Die Auswahl des richtigen Dichtung des Gehäuseaufhängers ist ein wichtiger Bestandteil bei der Konstruktion oder Wartung eines Öl- und Gas-Bohrlochkopfs. Die Dichtung muss die Druckintegrität zwischen dem Gehäuse und den Bohrlochkopfkomponenten aufrechterhalten und dabei die tatsächlichen Abmessungen, den Oberflächenzustand, den Druck, die Temperatur und die beteiligten Bohrlochflüssigkeiten berücksichtigen.

Eine Dichtung, die der nominalen Gehäusegröße entspricht, ist nicht unbedingt die richtige Wahl. In der Praxis beeinflussen Gehäuseabmessungen, Dichtungsspiel, Oberflächenbeschaffenheit, Druck, Temperatur und Elastomerverträglichkeit die Dichtungsleistung.

Wie wählen Sie also die richtige Dichtung des Gehäuseaufhängers für einen Öl- und Gas-Bohrlochkopf aus?

Was muss eine Dichtung des Gehäuseaufhängers leisten?

Eine Dichtung des Gehäuseaufhängers bildet eine Druckbarriere zwischen dem Gehäuse und den umgebenden Bohrlochkopfkomponenten. Ihr Hauptzweck besteht darin, den Gehäuseringraum zu isolieren und zu verhindern, dass Druck oder Bohrlochflüssigkeiten durch die Dichtungsschnittstelle gelangen.

Das genaue Dichtungsdesign hängt von der Bohrlochkopfkonfiguration ab. FS Seals, P Seals, S Seals, Elastomerdichtungen und metallische Dichtungssysteme können in verschiedenen Anordnungen von Gehäuse- oder Rohraufhängern verwendet werden.

Aus diesem Grund sollte die Auswahl einer Dichtung des Gehäuseaufhängers mit der Ausrüstung und dem Dichtungsort beginnen, anstatt einfach eine Dichtung anhand ihres Namens oder ihrer Nenngröße auszuwählen.

1. Beginnen Sie mit den Abmessungen von Gehäuse und Bohrlochkopf

Der erste Schritt besteht darin, die Abmessungen der vorhandenen Ausrüstung zu ermitteln.

Wichtige Informationen umfassen:

·Außendurchmesser des Gehäuses

·Innen- und Außendurchmesser der Dichtung

·Abmessungen der Dichtungsnut

·Radiales Spiel

·Tiefe und Breite der Nut

·Maßtoleranzen des Gehäuses

·Vorhandene Dichtungsabmessungen

Diese Parameter bestimmen, ob die Dichtung einen ausreichenden Kontakt mit dem Gehäuse und dem Bohrlochkopfgehäuse herstellen kann.

Bei Austausch-Anwendungen kann es riskant sein, sich nur auf die nominale Gehäusegröße zu verlassen. Eine Zeichnung oder ein vorhandenes Dichtungsmuster liefert wesentlich nützlichere Informationen zur Bestätigung der tatsächlichen Dichtungsgeometrie.

2. Berücksichtigen Sie den Oberflächenzustand des Gehäuses

Das Gehäuse ist nicht immer eine ideale Dichtungsfläche.

Abhängig von der Ausrüstung und den Installationsbedingungen kann das Gehäuse Folgendes aufweisen:

·Relativ raue Oberflächenbeschaffenheiten

·Maßabweichungen

·Nicht kreisrunde Abschnitte

·Größere geometrische Toleranzen

·Spielabweichungen zwischen zusammenpassenden Komponenten

Diese Bedingungen können beeinflussen, wie gleichmäßig ein Elastomer den Kontakt mit dem Gehäuse aufrechterhält.

Dies ist ein Grund dafür, dass bestimmte Designs von Dichtungen des Gehäuseaufhängers speziell für Bohrlochkopfanwendungen mit rauen Gehäuseoberflächen und größeren Maß- oder Geometrietoleranzen entwickelt wurden.

Beispielsweise sind FS Seals als statische Gehäuse- und Rohraufhängerdichtungen für Bohrlochköpfe ausgelegt und speziell dafür vorgesehen, raue Gehäuseoberflächen sowie größere Spiele aufzunehmen.

3. Prüfen Sie den Betriebsdruck

Der Druck ist ein weiterer wichtiger Faktor bei der Auswahl einer Dichtung des Gehäuseaufhängers.

Betrachten Sie nicht nur die Nenndruckangabe der Ausrüstung. Berücksichtigen Sie die tatsächlichen Dichtbedingungen, einschließlich:

·Normaler Betriebsdruck

·Maximaler Differenzdruck

·Druckzyklen

·Druckschwankungen

·Druckrichtung

·Spalt um die Dichtung

Hoher Differenzdruck kann das Risiko einer Elastomerextrusion erhöhen, insbesondere wenn ein größerer Spalt zwischen den Dichtflächen vorhanden ist.

Aus diesem Grund sollte die Anti-Extrusionsausführung der Dichtung zusammen mit Druck und Spalt bewertet werden.

