PEEK sandariklių taikymas naftos ir dujų gamybos įrangoje

Sunkioje naftos ir dujų gamybos srityje sandėliavimo detalių medžiagų pasirinkimas visada yra sudėtingas uždavinys. PEEK sandėliavimo elementas tapo vienu patikimiausių inžinierių sprendimų, kuriems reikia nuoseklaus veikimo esant ekstremaliai aukštai temperatūrai, dideliam slėgiui ir agresyvioms cheminiams medžiagoms. PEEK (polieterio eterio ketonas) yra aukštos kokybės termoplastinė medžiaga, sujungianti mechaninį atsparumą su puikiu cheminio atsparumo lygiu, todėl PEEK sandėliavimo elementas yra idealus sprendimas daugelyje naftos ir dujų gamybos etapų.

Nuo šulinio galvutės surinkimų ir požeminės įrangos įrankių iki paviršiaus perdirbimo vienetų ir vamzdynų valdymo vožtuvų PEEK sandarinimo elementai naudojami visur, kur standartiniai elastomeriniai ar metaliniai sandarinimo elementai nepasiekia reikiamų charakteristikų. Vis didesnis PEEK sandarinimo elementų technologijos naudojimas naftos ir dujų įrangoje atspindi platesnį pramonės poslinkį link medžiagų, kurios padidina eksploatacijos trukmę, sumažina neplanuotą simplytą darbo nutraukimą ir atlaiko sąlygas, kurios įprastas sandarinimo medžiagas suardo per kelias savaites.

Pagrindinės savybės, dėl kurių PEEK sandarinimo elementai tinka naftos ir dujų pramonei

PEEK sandarinimo elementų šiluminė ir cheminė atsparumas

PEEK sandėliavimo žiedas yra įvertintas nuolatiniam naudojimui iki apytiksliai 260 laipsnių Celsijaus temperatūroje, trumpalaikiams temperatūros viršijimams – net už šio diapazono ribų. Naftos ir dujų gamybos aplinkoje technologiniai skysčiai, tokie kaip neperdirbta nafta, sieros vandenilį turintis rūgštusis dujų mišinys, anglies dioksidas, gręžimo skystis ir hidrauliniai skysčiai, sukuria chemiškai agresyvią aplinką. PEEK sandėliavimo žiedas atsparus suskylėjimui, kai veikiamas angliavandenilių, garų, daugumos rūgščių ir įvairių pramoninių tirpiklių. Šis cheminis inertumas reiškia, kad PEEK sandėliavimo žiedas ilgą laiką išlaiko savo matmeninę vientisumą ir sandarinimo jėgą, skirtingai nuo nitrilo arba EPDM elastomerų, kurie panašiomis sąlygomis gali paburti, įtrūkti ar sukietėti.

Mechaninis stiprumas ir slėgio veikimo charakteristikos

PEEK sandėliavimo tarpinė nėra paprastas chemiškai atsparus komponentas. Ji taip pat pasižymi išskliaustinai dideliu tempiamuoju stipriu ir mažu sukrypimu veikiant ilgalaikėms mechaninėms apkrovoms. Žemėje esančiose aplikacijose slėgio skirtumai gali viršyti keletą tūkstančių PSI, o PEEK sandėliavimo tarpinė turi išlaikyti savo formą ir sandarinimo kontaktą šiomis jėgomis, neįsiskverbdama į tarpus. PEEK pusiau kristalinė struktūra suteikia PEEK sandėliavimo tarpinei standumą, kuris leidžia palaikyti tikslų matmenų nuoseklumą tiksliai apdirbtoje korpuso dalyje. Kai PEEK sandėliavimo tarpinė yra sustiprinta anglies ar stiklo pluoštu, ji pasiekia dar didesnį kietumą ir matmeninę stabilumą, todėl tinka labiausiai mechaninių apkrovų reikalaujančioms naftos ir dujų gamybos įrangos konfigūracijoms.

