적합한 케이싱 행거 씰을 선택하는 것은 석유 및 가스 웰헤드를 설계하거나 유지보수할 때 중요한 부분입니다. 이 씰은 실제 치수, 표면 상태, 압력, 온도 및 사용되는 유체 조건을 고려하면서 케이싱과 웰헤드 구성품 사이의 압력 무결성을 유지해야 합니다.

공칭 케이싱 크기에 맞는 씰이 반드시 올바른 선택이라는 의미는 아닙니다. 실제로 케이싱 치수, 씰링 간극, 표면 마감, 압력, 온도 및 엘라스토머 호환성이 모두 씰링 성능에 영향을 미칩니다.

그렇다면 석유 및 가스 웰헤드에 적합한 케이싱 행거 씰은 어떻게 선택해야 할까요?

케이싱 행거 씰은 무엇을 해야 하는가?

케이싱 행거 씰은 케이싱과 주변 웰헤드 구성품 사이에 압력 장벽을 형성합니다. 주요 목적은 케이싱 애뉼러스를 격리하고 씰링 인터페이스를 통해 압력이나 유체가 통과하는 것을 방지하는 것입니다.

정확한 씰 설계는 웰헤드 구성에 따라 달라집니다. FS 씰, P 씰, S 씰, 엘라스토머 씰 및 금속 씰링 시스템은 다양한 케이싱 또는 튜빙 행거 배열에서 사용될 수 있습니다.

따라서 케이싱 행거 씰 선택은 단순히 이름이나 공칭 크기를 기준으로 씰을 고르는 것이 아니라 장비와 씰링 위치에서 시작해야 합니다.

1. 케이싱 및 웰헤드 치수부터 시작하기

첫 번째 단계는 기존 장비의 치수를 확인하는 것입니다.

중요한 정보에는 다음이 포함됩니다:

·케이싱 외경

·씰 내경 및 외경

·씰 홈 치수

·방사 방향 간극

·홈 깊이 및 폭

·케이싱 치수 공차

·기존 씰 치수

이러한 매개변수는 씰이 케이싱 및 웰헤드 하우징과 충분한 접촉을 형성할 수 있는지를 결정합니다.

교체 적용에서는 케이싱 공칭 크기만 의존하는 것이 위험할 수 있습니다. 도면이나 기존 씰 샘플은 실제 씰링 형상을 확인하는 데 훨씬 더 유용한 정보를 제공합니다.

2. 케이싱 표면 상태 고려하기

케이싱이 항상 이상적인 씰링 표면인 것은 아닙니다.

장비와 설치 조건에 따라 케이싱은 다음과 같은 상태를 가질 수 있습니다:

·비교적 거친 표면 마감

·치수 변동

·비원형 단면

·더 큰 형상 공차

·결합 부품 사이의 간극 변동

이러한 조건은 엘라스토머가 케이싱과 접촉을 얼마나 일정하게 유지하는지에 영향을 줄 수 있습니다.

이는 특정 케이싱 행거 씰 설계가 거친 케이싱 표면과 더 넓은 치수 또는 형상 공차가 있는 웰헤드 적용을 위해 특별히 개발되는 이유 중 하나입니다.

예를 들어, FS 씰은 웰헤드용 정적 케이싱 및 튜빙 행거 씰로 설계되었으며, 거친 케이싱 표면과 더 큰 간극을 수용하도록 특별히 제작되었습니다.

3. 작동 압력 확인하기

압력은 케이싱 행거 씰을 선택할 때 또 다른 주요 요소입니다.

장비의 명목 압력 등급만 보지 마십시오. 다음을 포함한 실제 밀봉 조건을 고려하십시오:

·정상 작동 압력

·최대 차압

·압력 사이클링

·압력 변동

·압력 방향

·씰 주변 간극

높은 차압은 특히 밀봉 표면 사이의 간극이 클 때 엘라스토머 압출 위험을 증가시킬 수 있습니다.

따라서 씰의 압출 방지 설계는 압력 및 간극과 함께 평가해야 합니다.

예를 들어, FS Seals는 고압 웰헤드 적용 분야에서 엘라스토머를 보호하는 데 도움을 주도록 설계된 통합 압출 방지 스프링을 사용합니다.

