Unter Druck? Deshalb müssen Sie die Glasübergangstemperatur Ihres Dichtungsmaterials prüfen

Der im Bohrloch herrschende Druck kann ein Schlüsselfaktor bei der Auswahl des Dichtungsmaterials sein, insbesondere wenn die Dichtungskomponenten Ihrer Anwendung bei niedrigen Temperaturen arbeiten müssen. Der Grund dafür ist folgender: Druck verändert die Glasübergangstemperatur – die Temperatur, oberhalb derer die amorphe Komponente eines Polymers von einem harten Zustand in einen eher gummiartigen Zustand übergeht.

Elastomere werden in der Regel oberhalb ihrer Glasübergangstemperatur verwendet, wenn sie weicher und flexibler sind. Wenn jedoch der Druck in einer Anwendung zunimmt, verschiebt sich die Glasübergangstemperatur nach oben. Bei jeder Erhöhung des Drucks um 725 psi (50 bar) verschiebt sich die Glasübergangstemperatur eines Elastomers um einen Faktor von 1,8 auf der Fahrenheit-Skala (1 °C) nach oben. Das bedeutet, dass sich die Glasübergangstemperatur bei 15.000 psi um etwa 37 °F nach oben verschoben hat. Bei 30.000 psi hat sich die Glasübergangstemperatur um mehr als 74 °F (41 °C) erhöht. Neben der Bewertung der chemischen Kompatibilität und der Temperatur wird ein Ingenieur von Greene Tweed bei der Empfehlung eines Werkstoffs auch diese Glasübergangsverschiebung unter Druck berücksichtigen.

Wenn eine Anwendung beispielsweise 30.000 psi erfordert, kann ein Greene Tweed-Ingenieur einen Werkstoff mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur wie Chemraz® 678 vorschlagen. Chemraz® 678 hat eine Glasübergangstemperatur von -31 °F (-35 °C) bei atmosphärischem Druck, was eine Versiegelungstemperatur von 43 °F (6 °C) und höher bei 30.000 psi ermöglichen würde. Ein ähnliches Perfluorelastomer (FFKM) mit einer Glasübergangstemperatur von 2 °F (-17 °C) hätte eine minimale Dichtungstemperatur von 77 °F (24 °C) bei 30.000 psi. Diese Verwendungstemperaturen sind Schätzungen, die auf der Glasübergangstemperatur basieren, aber je nach Anwendung können auch weitere Tests Aufschluss über die geeignete Verwendungstemperatur geben.

Zusätzlich zu seiner außergewöhnlichen Zuverlässigkeit bei der Abdichtung unter hohem Druck bietet Chemraz® 678 eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit gegen die meisten Bohrlochflüssigkeiten und die klassenbeste Rapid Gas Decompression (RGD), die von einem externen Labor bestätigt wurde. RGD tritt im Allgemeinen unter Hochdruckbedingungen auf, wenn Gas vorhanden ist. Während des Betriebs dringt Gas in das Elastomer ein, und wenn der Druck nachlässt, besteht die Möglichkeit, dass das Gas mit einer Geschwindigkeit aus dem Elastomer entweicht, die die Dichtung beschädigen könnte. Das ISO 23936-2:2011-Protokoll, Erdöl-, petrochemische und Erdgas-Industrie – Nichtmetallische Werkstoffe in Kontakt mit Medien in der Öl- und Gasförderung - Teil 2: Elastomer, bietet einen Prüfleitfaden, der helfen kann, die RGD-Beständigkeit eines Werkstoffs zu charakterisieren.

Akron Rubber Development Lab, ein führendes auf Gummi, Kunststoff und Latex spezialisiertes Prüflabor, hat Chemraz® 678 unabhängig nach der weltweiten ISO-Norm 23936 für RGD-Beständigkeit qualifiziert. Unter den strengen Prüfbedingungen der Norm hat Chemraz® 678 mit der bestmöglichen Punktzahl „0000“ bestanden; diese Punktzahl bedeutet, dass nach Abschluss der Prüfung keine Risse im Material festgestellt wurden, wodurch die Möglichkeit eines Versagens der Dichtung aufgrund eines RGD-Ereignisses verringert ist.

Temperatur und chemische Verträglichkeit sind die Schlüsselfaktoren bei der Bestimmung der zu verwendenden Werkstoffklasse, aber auch die Auswirkungen des hohen Drucks auf eine Dichtung sind ein entscheidender Faktor bei der Werkstoffauswahl. Die erfahrenen Anwendungstechniker von Greene Tweed, die auf ein umfangreiches Werkstoffportfolio zurückgreifen können, wenden zusätzliche Sorgfalt auf und berücksichtigen alle Anwendungsparameter, wenn sie einen Werkstoff und eine Dichtungsgeometrie für Anwendungen unter Hochdruckbedingungen empfehlen.


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