FS Seals verwenden beispielsweise integrierte Anti-Extrusionsfedern, die dafür ausgelegt sind, das Elastomer in Hochdruck-Bohrlochkopf-Anwendungen zu schützen.

4. Passen Sie das Dichtungsmaterial an Temperatur und Bohrlochflüssigkeiten an

Das Dichtungsmaterial sollte entsprechend der vollständigen Betriebsumgebung ausgewählt werden, nicht nur nach der Temperatur.

Typische Elastomeroptionen für Bohrlochkopf-Abdichtungen in der Öl- und Gasindustrie umfassen:

NBR

Eine häufige Wahl für allgemeine Öl- und Gasanwendungen, bei denen Druck, Temperatur und Medienbedingungen innerhalb des geeigneten Betriebsbereichs liegen.

HNBR

Wird häufig für anspruchsvollere Temperatur-, mechanische und Ölfeld-Servicebedingungen in Betracht gezogen.

FKM

Kann in Betracht gezogen werden, wenn eine höhere Temperaturbeständigkeit und chemische Beständigkeit erforderlich sind.

FFKM

Wird für besonders anspruchsvolle chemische und thermische Umgebungen eingesetzt, bei denen ein Hochleistungs-Elastomer gerechtfertigt ist.

Die tatsächliche Auswahl hängt von Faktoren ab wie:

·Betriebstemperatur

·Öl- und Gaszusammensetzung

·Wasserbelastung

·H₂S- oder CO₂-Belastung

·Chemische Zusatzstoffe

·Druck

·Erforderliche Lebensdauer

Die Materialverträglichkeit sollte daher zusammen mit der Dichtungsgeometrie bewertet werden.

5. Bewerten Sie die Anti-Extrusionsausführung

Eine unter hohem Druck arbeitende Gehäuseaufhängungsdichtung benötigt eine ausreichende Beständigkeit gegen Extrusion.

Wenn Differenzdruck auf ein Elastomer wirkt, kann das Material in Richtung des Spalts zwischen den zusammenwirkenden Komponenten gedrückt werden. Wenn der Spalt groß genug ist, können wiederholte Druckzyklen die Dichtung schließlich beschädigen.

Je nach Dichtungsausführung kann der Extrusionsschutz erfolgen durch:

·Integrierte Federn

·Stützringe

·Verstärkte Dichtungsstrukturen

·Metallische Stützkomponenten

Beispielsweise verwendet die FS Seal integrierte Federn als Anti-Extrusionselemente. Eine P Seal hingegen kann Stützringe verwenden, um das Elastomer unter Druck zu unterstützen. Die P Seal-Ausführung von JST verwendet Stützringe, die in Maschenausführung aus Edelstahl oder als Vollausführung aus Kohlenstoffstahl erhältlich sind.

Die geeignete Konfiguration hängt von der Bohrlochkopfausführung, dem Spalt, dem Druck und den Dichtungsanforderungen ab.

6. Wählen Sie das Dichtungsdesign entsprechend der Bohrlochkopfkonfiguration aus

Es gibt keine universell einsetzbare Gehäuseaufhängerdichtung, die für jeden Bohrlochkopf geeignet ist.

Je nach Gerätekonfiguration können unterschiedliche Ausführungen ausgewählt werden.

FS-Dichtung

Eine FS-Dichtung ist eine federunterstützte statische Dichtung, die für Anwendungen mit Gehäuse- und Rohrhängern entwickelt wurde. Ihr Design eignet sich besonders für Bohrlochkopfanordnungen, bei denen raue Gehäuseoberflächen, größere Spaltmaße oder größere Maß- und Geometrietoleranzen berücksichtigt werden müssen.

P-Dichtung

Eine P-Dichtung verwendet ein Elastomer-Dichtelement mit Anti-Extrusions-Stützringen. Bei der Konstruktion von JST wird die Dichtung durch injiziertes Dichtmittel aktiviert und im unteren Dichtungsbereich von Gehäusespulen oder Rohrköpfen eingesetzt.

Sie kann in Betracht gezogen werden, wenn die Ausrüstung eine durch Dichtmittel aktivierte Dichtungslösung mit Anti-Extrusions-Unterstützung erfordert.

S-Dichtung und andere Ausführungen

Andere Dichtungsausführungen für Gehäuse- oder Rohrhänger können je nach ursprünglicher Gerätekonfiguration ebenfalls verwendet werden.

Wichtig ist, dass ein Dichtungsprofil nicht einfach durch ein anderes ersetzt werden sollte, nur weil die Abmessungen ähnlich erscheinen.

Nut, Kompression, Spiel, Druckrichtung und Aktivierungsmechanismus müssen alle mit der Ausrüstung kompatibel sein.

7. Berücksichtigen Sie die Installationsmethode

Installationsanforderungen können ebenfalls die Auswahl der Dichtung beeinflussen.