4. 씰 재료를 온도 및 웰 유체에 맞게 선택

씰 재료는 온도만이 아니라 전체 작동 환경에 따라 선택해야 합니다.

석유 및 가스 웰헤드 밀봉에 일반적으로 사용되는 엘라스토머 옵션은 다음과 같습니다:

NBR

압력, 온도 및 매체 조건이 적합한 작동 범위 내에 있는 일반적인 석유 및 가스 적용 분야에서 흔히 선택되는 재료입니다.

HNBR

더 까다로운 온도, 기계적 및 유전 서비스 조건에서 자주 고려됩니다.

FKM

더 높은 온도 성능과 내화학성이 요구될 때 고려할 수 있습니다.

FFKM

더 높은 성능의 엘라스토머가 필요한 특히 까다로운 화학 및 온도 환경에 사용됩니다.

실제 선택은 다음과 같은 요소에 따라 달라집니다:

·작동 온도

·석유 및 가스 조성

·물 노출

·H₂S 또는 CO₂ 노출

·화학 첨가제

·압력

·필요한 사용 수명

따라서 재료 호환성은 씰 형상과 함께 평가해야 합니다.

5. 압출 방지 설계 평가

고압에서 작동하는 케이싱 행거 씰은 충분한 압출 저항성을 필요로 합니다.

차압이 엘라스토머에 작용하면 재료가 결합 부품 사이의 간극 방향으로 밀려날 수 있습니다. 간극이 충분히 크면 반복적인 압력 사이클로 인해 결국 씰이 손상될 수 있습니다.

씰 설계에 따라 압출 방지 보호는 다음에서 제공될 수 있습니다:

·통합 스프링

·백업 링

·보강 밀봉 구조

·금속 지지 부품

예를 들어, FS Seal은 압출 방지 요소로 통합 스프링을 사용합니다. 반면 P Seal은 압력 하에서 엘라스토머를 지지하기 위해 백업 링을 사용할 수 있습니다. JST의 P Seal 설계는 메시 스테인리스강 또는 솔리드 탄소강으로 제공되는 백업 링을 사용합니다.

적절한 구성은 웰헤드 설계, 간극, 압력 및 밀봉 요구 사항에 따라 달라집니다.

6. 웰헤드 구성에 따른 씰 설계 선택

모든 웰헤드에 적합한 범용 케이싱 행거 씰은 없습니다.

장비 구성에 따라 다양한 설계를 선택할 수 있습니다.

FS Seal

FS Seal은 케이싱 및 튜빙 행거 적용 분야를 위해 개발된 스프링 가압식 정적 씰입니다. 이 설계는 거친 케이싱 표면, 더 큰 간극 또는 더 넓은 치수 및 형상 공차를 수용해야 하는 웰헤드 조립체에 특히 적합합니다.

P Seal

P Seal은 압출 방지 백업 링이 포함된 엘라스토머 씰링 요소를 사용합니다. JST의 설계에서는 씰이 주입된 실란트에 의해 가압되며 케이싱 스풀 또는 튜빙 헤드의 하부 씰링 영역에 사용됩니다.

장비에 압출 방지 지지 기능을 갖춘 실란트 가압식 씰링 솔루션이 필요한 경우 고려할 수 있습니다.

S Seal 및 기타 설계

기타 케이싱 또는 튜빙 행거 씰 설계도 원래 장비 구성에 따라 사용할 수 있습니다.

중요한 점은 치수가 비슷해 보인다는 이유만으로 하나의 씰 프로파일을 다른 것으로 단순히 대체해서는 안 된다는 것입니다.

홈, 압축, 간극, 압력 방향 및 가압 메커니즘은 모두 장비와 호환되어야 합니다.

7. 설치 방법 고려

설치 요구 사항도 씰 선택에 영향을 줄 수 있습니다.

