Felanalys av kompressionspackarens gummipipa
Packergummitrumman är helt nedsänkt i olja och drivs under jord. Lösningsmedelsmolekylerna går in i gummitätningens tvärbundna nätverk och får den att svälla. Systemnätverkets kedjetäthet minskar, det genomsnittliga terminalavståndet ökar och modulen minskar, som visas i figuren nedan. Exempelbeskrivning;
Svällningsprocessen för tvärbundna gummitätningar inkluderar två delar: å ena sidan försöker lösningsmedlet tränga in i gummitätningen för att få dess volym att svälla; å andra sidan orsakar volymexpansionen av gummitätningen nätverkets molekylkedjor att sträcka sig in i det tredimensionella rummet, vilket får det molekylära nätverket att expandera. Det producerar elastisk sammandragning under stress och försöker krympa det molekylära nätverket.
När dessa två motsatta tendenser tar ut varandra, uppnås svällningsbalansen, elasticitetsmodulen för packargummitrumman minskar och tryckspänningen förblir oförändrad, vilket resulterar i en minskning av tätningsprestanda. Ökningen i temperatur påskyndar tätningsfelet i gummitrumman.
- Andra orsaker är följande (avslappning av stress, termisk syreåldring)
- Orsak 1: Stressavslappning
- Under gummipatronens axiella kompressionskraft är gummipatronens arbetsyta helt i kontakt med höljesväggen, och den axiella kompressionen når maximalt värde. Under verkan av yttre kraft tvingas polymerkedjesegmenten att sträcka sig i den yttre kraftens riktning, vilket genererar inre spänningar för att konkurrera med den yttre kraften. Den molekylära konformationen justeras dock genom den termiska rörelsen av kedjesegmenten, så att intrasslingspunkterna sprids, molekylkedjorna producerar relativ glidning och gradvis återgår till sitt ursprungliga krullade tillstånd, den inre spänningen elimineras gradvis och den yttre kraft som balanserar den dämpas naturligtvis också gradvis för att bibehålla. Hela molekylen av den tvärbundna polymeren med konstant deformation kan inte producera masscentrumförskjutningsrörelse, så spänningen kan bara slappna av till jämviktsvärdet, vilket resulterar i en minskning av elasticitetsmodulen av packarens tätningsmedelcylinder, vilket resulterar i tätningsfel.
- Orsak 2: Tätningsfel orsakat av termisk syreåldrande
De vanligaste packtätningarna som används i oljefält är nitrilgummitätningar med utmärkt oljebeständighet. Den termiska syreåldringsprocessen för nitrilgummi visas i figuren nedan
Även om nitrilgummi har bra oljebeständighet, reagerar alfavätet på nitrilgummiets molekylkedja med syre vid en viss temperatur och bildar en instabil mellanprodukt, som sönderdelas i två segment med en karbonylgrupp och en hydroxylgrupp. Prestandan hos nitrilgummi förändras i motsvarande grad med förändringen av strukturen under den termiska syreåldringsprocessen. Draghållfastheten och töjningshållfastheten minskar med den termiska syreåldringsprocessen, vilket resulterar i tätningsfel hos packningsförseglingen.