Vor der Auswahl eines Ersatzes sollten Sie Folgendes bestimmen:

·Wie die Dichtung installiert wird

·Ob die Dichtung eine Dichtmittelinjektion erfordert

·Ob Stützkomponenten lose oder integriert sind

·Ob das Gehäuse durch die Dichtung eingeführt wird

·Ob spezielle Installationswerkzeuge erforderlich sind

·Ob die Dichtung ohne größere Änderungen an der Ausrüstung ersetzt werden kann

Beispielsweise können FS-Dichtungen eine integrierte Anti-Extrusions-Struktur verwenden, wodurch separate lose Anti-Extrusions-Komponenten während der Installation vermieden werden. Branchenquellen beschreiben FS-Dichtungen außerdem als einteilige Konstruktionen, die keine nachträglichen Pack-off-Arbeiten nach der Installation erfordern.

Dies kann ein wichtiger Aspekt beim Austausch einer vorhandenen Dichtung vor Ort sein.

8. Wann sollten Sie eine kundenspezifische Gehäuseaufhängerdichtung in Betracht ziehen?

Eine Standarddichtung kann ausreichend sein, wenn die Ausrüstung einer etablierten Konfiguration entspricht und die Betriebsbedingungen innerhalb des Auslegungsbereichs liegen.

Eine kundenspezifische Gehäuseaufhängerdichtung kann in Betracht gezogen werden, wenn:

·Die Gehäuseabmessungen nicht standardmäßig sind

·Die vorhandene Dichtung veraltet ist

·Die ursprüngliche Dichtung nicht mehr verfügbar ist

·Die Nutabmessungen ungewöhnlich sind

·Die Gehäuseoberfläche besonders rau ist

·Das Spiel größer als erwartet ist

·Die Anforderungen an Druck oder Temperatur anspruchsvoll sind

·Eine bestimmte Elastomerzusammensetzung erforderlich ist

·Bei der vorhandenen Dichtung Leckagen oder Extrusionen aufgetreten sind

Bei diesen Anwendungen bedeutet eine Anpassung nicht unbedingt die Erstellung eines völlig neuen Dichtungsprofils. Sie kann die Auswahl geeigneter Abmessungen, Elastomere, Feder- oder Stützkonfigurationen sowie der Dichtungsgeometrie für die Ausrüstung umfassen.

Welche Informationen benötigen Sie zur Auswahl einer Gehäuseaufhängerdichtung?

Bei der Kontaktaufnahme mit einem Dichtungshersteller sind die folgenden Informationen hilfreich:

Ausrüstungsinformationen

·Gehäusekopf oder Rohrkopf

·Gehäuseaufhängertyp

·Bohrlochkopfmodell oder OEM

·Dichtposition

Maßinformationen

·Gehäuse-Außendurchmesser

·Dichtungs-Innendurchmesser/Außendurchmesser

·Nutabmessungen

·Spiel

·Vorhandene Dichtungszeichnung oder Muster

Betriebsbedingungen

·Betriebsdruck

·Maximaldruck

·Betriebstemperatur

·Druckzyklen

Medien

·Öl

·Gas

·Wasser

·H₂S-/CO₂-Exposition

·Andere Chemikalien

Bestehende Probleme

·Leckage

·Extrusion

·Dichtungsschaden

·Schwierige Installation

·Kurze Lebensdauer

Eine Dichtungszeichnung oder ein physisches Muster ist besonders hilfreich für die kundenspezifische Entwicklung, da es dem Hersteller ermöglicht, die ursprüngliche Dichtungsgeometrie zu bewerten, anstatt Annahmen anhand der Nenngröße des Gehäuses zu treffen.

Checkliste zur Auswahl von Gehäuseaufhängerdichtungen

Vor der Bestellung einer Dichtung sollten diese wichtigen Parameter geprüft werden:

Fazit

Die Auswahl der richtigen Gehäuseaufhängerdichtung für einen Öl- und Gasbohrlochkopf erfordert mehr als die Anpassung der Dichtung an die Nenngröße des Gehäuses.

Die wichtigsten Faktoren sind die Dichtungsposition, die Gehäuseabmessungen, der Oberflächenzustand, das Spiel, der Druck, die Temperatur, die Bohrlochflüssigkeiten, die Materialverträglichkeit und die Auslegung des Extrusionsschutzes.

Bei Bohrlochkopf-Anwendungen mit rauen Gehäuseoberflächen oder größeren Maßtoleranzen können Ausführungen wie FS Seals Vorteile bieten. Andere Konfigurationen können je nach Geräteauslegung P Seals, S Seals oder andere Dichtungstechnologien erfordern.

Der sicherste Ansatz besteht darin, die Dichtung entsprechend der ursprünglichen Bohrlochkopfkonfiguration und den tatsächlichen Betriebsbedingungen auszuwählen, anstatt davon auszugehen, dass eine ähnlich aussehende Dichtung die gleiche Leistung bietet.

Wenn die Anwendung nicht standardmäßige Abmessungen oder ein bestehendes Dichtungsproblem aufweist, bietet die Bereitstellung einer Zeichnung oder eines Dichtungsmusters zusammen mit Angaben zu Druck, Temperatur, Medien und Gehäuse einem Dichtungshersteller den besten Ausgangspunkt für die Entwicklung einer geeigneten Lösung.