Манжеты пакерных систем "РЕАМ-РТИ": инновационные разработки, производство и особенности продукции

Требования к материалу

Для гидроразрыва пласта в уплотнительных манжетах пакеров применяются эластомерные материалы. Но с использованием новых технологий бурения и интенсификации добычи нефти, к ним начали предъявлять повышенные требования: теплостойкость до +125° C, устойчивость к агрессивным воздействиям — содержание сероводорода до 6% и эксплуатация при постоянном рабочем давлении до 70 МПа. Это значит, что традиционные эластомерные композиции и технологии их переработки не всегда актуальны в производстве таких изделий.

Разработка эластомерных композиций

Для изготовления пакерных уплотнений компания "РЕАМ-РТИ" разработала особые композиции. Специфика условий эксплуатации изделий учтена:
- Предприятие подобрало базовые полимеры — каучуки специального назначения.
- Вулканизующая система обеспечивает термостойкость.
- Противостарительная группа ингибирует термическое и химическое старение.
- Наполнение-усиление гарантирует прочные эластичные свойства и устойчивость к взрывной декомпрессии.

Результат — две марки эластомерного материала с твердостью 70 ед. по Шор А – РС-26ч-70 и с твердостью 90 ед. по Шор А – РС-26ч-90.

Технология производства эластомерных пакерных уплотнений

Технология "РЕАМ-РТИ" основана на методе прямого прессования. Цель — достижение равномодульности по объему изделия. Масса заготовки учтена с точностью ± 0,1 г. Чтобы исключить неоднородный объем продукта по физико-механическим свойствам, заготовка предварительно прогревается в камере со сверхчастотным обогревом. В отличие от продукта из заготовки, прогретой в воздушной среде, твердость этой имеет незначительное отклонение по объему ±1 ед. Шор А.


Изменение твердости по объему эластомерного пакерного элемента в зависимости от способа прогрева заготовки

Вулканизационное формование осуществляется в современных вакуумных прессах. Конечный продукт получается без пор, пузырей и воздушных полостей. Что говорит об исключении концентратов напряжений и износостойкости изделия.

Эластичные свойства пакерных элементов

Эластомерные пакерные элементы должны сохранять эластичные свойства после снятия нагрузки, то есть меньше накапливать остаточную деформацию. В испытательно-технологической лаборатории "РЕАМ-РТИ" этот показатель определяют на готовом изделии с помощью специального стенда. На основе испытаний можно сказать, что эластомерные пакерные элементы из композиций РС-26ч-70 и РС-26ч-90 полностью отвечают критериям пригодности по показателю относительно-остаточной деформации сжатия.


Таблица результатов испытаний эластомерного пакера

Таким образом, чтобы получить износостойкое изделие, которое будет долго эксплуатироваться в пакерном оборудовании, необходимы:
- эластомерные композиции РС-26ч-70 и РС-26ч-90;
- особые технологические процессы их производства;
- современные методы контроля продукции.

Сейчас в нефтедобывающей промышленности необходимы пакерные элементы с более высокой теплостойкостью. Компания "РЕАМ-РТИ" уже разработала под эту потребность эластомерные композиции с теплостойкостью до + 150° С.

Устойчивость манжетов к высокому давлению

Для некоторых работ требуются манжеты, которые переносят высокое давление. Например, для гидроразрыва пласта или разделения сред. Специалисты "РЕАМ-РТИ" реализовали извлекаемые манжеты с конструкцией типа Cups, которые можно вынуть после эксплуатации. Под давлением они переходят в рабочее положение. Пока данные конструкции выдерживают перепад в 50 МПа, но в будущем это не предельный показатель.

Причина износа манжетов в таких агрессивных условиях — экструзия эластомера. Компания разработала конструкцию, которая решает эту задачу с помощью использования антиэкструзионных элементов. Антиэкструзионный протектор выполнен на основе изделий из универсального проволочно-проницаемого материала. В итоге манжета устойчива перепадам давления в 120 МПа.

Манжеты пакерных систем "РЕАМ-РТИ": виды, описание


Манжеты пакеров для гидроразрыва пласта


Продукция производится из резиновых смесей, в основе NBR, FKM, HNBR, TFE/P. Данные манжеты используют в уплотнительных узлах оборудования для:
- тампонажных работ;
- опрессовки обсадных колонн;
- гидроразрыва пласта;
- определения негерметичности;
- других операций на скважинах.

