La selezione della giusta tenuta del supporto del casing è una parte importante della progettazione o della manutenzione di una testa pozzo per petrolio e gas. La tenuta deve mantenere l'integrità della pressione tra il casing e i componenti della testa pozzo, adattandosi alle dimensioni effettive, alle condizioni superficiali, alla pressione, alla temperatura e ai fluidi del pozzo coinvolti.

Una tenuta che corrisponde alla dimensione nominale del casing potrebbe non essere necessariamente la scelta giusta. Nella pratica, le dimensioni del casing, il gioco di tenuta, la finitura superficiale, la pressione, la temperatura e la compatibilità dell'elastomero influenzano tutti le prestazioni della tenuta.

Quindi, come si seleziona la giusta tenuta del supporto del casing per una testa pozzo per petrolio e gas?

Cosa deve fare una tenuta del supporto del casing?

Una tenuta del supporto del casing crea una barriera di pressione tra il casing e i componenti circostanti della testa pozzo. Il suo scopo principale è aiutare a isolare l'intercapedine del casing e impedire che pressione o fluidi del pozzo attraversino l'interfaccia di tenuta.

Il design esatto della tenuta dipende dalla configurazione della testa pozzo.FS Seals, P Seals, S Seals, tenute in elastomero e sistemi di tenuta metallici possono essere utilizzati in diverse configurazioni di supporto del casing o dei tubi.

Per questo motivo, la selezione di una tenuta del supporto del casing dovrebbe iniziare dall'apparecchiatura e dalla posizione di tenuta, invece di scegliere semplicemente una tenuta in base al nome o alla dimensione nominale.

1. Iniziare con le dimensioni del casing e della testa pozzo

Il primo passo consiste nell'identificare le dimensioni dell'apparecchiatura esistente.

Le informazioni importanti includono:

·Diametro esterno del casing

·Diametro interno ed esterno della tenuta

·Dimensioni della scanalatura della tenuta

·Gioco radiale

·Profondità e larghezza della scanalatura

·Tolleranze dimensionali del casing

·Dimensioni della tenuta esistente

Questi parametri determinano se la tenuta può ottenere un contatto sufficiente con il casing e l'alloggiamento della testa pozzo.

Per le applicazioni di sostituzione, affidarsi solo alla dimensione nominale del casing può essere rischioso. Un disegno o un campione della tenuta esistente fornisce informazioni molto più utili per confermare l'effettiva geometria di tenuta.

2. Considerare le condizioni della superficie del casing

Il casing non è sempre una superficie di tenuta ideale.

A seconda dell'apparecchiatura e delle condizioni di installazione, il casing può presentare:

·Finiture superficiali relativamente ruvide

·Variazioni dimensionali

·Sezioni non circolari

·Tolleranze geometriche maggiori

·Variazioni del gioco tra componenti accoppiati

Queste condizioni possono influenzare la capacità di un elastomero di mantenere un contatto costante con il casing.

Questo è uno dei motivi per cui alcuni design di tenute per supporto del casing sono sviluppati specificamente per applicazioni di testa pozzo che coinvolgono superfici del casing ruvide e tolleranze dimensionali o geometriche più ampie.

Ad esempio, le FS Seals sono progettate come tenute statiche per supporti del casing e dei tubi nelle teste pozzo e sono specificamente destinate ad adattarsi a superfici del casing ruvide e a giochi maggiori.

3. Verificare la pressione di esercizio

La pressione è un altro fattore importante nella selezione di una tenuta del supporto del casing.

Non guardare solo alla pressione nominale dell'attrezzatura. Considera le effettive condizioni di tenuta, tra cui:

·Pressione di esercizio normale

·Pressione differenziale massima

·Cicli di pressione

·Fluttuazioni di pressione

·Direzione della pressione

·Gioco attorno alla tenuta

Un'elevata pressione differenziale può aumentare il rischio di estrusione dell'elastomero, in particolare quando è presente un gioco maggiore tra le superfici di tenuta.

Per questo motivo, il design anti-estrusione della tenuta deve essere valutato insieme a pressione e gioco.

