高圧高温（HPHT）井のケーシング ハンガーとチューブ ハンガーは、通常 20 年を超える耐用年数に耐える貯留流体を収容する必要がありますが、それらが依存するシール要素は 2 つの相反する要求に直面しています。エラストマーは微細な漏れ経路を閉じるために必要な適合性を提供しますが、金属構造は圧力下でコンポーネントの隙間が開いたときに押し出しに抵抗する必要があります。従来の O- リング設計は、坑井を停止し、圧力テストを行って生産に戻す際に、爆発的な減圧や押し出しによる損傷により故障することがよくあります。-これが、業界が単一の設計コンポーネント内で両方の動作を組み合わせたハイブリッド エラストマー-から-金属接合シールに徐々に移行している理由であり、金属エンド キャップ シールが最新の坑口ハードウェアの中心的なソリューションとなっている理由でもあります。
接着構造とはみ出し防止設計-
金属製エンド キャップ シールは、精密に成形されたエラストマー コアを耐食性金属製エンド キャップ上に加硫することによって製造されています。{0}{0}{1}そのため、組み立て時にキャップが相手側ハードウェアと確実に金属間干渉を確立しながら、エラストマーがシール力を提供します。{2}{3}井戸の圧力がシールに作用すると、エンドキャップがたわんで押出成形の隙間に適合し、エラストマー本体が隙間に押し込まれるのを防ぎます。設計段階で有限要素解析 (FEA) を適用してエラストマー体積全体の応力分布をマッピングし、最も高負荷の領域が圧力温度エンベロープ全体にわたってコンパウンドの許容限度内に留まるようにします。これは HPHT サービスで最大 20,000 psi まで検証されています。{6}
ケーシング ハンガーおよびチューブ ハンガー サービス用に特別に設計された金属製エンド キャップ
FEA-最適化された応力分布により、エラストマーの早期破損を防止
ガスサービスにおける耐爆発減圧性
急速ガス減圧（RGD）による損傷は、高圧でエラストマーに吸収されたガスが突然の圧力ブリード中に激しく膨張し、シール本体に膨れや亀裂が生じるときに発生します。{0}} NACE TM0297 や NORSOK M-710 などの試験手順で検証された RGD- 認定コンパウンドは、ガスの取り込みと亀裂の伝播を制限し、シールが圧力境界を失うことなく繰り返しのブローダウン サイクルに耐えられるようにします。認定試験は通常 150 度で行われます。この機能は、ガス井、ガスリフト完成品、および日常業務中に圧力が急速に放出されることが多い海底樹木にとって決定的です。サワーサービス用に選択されたコンパウンドは、文書化された硬度とアミン耐性をさらに実証し、硫化水素や酸性刺激流体にさらされた場合でも機械的特性を維持します。
API マテリアル クラス全体でのマテリアルの選択
シールコンパウンドと金属コンポーネントは、AA から HH までの API 6A 材料クラスに適合するように組み合わせられており、サービス条件の両方に対応します。腐食性の井戸では、金属製のエンド キャップは約 35 HRC に硬化された耐食性合金から製造され、塩水、二酸化炭素、H2S を含む流体中で強度を維持します-。エラストマー コアは、生成される流れとの化学的適合性を考慮して選択されます。この組み合わせにより、圧力境界を損なうことなく、1 つのシール形状をケーシング ヘッド、チューブ ヘッド、ゲート バルブ、噴出防止装置全体に適合させることができ、複数の坑口構成を運用するオペレーターの在庫管理と認定が簡素化されます。
圧力と温度のサイクルによる認定
金属製のエンド キャップ シールは、性能要件レベル 2 (PR-2) の圧力および温度サイクル テストを含む、API 6A 付録 F の性能テストを通じて認定されています。 PR-2 の被験者は、最小と最大の定格圧力および温度条件の間の繰り返しサイクルをシールし、設置、生産、シャットイン、再起動中に発生する負荷スペクトルをシミュレートします。-現場での実践では、これらのシールは、15,000 psi を超える密閉圧力と 350 度 F を超える温度の坑井に適用されます。この条件下では、エラストマーのみのシールが押し出されたり、早期に劣化したりする可能性があります。-また、接着構造により、エンド キャップが独立したバックアップ リングを必要とするのではなく、一体型のはみ出し防止コンポーネントとして機能するため、取り付けが簡素化されます。
接着シール技術のダウンホールへの応用
同じ接着シール技術は、地表坑口装置を超えて、パッカー、流量制御バルブ、地下安全バルブなどのダウンホール完成ツールにも拡張されています。シール スタックはツールの外径エンベロープに合わせたサイズになっており、溝の形状は予想される直径クリアランスとシール面の最悪の場合の位置ずれに合わせて調整されています。-金属キャップは継続的な抗押出サポートを提供するため、隙間が狭く、地層温度が 175 度に達する偏った坑井をツールが通って搬送される場合でも、シールは運転、設置、生産中に安定した状態を保ちます。-現場記録によると、接着シールアセンブリは、同等の使用において通常、従来のエラストマースタックよりも長持ちし、修理介入の頻度が減少します。
結論
坑井の完全性は最終的には、坑井の全寿命にわたって極度の圧力、温度、酸性流体を封じ込める可能性のあるシール要素にかかっています。接着された金属エンド キャップ シールは、金属の耐押出性とエラストマーの適合性を 1 つのコンポーネント内で実現し、地上およびダウンホールの両方のサービスで認められた業界標準に適合します。 China Vigor の設計されたシーリング ポートフォリオは、この設計哲学を坑口および完成品の製品ライン全体に適用しています。
詳細については、China Vigor（info@vigorpetroleum.com）にお問い合わせいただくか、+0086 29 81161513. までお電話ください。