Уплотнения монолитны и имеют высокие показатели эксплуатационных свойств: износостойкость, сопротивляемость агрессивным средам (кислотам и щелочам) и повышенным температурам.

Для применения манжетов необходимо учесть ряд особых условий: рабочее давление до 70 МПа, температура эксплуатации до +200ºС, смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа, минеральные и полусинтетические масла.


Манжеты типа Cups для одновременно-раздельной эксплуатации, разделителей и скважинных фильтрующих систем



Чашечные уплотнения производят из авторских, резиновых смесей на основе NBR, HNBR, FKM. Они отличаются низким коэффициентом сухого трения, высоким качеством и обеспечивают стойкость к агрессивному воздействию и кислотам. Антифрикционные свойства позволяют манжетам сохранять целостность при спуске оборудования до рабочей глубины.

Уплотнения имеют определенные условия применения:
- рабочее давление до 35 МПа;
- температура эксплуатации до +200 ºС;
- смесь нефти, попутной воды и нефтяного газа, минеральные и полусинтетические масла.

Новые уплотнения, рассчитанные на высокое давление до 70 МПа

Чашечные уплотнения типа Cups


Изготавливаются из резиновых смесей с низким коэффициентом сухого трения на основе NBR, HNBR, FKM. Данные уплотнения применяются для оснащения селективного пакера и гидроразрыва пласта.

Преимущества уплотнений типа Cups:

Благодаря армированной конструкции на основе проволочного проницаемого материала чашечные манжеты выдерживают многократное использование и сохраняют уплотняющие свойства.
Авторские резиновые смеси обеспечивают стойкость к агрессивным воздействиям, кислотам и щелочам.
Антифрикционные свойства сохраняют целостность манжеты при спуске оборудования до рабочей глубины.

Эксплуатационные характеристики:

- дифференциальное давление среды до 70 МПа;
- температура эксплуатации до +200 ºС;
- стойкость к содержанию щелочей до 25%,
- стойкость к содержанию H2S до 25%;
- стойкость к взрывной декомпрессии.

Чашечные уплотнения нового типа прошли испытания в производственных условиях и признаны герметичными.

Среда испытаний: ПМС-100
Внутренний диаметр колонны 99 мм
Шаг набора давления 5 МПа – 30 с.
При достижении 70МПа выдержка 5 мин
Количество циклов набора давления - 30

Манжета межинтервального пакера для гидроразрыва пласта в открытом стволе



Проектирование новых типоразмеров РТИ требует проверки изделия на работоспособность на стенде в составе узла. Обычно для этого изготавливается оснастка, что влечет за собой большие материальные и временные затраты. Компания освоила альтернативный способ изготовления массивных изделий из неформовых заготовок методом точения.

Эксплуатационные характеристики продукта соответствуют заявленным. При этом достигается значительная экономия средств заказчика.
- Габаритные размеры изделия до 500 мм.
- Температура до 120 ºС.
- Дифференциальное давление среды 70МПа.
- Внутренний диаметр обсадной колонны 215,9 – 240 мм.

Фиксатор манжеты межинтервального пакера


Армированная конструкция на основе проволочного проницаемого материала изготавливается из авторской резиновой смеси на основе HNBR-90. Фиксатор выполняет роль антиэкструзионного кольца и защищает внутренний элемент, который обеспечивает основную герметизацию эксплуатационной колонны.
- Дифференциальное давление среды 70МПа.
- Температура 110 ºС.
- Уплотняемый диаметр колонны 178 мм.
- Перекрываемый зазор до 9 мм на каждую сторону.

Армированное уплотнение стингера для пакер-подвески



Предназначено для герметичной стыковки пусковой воронки НКТ и пакер-подвески для герметизации затрубного пространства в хвостовике нефтяных и газовых скважин.

Рассчитано на давление до 70МПа. Изготавливается с использованием авторских резиновых смесей:
- на основе HNBR до 170 ºС;
- на основе AFLAS ® до 200 ºС.

"РЕАМ-РТИ" - это инновационная инжиниринговая компания, которая занимается внедрением сложных импортозамещающих эластомерных изделий с высокими эксплуатационными свойствами для нефтегазового оборудования.
Ознакомиться с пакерными манжетами и другой продукцией ООО "РЕАМ-РТИ" можно в каталоге. Для заказа или дополнительной информации оставьте заявку на сайте компании.
Источник информации
Пресс-служба ООО "РЕАМ-РТИ"
Компании
Опубликовано 24.09.2021