Анализа квара гумене цеви компресионог пакера
Гумено буре пакера је потпуно уроњено у уље и ради под земљом. Молекули растварача улазе у умрежену мрежу гумене заптивке, узрокујући њено бубрење. Густина ланца мреже система се смањује, просечна удаљеност терминала се повећава, а модул опада, као што је приказано на слици испод. Пример описа;
Процес бубрења умрежених гумених заптивки обухвата два дела: с једне стране, растварач покушава да продре у гумену заптивку да изазове њену запремину да набубри; с друге стране, проширење запремине гумене заптивке узрокује да се мрежни молекуларни ланци протежу у тродимензионални простор, узрокујући ширење молекуларне мреже. Он производи еластичну контракцију под стресом, покушавајући да смањи молекуларну мрежу.
Када се ове две супротне тенденције пониште једна другу, постиже се равнотежа бубрења, модул еластичности гумене цеви пакера се смањује, а напон притиска остаје непромењен, што доводи до смањења перформанси заптивања. Повећање температуре убрзава квар гуменог бурета.
- Остали разлози су следећи (опуштање стреса, термално старење кисеоником)
- Разлог 1: Опуштање од стреса
- Под аксијалном компресијском силом гуменог кертриџа, радна површина гуменог улошка је у потпуности у контакту са зидом кућишта, а аксијална компресија достиже максималну вредност. Под дејством спољне силе, сегменти полимерног ланца су приморани да се истежу у правцу спољашње силе, стварајући тако унутрашњи напон да се такмиче са спољашњом силом. Међутим, молекуларна конформација се прилагођава термичким кретањем сегмената ланца, тако да су тачке заплитања распршене, молекуларни ланци производе релативно клизање и постепено се враћају у првобитно увијено стање, унутрашњи напон се постепено елиминише, а спољашњи сила која је уравнотежује наравно такође постепено слаби да би се одржала. Цео молекул умреженог полимера константне деформације не може произвести померање центра масе, тако да се напон може само опустити до равнотежне вредности, што резултира смањењем модула еластичности цеви за заптивање пакера, што доводи до квара заптивача.
- Разлог 2: Отказивање заптивке узроковано термичким старењем кисеоника
Најчешће заптивке пакера које се користе у нафтним пољима су заптивке од нитрилне гуме са одличном отпорношћу на уље. Процес термичког старења нитрилне гуме приказан је на слици испод
Иако нитрилна гума има добру отпорност на уље, алфа водоник на молекулском ланцу нитрилне гуме реагује са кисеоником на одређеној температури да би се формирао нестабилан интермедијер, који се распада на два сегмента са карбонил групом и хидроксилном групом. Перформансе нитрилне гуме се мењају у складу са променом структуре током процеса термичког старења кисеоником. Затезна чврстоћа и отпорност на истезање опадају са процесом термичког старења кисеоником, што доводи до квара заптивања заптивке пакера.