가혹한 작동 조건에서의 씰링과 관련하여 업스트림 오일 및 가스 산업 은 가장 까다로운 응용 분야를 보유하고 있습니다. 탄화수소와 같은 유체 및 H2S와 같은 가스, 20,000psi를 훨씬 넘는 압력 및 200°C 이상으로 드리프트하는 온도와 결합된 밀봉의 신뢰성은 비생산적인 가동 중지 시간을 완화하기 위해 절대적으로 필요합니다. 이 혼합물에 증기 및 아민 기반 부식 억제제를 추가하면 다운홀 환경에서 재료 선택이 더욱 복잡해집니다.

다운홀을 밀봉 하기 위해 다양한 엘라스토머 재료 를 사용할 수 있지만 퍼플루오로엘라스토머(FFKM)는 모든 고무 재료 중 가장 높은 온도 기능과 가장 광범위한 내화학성을 제공합니다. 응용 프로그램의 수명 동안 FFKM은 고온 및 부식성 유체 조건에서 더 높은 신뢰성으로 인해 장비 가동 중지 시간을 최소화하여 탁월한 총 소유 비용을 제공합니다. 유전 기술이 더 많은 효율성을 얻고 생산을 최적화하기 위해 발전함에 따라 밀봉 기술도 발전해야 합니다.

최근 예에서 JST는 SAG-D 유정에서 전기 수중 펌프(ESP)와 같은 중요한 구성 요소의 수명을 연장하는 데 필요한 것을 조사할 때 응용 전문 지식을 사용했습니다. 애플리케이션 데이터에 따르면 ESP는 일반적으로 최대 작동 온도가 약 250°C인 135°C ~ 220°C에서 작동합니다. 공개적으로 보고된 데이터1에 대한 내부 분석은 다음과 같은 고온 저항이 있는 재료에 대한 밀봉과 같은 업그레이드된 중요 구성 요소와 작동 개선을 결합한 것으로 나타났습니다. FFKM은 조기 실패의 위험을 줄일 수 있습니다. ESP의 수명을 연장함으로써 운영자는 비생산적인 가동 중지 시간과 예정된 유지 관리보다 훨씬 앞서 ESP를 제거하는 비용을 피할 수 있습니다.

JST는 데이터와 주요 고장 모드를 분석한 후 고온과 증기가 결합하여 SAG-D 유정에서 기존 밀봉 솔루션 의 수명을 단축시킨다는 가설을 뒷받침하는 고객 피드백을 수집했습니다. 이러한 발견은 SAG-D 응용 분야의 신뢰성을 향상시키기 위해 일반적인 유전 화학 물질 및 유체에 대한 광범위한 내화학성과 증기 노화 후 더 나은 물리적 특성 유지를 결합한 차세대 밀봉 솔루션이 필요함을 보여주었습니다.

우리는 고객과 협력하여 260°C에서 1주일 동안의 공격적인 증기 노화 테스트를 거친 후 새로운 화합물에 대해 허용 가능한 속성 유지를 설정했습니다. 이 화합물은 낮은 경도 및 부피 변화 외에도 인장 강도, 인장 신도 및 최대 손실의 30% 미만의 모듈러스 유지를 나타냅니다. 우리는 증기 저항과 고온 성능으로 알려진 벤치마크 FFKM 화합물을 확립했습니다. 벤치마크 테스트에서는 이 화합물이 AS568-214 O-링을 사용한 1주간의 스팀 노화 테스트 후에 50% 이상의 인장 강도와 모듈러스가 손실되었음을 보여주었습니다. 그러나 스팀 노화 테스트 후 낮은 경도와 부피 변화를 경험했습니다.

개발 프로세스의 다음 단계에는 4개의 서로 다른 공급업체의 FFKM 기본 폴리머를 평가하고 사용 가능한 FFKM 경화 시스템을 조사한 다음 20가지가 넘는 필러 패키지를 평가하여 증기 노화 테스트에서 일관되게 통과 점수를 얻는 것이 포함되었습니다. 그런 다음 위에서 설명한 대로 장기(1000시간) 압축 변형률 테스트를 실행하고 AS568A-214 O-링이 258°C에서 1000시간 동안 공기 중에서 압축 변형률 80%에 도달하는 온도를 계산했습니다. 시간과 온도에 따른 재료의 변형을 측정하는 압축 변형률은 주어진 온도에서 특정 재료의 수명을 나타내는 좋은 지표가 될 수 있습니다. 제어 화합물에 비해 개선을 나타내는 필요한 압축 영구 변형에 도달할 때까지 여러 제형을 테스트하고 조정했습니다.

광범위한 연구 및 개발 프로세스는 FFKM에서 사용하기 위해 상용화된 공식의 최종 최적화로 마무리되었습니다. 광범위한 테스트를 통해 FFKM은 260°C의 증기 및 316°C의 피크 변동에 단기간 노출된 후 경쟁사 재료보다 성능이 뛰어남이 입증되었습니다. 다양한 조건에서 수행된 다른 포괄적인 테스트 방식은 FFKM이 SAG-D를 포함하여 중요한 고온 증기 환경에서 장비의 신뢰성을 높이는 "가장 중요한" 솔루션임을 보여주었습니다.