência à extrusão e compatibilidade química. A combinação da química do composto com a aplicação específica prolonga a vida útil e reduz o número de intervenções ao longo da vida útil do poço.
Os elementos do BOP priorizam o fechamento rápido e a retenção de pressão em vez da tolerância a temperaturas extremas
Os elementos do empacotador priorizam a estabilidade química-de longo prazo sob exposição a-fluidos produzidos
Conclusão
Soluções confiáveis de vedação de fundo de poço são o produto da ciência de materiais deliberada: química de hidrogenação para serviços ácidos, sistemas de reticulação anti{0}}descompressiva para poços de gás e compostos de alto-flúor para ambientes ultra-HPHT. A China Vigor oferece um portfólio completo de vedações que abrange O-rings, elementos de packer e vedações de controle de poço, com compostos qualificados de acordo com os padrões internacionais que regem serviços severos em campos petrolíferos. Projetar a vedação do poço, e não o contrário, é o que mantém o limite de pressão intacto durante a vida útil do ativo.
Para obter mais informações, entre em contato com a China Vigor em info@vigorpetroleum.com ou ligue para +0086 29 81161513.
