Chen Lei, Xiong Xuebing, He Maolin, Han Hongguang
(Ramal do Campo Petrolífero Sinopec Shengli, Dongying, Shandong 25723)
Resumo: Em operações com caminhões de cimento no campo petrolífero, 40 MPa Juntas giratórias sofreram vazamento de lavagem de líquido, tornando impossível manter a pressão operacional e a vazão necessárias, contaminando o poço e encurtando Junta giratória vida útil. A análise mostrou que o vazamento foi causado por um defeito no princípio de vedação. A vedação depende da expansão da borracha, e a expansão da borracha depende da pressão do fluido. Antes que a borracha tenha expandido o suficiente, a quantidade de expansão é insuficiente, causando vedação ruim em baixa pressão e vazamento de lavagem. Ao adicionar um elemento elástico de pré-carga ao anel de vedação e aumentar a pré-carga, o vazamento de líquido para lavagem do Junta giratória pode ser completamente eliminado.
O Junta giratória de 40 MPa é um componente essencial para conectar manifolds de alta pressão durante operações de poços de petróleo e água. Através do Junta giratória, a Tubo reto curto (Tubo reto curto (pup joint)) do poço de petróleo ou água pode ser conectada ao Tubo reto curto (Tubo reto curto (pup joint)) do caminhão de cimento em qualquer direção. Por muito tempo, Juntas giratórias enfrentam problemas como vedação ruim na conexão sob baixa pressão, vazamento de líquido e contaminação do poço. Ao mesmo tempo, vazamentos de fluido pressão impedem que o caminhão de cimento atinja os requisitos especificados de pressão e vazão durante a operação. Portanto, é necessário resolver completamente o vazamento de lavagem em baixa pressão em cotovelos de alta pressão.
1. Vazamento de Lavagem em 40 MPa Juntas giratórias
O Junta giratória de 40 MPa conecta principalmente a Tubo reto curto (Tubo reto curto (pup joint)) de cabeça de poço e a Tubo reto curto (Tubo reto curto (pup joint)) do caminhão de cimento. Durante o uso, ocorre vazamento de líquido na interface Junta giratória e é especialmente grave em baixa pressão. Após o vazamento de líquido por lavagem, a pressão e a vazão do fluido injetado no poço não atendem aos requisitos do processo, e a contaminação resultante do poço também não atende aos requisitos de produção limpa.
Junta giratória vazamento de lavagem
Sucateado Junta giratória
2. Análise Estrutural dos 40 MPa Junta giratória
Pesquisas mostram que o Junta giratória de 40 MPa é composto principalmente pelo corpo do cotovelo, o subsídio correspondente do cotovelo e o União tipo hammer. O subsídio do cotovelo é colocado no cano do corpo do cotovelo. Um anel de vedação de borracha tipo expansão é colocado na junta entre o corpo do cotovelo e o sub-cotovelo. Uma corrida esférica é fornecida entre o subsídio do cotovelo e o corpo do cotovelo, e o posicionamento axial do corpo do cotovelo e do subwoo é alcançado carregando bolas de aço na pista esférica.
Corpo do cotovelo, anel de vedação de expansão, bola de aço e subwoo no cotovelo
3. Análise de Causa de Vazamento de Lavagem de Baixa Pressão em 40 MPa Juntas giratórias
Com base na estrutura do Junta giratória de 40 MPa, após a montagem, o anel de vedação de borracha fica localizado entre a face final do subwoo do cotovelo e a face final do furo interno do corpo do cotovelo. Como o Junta giratória precisa girar, o anel de vedação não pode ser comprimido hermetiquemente, então o anel de vedação e as duas faces planas permanecem em condição de ajuste de folga.
De acordo com o projeto, o Junta giratória utiliza uma vedação de anel de expansão: a pressão do fluido de alta pressão expande o anel de vedação para alcançar a vedação. O anel de vedação de expansão é um componente oco de borracha. Sob pressão do fluido, ele se expande e cria vedação nas extremidades. No entanto, a deformação de expansão do anel de vedação aumenta gradualmente à medida que a pressão do fluido aumenta. Uma boa vedação só pode ser garantida depois que o anel de vedação tiver deformado o suficiente para pressionar as faces finais correspondentes. Se a junta trabalhar sob baixa pressão por muito tempo, o anel de vedação não consegue manter a vedação e ocorre vazamento de líquido.
Processo de vazamento por lavagem de líquido em um cotovelo de alta pressão
4. Medidas de Melhoria Técnica para Vedação de 40 MPa Junta giratória
De acordo com a análise, a principal razão para a má vedação em baixa pressão no Junta giratória de 40 MPa é um defeito estrutural que não pode garantir a vedação em condições de baixa pressão. Para melhorar o desempenho de vedação em baixa pressão, um anel de contenção elástico corrugado é adicionado dentro do Junta giratória. A força elástica do anel de retenção elástico ondulado fornece pré-carga ao anel de vedação sob baixa pressão, resolvendo o vazamento de líquido causado pela pré-carga insuficiente do anel de vedação. Ao mesmo tempo, a elasticidade do anel de retenção pode amortecer efetivamente o desgaste da pista esférica e das esferas de aço causado pelo impacto hidráulico durante a operação.
5. Resultados da Inscrição
Desde 2009, a melhoria técnica da vedação de 40 MPa Junta giratória foi implementada com sucesso na brigada de veículos especiais da fábrica de petróleo, com 52 sucateados Juntas giratórias reparados no total. Testes de campo resolveram completamente o vazamento de líquidos por lavagem sob condições de baixa pressão, melhoraram a segurança no local e a proteção ambiental, e garantiram que a pressão operacional e a vazão durante a construção fossem reais e eficazes. O benefício econômico anual atingiu RMB 60.000, com bons resultados alcançados.
Conclusão
A melhoria técnica da vedação Junta giratória a 40 MPa utiliza o princípio da pré-carga elástica para resolver o defeito original de vedação de baixa pressão do Junta giratória, alcançando boa vedação tanto em condições de baixa quanto de alta pressão. A aplicação em campo mostra que essa melhoria é simples, prática, de baixo custo e eficaz, com bom valor para aplicação mais ampla.
