Análisis de fallas del barril de caucho del empacador de compresión.
El barril de goma del Packer está completamente sumergido en aceite y funciona bajo tierra. Las moléculas de disolvente penetran en la red reticulada de la junta de goma y provocan su hinchazón. La densidad de la cadena de la red del sistema disminuye, la distancia promedio entre terminales aumenta y el módulo disminuye, como se muestra en la siguiente figura. Descripción de ejemplo;
El proceso de hinchamiento de las juntas de caucho reticuladas consta de dos partes: por un lado, el disolvente intenta penetrar en la junta de caucho para provocar que se hinche su volumen; por otro lado, la expansión del volumen del sello de goma hace que las cadenas moleculares de la red se extiendan hacia el espacio tridimensional, provocando que la red molecular se expanda. Produce contracción elástica bajo tensión, intentando encoger la red molecular.
Cuando estas dos tendencias opuestas se anulan entre sí, se alcanza el equilibrio de hinchamiento, el módulo elástico del cilindro de caucho del empacador disminuye y la tensión de compresión permanece sin cambios, lo que resulta en una disminución en el rendimiento del sellado. El aumento de temperatura acelera el fallo del sellado del cilindro de goma.
- Otras razones son las siguientes (relajación por estrés, envejecimiento térmico por oxígeno)
- Razón 1: relajación del estrés
- Bajo la fuerza de compresión axial del cartucho de caucho, la superficie de trabajo del cartucho de caucho está completamente en contacto con la pared de la carcasa y la compresión axial alcanza el valor máximo. Bajo la acción de una fuerza externa, los segmentos de la cadena de polímero se ven obligados a estirarse en la dirección de la fuerza externa, generando así tensión interna para competir con la fuerza externa. Sin embargo, la conformación molecular se ajusta mediante el movimiento térmico de los segmentos de la cadena, de modo que los puntos de entrelazamiento se dispersan, las cadenas moleculares producen un deslizamiento relativo y regresan gradualmente a su estado rizado original, la tensión interna se elimina gradualmente y la externa. La fuerza que lo equilibra, por supuesto, también se atenúa gradualmente para mantener La molécula completa del polímero reticulado de deformación constante no puede producir un movimiento de desplazamiento del centro de masa, por lo que la tensión solo puede relajarse hasta el valor de equilibrio, lo que resulta en una disminución del módulo elástico. del cilindro del sellador del empacador, lo que resulta en una falla del sello.
- Razón 2: Fallo del sello causado por el envejecimiento térmico del oxígeno
Los sellos de empaque más comunes utilizados en los campos petroleros son los sellos de caucho de nitrilo con excelente resistencia al aceite. El proceso de envejecimiento térmico con oxígeno del caucho de nitrilo se muestra en la siguiente figura.
Aunque el caucho de nitrilo tiene buena resistencia al aceite, el hidrógeno alfa de la cadena molecular del caucho de nitrilo reacciona con el oxígeno a una determinada temperatura para formar un intermedio inestable, que se descompone en dos segmentos con un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo. El rendimiento del caucho de nitrilo cambia correspondientemente con el cambio de estructura durante el proceso de envejecimiento térmico con oxígeno. La resistencia a la tracción y la resistencia al alargamiento disminuyen con el proceso de envejecimiento térmico con oxígeno, lo que provoca una falla en el sellado del sello del obturador.