Analisi dei guasti del cilindro in gomma del packer a compressione
Il barile in gomma dell'imballatore è completamente immerso nell'olio e funziona sottoterra. Le molecole del solvente entrano nella rete reticolata della guarnizione in gomma, provocandone il rigonfiamento. La densità della catena della rete del sistema diminuisce, la distanza media dei terminali aumenta e il modulo diminuisce, come mostrato nella figura seguente. Descrizione di esempio;
Il processo di rigonfiamento delle guarnizioni in gomma reticolata prevede due parti: da un lato, il solvente tenta di penetrare nella guarnizione in gomma provocandone il rigonfiamento di volume; d'altra parte, l'espansione del volume della guarnizione in gomma fa sì che le catene molecolari della rete si estendano nello spazio tridimensionale, provocando l'espansione della rete molecolare. Produce una contrazione elastica sotto stress, cercando di restringere la rete molecolare.
Quando queste due tendenze opposte si annullano a vicenda, si raggiunge l'equilibrio di rigonfiamento, il modulo elastico del cilindro in gomma del packer diminuisce e lo stress di compressione rimane invariato, con conseguente diminuzione delle prestazioni di tenuta. L'aumento della temperatura accelera il cedimento della tenuta del cilindro in gomma.
- Altri motivi sono i seguenti (rilassamento dello stress, invecchiamento termico dell'ossigeno)
- Motivo 1: rilassamento dello stress
- Sotto la forza di compressione assiale della cartuccia di gomma, la superficie di lavoro della cartuccia di gomma è completamente a contatto con la parete dell'involucro e la compressione assiale raggiunge il valore massimo. Sotto l'azione della forza esterna, i segmenti della catena polimerica sono costretti ad allungarsi nella direzione della forza esterna, generando così uno stress interno per competere con la forza esterna. Tuttavia, la conformazione molecolare viene regolata attraverso il movimento termico dei segmenti di catena, in modo che i punti di entanglement siano dispersi, le catene molecolari producano uno slittamento relativo e ritornino gradualmente al loro stato arricciato originale, lo stress interno venga gradualmente eliminato e quello esterno La forza che lo bilancia viene ovviamente anche gradualmente attenuata per mantenere l'intera molecola del polimero reticolato a deformazione costante non può produrre un movimento di spostamento del centro di massa, quindi lo stress può solo rilassarsi fino al valore di equilibrio, con conseguente diminuzione del modulo elastico del cilindro del sigillante del packer, con conseguente rottura della tenuta.
- Motivo 2: Rottura della tenuta causata dall'invecchiamento termico dell'ossigeno
Le guarnizioni packer più comuni utilizzate nei giacimenti petroliferi sono guarnizioni in gomma nitrilica con eccellente resistenza all'olio. Il processo di invecchiamento termico dell'ossigeno della gomma nitrilica è mostrato nella figura seguente
Sebbene la gomma nitrilica abbia una buona resistenza all'olio, l'idrogeno alfa sulla catena molecolare della gomma nitrilica reagisce con l'ossigeno a una certa temperatura per formare un intermedio instabile, che si decompone in due segmenti con un gruppo carbonile e un gruppo ossidrile. Le prestazioni della gomma nitrilica cambiano corrispondentemente al cambiamento della struttura durante il processo di invecchiamento termico con ossigeno. La resistenza alla trazione e la resistenza all'allungamento diminuiscono con il processo di invecchiamento termico dell'ossigeno, con conseguente cedimento della tenuta del packer.