Le tenute FS Seals, ad esempio, utilizzano molle anti-estrusione integrate progettate per aiutare a proteggere l'elastomero nelle applicazioni ad alta pressione delle teste pozzo.

4. Abbinare il materiale della tenuta alla temperatura e ai fluidi del pozzo

Il materiale della tenuta deve essere selezionato in base all'ambiente operativo completo, non solo alla temperatura.

Le opzioni tipiche di elastomeri per la tenuta delle teste pozzo nel settore petrolifero e del gas includono:

NBR

Una scelta comune per applicazioni generali nel settore petrolifero e del gas in cui pressione, temperatura e condizioni del fluido rientrano nell'intervallo operativo idoneo.

HNBR

Spesso considerato per condizioni di temperatura, meccaniche e di servizio nei giacimenti petroliferi più impegnative.

FKM

Può essere preso in considerazione quando sono richieste prestazioni a temperature più elevate e resistenza chimica.

FFKM

Utilizzato per ambienti chimici e con temperature particolarmente impegnativi in cui è giustificato un elastomero ad alte prestazioni.

La scelta effettiva dipende da fattori quali:

·Temperatura di esercizio

·Composizione di petrolio e gas

·Esposizione all'acqua

·Esposizione a H₂S o CO₂

·Additivi chimici

·Pressione

·Durata di servizio richiesta

La compatibilità dei materiali deve pertanto essere valutata insieme alla geometria della tenuta.

5. Valutare il design anti-estrusione

Una tenuta per sospensore di rivestimento operante ad alta pressione necessita di una sufficiente resistenza all'estrusione.

Quando la pressione differenziale agisce su un elastomero, il materiale può essere spinto verso il gioco tra i componenti accoppiati. Se il gioco è sufficientemente ampio, cicli di pressione ripetuti possono infine danneggiare la tenuta.

A seconda del design della tenuta, la protezione anti-estrusione può derivare da:

·Molle integrate

·Anelli di supporto

·Strutture di tenuta rinforzate

·Componenti di supporto metallici

Ad esempio, la tenuta FS Seal utilizza molle integrate come elementi anti-estrusione. Una P Seal, d'altra parte, può utilizzare anelli di supporto per sostenere l'elastomero sotto pressione. Il design P Seal di JST utilizza anelli di supporto disponibili in acciaio inossidabile a maglia o acciaio al carbonio massiccio.

La configurazione appropriata dipende dal design della testa pozzo, dal gioco, dalla pressione e dai requisiti di tenuta.

6. Scegliere il design della tenuta in base alla configurazione della testa pozzo

Non esiste una tenuta universale per sospensori di casing adatta a ogni testa pozzo.

È possibile selezionare design diversi in base alla configurazione dell'attrezzatura.

FS Seal

Una FS Seal è una tenuta statica energizzata a molla sviluppata per applicazioni con sospensori di casing e tubi. Il suo design è particolarmente adatto per assiemi testa pozzo in cui è necessario compensare superfici del casing ruvide, giochi maggiori o tolleranze dimensionali e geometriche più ampie.

P Seal

Una P Seal utilizza un elemento di tenuta in elastomero con anelli di supporto anti-estrusione. Nel design di JST, la tenuta viene energizzata tramite sigillante iniettato e viene utilizzata nell'area di tenuta inferiore delle bobine di casing o delle teste tubo.

Può essere presa in considerazione quando l'attrezzatura richiede una soluzione di tenuta energizzata con sigillante e supporto anti-estrusione.

S Seal e altri design

Altri design di tenute per sospensori di casing o tubi possono essere utilizzati anche in base alla configurazione dell'attrezzatura originale.

Il punto importante è che un profilo di tenuta non deve essere sostituito con un altro semplicemente perché le dimensioni sembrano simili.

La scanalatura, la compressione, il gioco, la direzione della pressione e il meccanismo di energizzazione devono essere tutti compatibili con l'attrezzatura.

7. Considerare il metodo di installazione

I requisiti di installazione possono influenzare anche la scelta della tenuta.