교체품을 선택하기 전에 다음 사항을 확인하십시오:

·씰이 설치되는 방식

·씰에 실란트 주입이 필요한지 여부

·백업 구성품이 분리형인지 통합형인지 여부

·케이싱이 씰을 관통하여 삽입되는지 여부

·특수 설치 공구가 필요한지 여부

·주요 장비 개조 없이 씰을 교체할 수 있는지 여부

예를 들어, FS Seal 설계는 통합형 압출 방지 구조를 사용할 수 있어 설치 중 별도의 분리형 압출 방지 구성품이 필요하지 않습니다. 업계 자료에서도 FS Seal을 설치 후 패크오프 작업이 필요 없는 일체형 설계로 설명합니다.

이는 현장에서 기존 씰을 교체할 때 중요한 고려 사항이 될 수 있습니다.

8. 맞춤형 케이싱 행거 씰을 고려해야 하는 경우

장비가 확립된 구성을 따르고 운전 조건이 설계 범위 내에 있는 경우 표준 씰로 충분할 수 있습니다.

다음과 같은 경우 맞춤형 케이싱 행거 씰을 고려할 가치가 있습니다:

·케이싱 치수가 비표준인 경우

·기존 씰이 단종된 경우

·원래 씰을 더 이상 사용할 수 없는 경우

·홈 치수가 특이한 경우

·케이싱 표면이 특히 거친 경우

·간극이 예상보다 큰 경우

·압력 또는 온도 요구 사항이 까다로운 경우

·특정 엘라스토머 재질이 필요한 경우

·기존 씰에서 누출 또는 압출이 발생한 경우

이러한 적용 분야에서 맞춤화는 반드시 완전히 새로운 씰 프로파일을 만드는 것을 의미하지는 않습니다. 장비에 적합한 치수, 엘라스토머, 스프링 또는 백업 구성, 그리고 씰링 형상을 선택하는 작업이 포함될 수 있습니다.

케이싱 행거 씰을 선택하려면 어떤 정보가 필요한가?

씰 제조업체에 문의할 때 다음 정보가 유용합니다:

장비 정보

·케이싱 헤드 또는 튜빙 헤드

·케이싱 행거 유형

·웰헤드 모델 또는 OEM

·밀봉 위치

치수 정보

·케이싱 외경(OD)

·씰 내경(ID)/외경(OD)

·홈 치수

·간극

·기존 씰 도면 또는 샘플

운전 조건

·작동 압력

·최대 압력

·작동 온도

·압력 사이클링

매체

·오일

·가스

·물

·H₂S / CO₂ 노출

·기타 화학물질

기존 문제

·누출

·압출

·씰 손상

·설치 어려움

·짧은 사용 수명

씰 도면 또는 실제 샘플은 맞춤 개발에 특히 유용합니다. 이를 통해 제조업체가 공칭 케이싱 크기를 바탕으로 추정하는 대신 원래의 밀봉 형상을 평가할 수 있기 때문입니다.

케이싱 행거 씰 선택 체크리스트

씰을 주문하기 전에 다음 주요 매개변수를 확인하십시오:

결론

석유 및 가스 유정의 웰헤드용 케이싱 행거 씰을 올바르게 선택하려면 씰을 공칭 케이싱 크기에 맞추는 것 이상의 고려가 필요합니다.

가장 중요한 요소는 밀봉 위치, 케이싱 치수, 표면 상태, 간극, 압력, 온도, 유체, 재질 호환성 및 압출 방지 설계입니다.

거친 케이싱 표면이나 큰 치수 공차가 있는 웰헤드 적용 분야에서는 FS Seals와 같은 설계가 장점을 제공할 수 있습니다. 다른 구성은 장비 설계에 따라 P Seals, S Seals 또는 다른 밀봉 기술이 필요할 수 있습니다.

가장 안전한 방법은 비슷하게 보이는 씰이 동일한 성능을 제공할 것이라고 가정하기보다, 원래 웰헤드 구성과 실제 작동 조건에 따라 씰을 선택하는 것입니다.

적용 분야가 비표준 치수이거나 기존 밀봉 문제가 있는 경우, 압력, 온도, 매체 및 케이싱 정보와 함께 도면 또는 씰 샘플을 제공하면 씰 제조업체가 적합한 솔루션을 개발하기 위한 최적의 출발점을 얻을 수 있습니다.