Pagrindinės PEEK sandėliavimo tarpinės taikymo sritys gamybos įrangoje

Žemėje esančios įrangos ir šulinio galvutės taikymo sritys

PEEK sandėlis plačiai naudojamas gręžimo įrangos požeminėse sąlygose, gręžiant matuojančiuose prietaisuose ir baigiamosiose įrangose. Šie įrenginiai veikia didelėmis gręžimo skylės slėgio ir temperatūros sąlygomis, kurios cikliškai kinta veikimo metu. PEEK sandėlis užtikrina nuolatinę izoliaciją tarp skysčių srautų daugiaportėse vožtuvų korpusuose, sandarinimo įtaisuose ir registravimo prietaisuose. Šulinio galvutėje PEEK sandėlis naudojamas uždarymo vožtuvuose, reguliavimo vožtuvuose ir Kalėdų eglutės (Christmas tree) surinkimuose, kur yra ypatingai svarbi technologinio skysčio laikymo ir slėgio vientisumo išlaikymo funkcija. Kadangi PEEK sandėlis neabsorbuoja drėgmės ir nesipletė, susilietęs su druskingu vandeniu ar formacijų vandeniu, jis ilgesnį laiką išlaiko projektuotą kontaktinį slėgį nei elastomeriniai alternatyvūs sprendimai šiose aplikacijose.

Paviršiaus apdirbimas ir dujotiekio įranga

Virš šulinio galvutės PEEK sandarinis žiedas toliau atlieka svarbią funkciją paviršinėje naftos ir dujų gamybos įrangoje. Skirstymo talpos, šilumos mainų įrenginiai, dujų suspaudimo įrenginiai ir chemikalų injekcijos siurbliai visi remiasi sandarinėmis detalėmis, kurios gali atlaikyti technologinio proceso kintamumą. PEEK sandarinis žiedas naudojamas siurblių velenų sandarinimuose, vožtuvų stiebų pakingo žieduose ir besisukančios įrangos papildomuose sandarinimuose, kur reikalinga ne tik cheminė suderinamybė, bet ir didelis atsparumas ausimuisi. Vamzdynų taikymuose PEEK sandarinis žiedas tarnauja kaip papildomas ar pagrindinis sandarinis žiedas rutuliniuose vožtuvuose ir vamzdynų valymo įrenginiuose, kur dėl kietųjų dalelių, esančių sraute, minkštesnių polimerinių sandariklių paviršius greitai susidėvi. Mažas trinties koeficientas ir didelis kietumas daro PEEK sandarinį žiedą ypač tinkamu dinaminiam sandarinimui paviršinėje įrangoje.

PEEK sandarinio žiedo parinkimo rekomendacijos naftos ir dujų įrangos projektuotojams

Pasirinkimas tarp nepripildytų ir pripildytų PEEK sandarinio žiedo rūšių

Nurodant PEEK sandarinimo ratuką naudojimui naftos ir dujų pramonėje, pirmasis sprendimas – ar naudoti nepildytą arba pildytą medžiagą. Nepildytos PEEK sandarinimo medžiagos užtikrina platesnį cheminių medžiagų suderinamumą ir yra pageidautina pasirinkti, kai sandarinimo aplinka apima agresyvias chemines medžiagas, kurios gali reaguoti su pluoštiniais stiprintojais. Anglies pildytos PEEK sandarinimo medžiagos žymiai pagerina dilumo atsparumą ir šiluminį laidumą, todėl jos ypač tinka taikymams, kai judamojo veikimo metu sandarinimo paviršiuje susidaro trinties šiluma. Stiklo pildytos PEEK sandarinimo medžiagos suteikia gerą standumo ir smūgio atsparumo pusiausvyrą, todėl jos tinkamos statiniam sandarinimui aukšto slėgio voztuvų surinkimuose. Konkrečios skysčio sudėties, veikimo slėgio, temperatūros režimo bei to, ar sandarinimo ratukas yra statinis ar judamasis, supratimas nulemia, kuri PEEK sandarinimo medžiaga užtikrins ilgiausią patikimą eksploatacijos trukmę.