Prima di scegliere una sostituzione, determinare:

·Come viene installata la tenuta

·Se la tenuta richiede l'iniezione di sigillante

·Se i componenti di supporto sono separati o integrati

·Se il casing viene inserito attraverso la tenuta

·Se sono richiesti utensili di installazione speciali

·Se la tenuta può essere sostituita senza modifiche importanti all'attrezzatura

Ad esempio, i design FS Seal possono utilizzare una struttura anti-estrusione integrata, evitando componenti anti-estrusione separati durante l'installazione. Le fonti del settore descrivono inoltre le FS Seal come design monopezzo che non richiedono operazioni di bloccaggio successive all'installazione.

Questo può essere un aspetto importante quando si sostituisce una tenuta esistente sul campo.

8. Quando è necessario considerare una tenuta personalizzata per sospensori di casing?

Una tenuta standard può essere sufficiente quando l'attrezzatura segue una configurazione consolidata e le condizioni operative rientrano nell'intervallo di progettazione.

Una tenuta personalizzata per sospensori di casing può essere da prendere in considerazione quando:

·Le dimensioni del casing non sono standard

·La tenuta esistente è obsoleta

·La tenuta originale non è più disponibile

·Le dimensioni della scanalatura sono insolite

·La superficie del casing è particolarmente ruvida

·Il gioco è maggiore del previsto

·I requisiti di pressione o temperatura sono impegnativi

·È richiesto uno specifico composto di elastomero

·La tenuta esistente ha subito perdite o estrusione

Per queste applicazioni, la personalizzazione non significa necessariamente creare un profilo di tenuta completamente nuovo. Può comportare la selezione delle dimensioni appropriate, dell'elastomero, della configurazione della molla o del supporto e della geometria di tenuta per l'attrezzatura.

Quali informazioni sono necessarie per selezionare una tenuta per sospensori di casing?

Quando si contatta un produttore di tenute, sono utili le seguenti informazioni:

Informazioni sull'attrezzatura

·Testa del casing o testa tubo

·Tipo di sospensore del rivestimento

·Modello della testa pozzo o OEM

·Posizione di tenuta

Informazioni dimensionali

·Diametro esterno del rivestimento

·Diametro interno/esterno della tenuta

·Dimensioni della scanalatura

·Gioco

·Disegno della tenuta esistente o campione

Condizioni operative

·Pressione di esercizio

·Pressione massima

·Temperatura di esercizio

·Cicli di pressione

Fluidi

·Olio

·Gas

·Acqua

·Esposizione a H₂S / CO₂

·Altri prodotti chimici

Problemi esistenti

·Perdita

·Estrusione

·Danno alla tenuta

·Installazione difficoltosa

·Durata di servizio ridotta

Un disegno della tenuta o un campione fisico è particolarmente utile per lo sviluppo personalizzato, perché consente al produttore di valutare la geometria di tenuta originale anziché fare supposizioni sulla base delle dimensioni nominali del rivestimento.

Lista di controllo per la selezione della tenuta del sospensore del rivestimento

Prima di ordinare una tenuta, verificare questi parametri chiave:

Conclusione

La selezione della corretta tenuta per il gancio di sospensione della tubazione di rivestimento di un pozzo di petrolio e gas richiede più che l'abbinamento della tenuta alla dimensione nominale della tubazione di rivestimento.

I fattori più importanti sono la posizione di tenuta, le dimensioni della tubazione di rivestimento, le condizioni della superficie, il gioco, la pressione, la temperatura, i fluidi del pozzo, la compatibilità dei materiali e il design antiestrusione.

Per applicazioni su teste pozzo che coinvolgono superfici della tubazione di rivestimento ruvide o tolleranze dimensionali maggiori, design come FS Seals possono offrire vantaggi. Altre configurazioni possono richiedere P Seals, S Seals o diverse tecnologie di tenuta a seconda del design dell'attrezzatura.

L'approccio più sicuro consiste nel selezionare la tenuta in base alla configurazione originale della testa pozzo e alle condizioni operative effettive, anziché presumere che una tenuta dall'aspetto simile fornisca le stesse prestazioni.

Se l'applicazione coinvolge dimensioni non standard o un problema di tenuta esistente, fornire un disegno o un campione della tenuta insieme a informazioni su pressione, temperatura, fluidi e tubazione di rivestimento offre al produttore della tenuta il miglior punto di partenza per sviluppare una soluzione adatta.