PEEK sandarinimo ratuko matmenys ir montavimo sąlygos

PEEK sandėliavimo žiedas paprastai apdirbamas iš strypų ar vamzdžių, kad būtų pasiektos tikslūs nuokrypiai. Kadangi PEEK yra kietesnis nei elastomerai, griovelių geometrija ir korpuso pritaikymas turi būti atidžiai suprojektuoti, kad būtų pasiektas tinkamas suspaudimas arba įsiterpimas, reikalingas veiksmingam sandarinimui. Nepakankamai suspaustas PEEK sandėliavimo žiedas leis prasiskverbti; perdaug suspaustas gali sutrūkti ar sukelti per didelį įtempimą sujungiamajame įrenginyje. Inžinieriai taip pat turėtų atsižvelgti į PEEK santykinai mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, projektuodami sistemas, kuriose temperatūros svyravimai yra reikšmingi. Tinkama montavimo sukimo momentas, sujungiamųjų detalių paviršiaus šlifavimas ir PEEK sandėliavimo žiedo kontaktinės srities tepimas visi padeda pasiekti tikėtiną našumą ir tarnavimo trukmę naftos ir dujų gamybos įrangoje.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kokiam temperatūrų diapazonui gali atlaikyti PEEK sandėliavimo žiedas naftos ir dujų pramonėje?

PEEK sandėliavimo tarpinė gali veikti nuolatiniuose temperatūros režimuose iki apytiksliai 260 laipsnių Celsijaus. Trumpalaikiuose ekstremaliuose sąlygų pokyčiuose, būdinguose gręžtiniams aplinkos sąlygoms, PEEK sandėliavimo tarpinė gali trumpam išlaikyti temperatūrą už šio diapazono ribų be nuolatinės struktūrinės žalos, tačiau ilgalaikis ekstremaliomis temperatūromis veikimas visada turi būti patvirtintas su sandėliavimo tarpinės gamintoju, atsižvelgiant į konkrečią medžiagos rūšį ir taikymo sritį.

Ar PEEK sandėliavimo tarpinė suderinama su rūgštinio dujų aplinka, kurioje yra vandenilio sulfido?

Taip, PEEK sandėliavimo tarpinė gerai atspari vandenilio sulfidui ir anglies dioxidui, su kuriais dažnai susiduria rūgštinio dujų gamyboje. Skirtingai nuo kai kurių elastomerų, kurie gali sprogti dėl staigaus slėgio sumažėjimo arba cheminių pažeidimų aukštos koncentracijos H2S aplinkoje, PEEK sandėliavimo tarpinė išlaiko savo struktūrinę vientisumą. Labai koncentruotoms rūgštinio dujų aplikacijoms rekomenduojama pasirinkti tinkamą PEEK sandėliavimo tarpinės rūšį ir prieš pilną naudojimą patikrinti suderinamumą panardinimo bandymais.

Kaip PEEK sandarinimo žiedas lyginamas su elastomeriniu sandarinimo žiedu aukšto slėgio požeminiuose taikymuose?

PEEK sandarinimo žiedas užtikrina pranašesnę matmenų stabilumą, mažesnį sukrypimą ir geresnę atsparumą išstumimui esant aukštam slėgiui lyginant su standartiniais elastomeriniais sandarinimo žiedais. Kai elastomeriniai sandarinimo žiedai remiasi tamprumu, kad prisitaikytų prie susijungiančių paviršių, PEEK sandarinimo žiedas remiasi tikslia apdirbimo technologija ir kontroliuojamu įtempimu. Aukšto slėgio požeminiuose įrenginiuose, kur slėgis gali viršyti kelių tūkstančių PSI, PEEK sandarinimo žiedas yra mažiau linkęs išstumti, todėl jis yra pageidautinas pasirinkimas ilgalaikėms gręžimo skylės operacijoms, kai įsikišti yra brangu ir sudėtinga.