Selecionar o vedador do suspensor de revestimento adequado é uma parte importante do projeto ou da manutenção de uma cabeça de poço de petróleo e gás. O vedador deve manter a integridade da pressão entre o revestimento e os componentes da cabeça de poço, acomodando as dimensões reais, a condição da superfície, a pressão, a temperatura e os fluidos do poço envolvidos.

Um vedador que corresponde ao tamanho nominal do revestimento pode não ser necessariamente a escolha correta. Na prática, as dimensões do revestimento, a folga de vedação, o acabamento da superfície, a pressão, a temperatura e a compatibilidade do elastômero influenciam o desempenho da vedação.

Então, como selecionar o vedador correto do suspensor de revestimento para uma cabeça de poço de petróleo e gás?

O que um vedador do suspensor de revestimento precisa fazer?

Um vedador do suspensor de revestimento cria uma barreira de pressão entre o revestimento e os componentes circundantes da cabeça de poço. Seu objetivo principal é ajudar a isolar o espaço anular do revestimento e impedir que a pressão ou os fluidos do poço passem pela interface de vedação.

O projeto exato do vedador depende da configuração da cabeça de poço. Vedadores FS, Vedadores P, Vedadores S, vedadores elastoméricos e sistemas de vedação metálica podem ser usados em diferentes configurações de suspensores de revestimento ou de tubos.

Por isso, a seleção de um vedador do suspensor de revestimento deve começar pelo equipamento e pelo local de vedação, em vez de simplesmente escolher um vedador com base em seu nome ou tamanho nominal.

1. Comece pelas dimensões do revestimento e da cabeça de poço

O primeiro passo é identificar as dimensões do equipamento existente.

As informações importantes incluem:

·Diâmetro externo do revestimento

·Diâmetro interno e externo do vedador

·Dimensões da ranhura do vedador

·Folga radial

·Profundidade e largura da ranhura

·Tolerâncias dimensionais do revestimento

·Dimensões do vedador existente

Esses parâmetros determinam se o vedador pode obter contato suficiente com o revestimento e o alojamento da cabeça de poço.

Em aplicações de substituição, confiar apenas no tamanho nominal do revestimento pode ser arriscado. Um desenho ou uma amostra do vedador existente fornece informações muito mais úteis para confirmar a geometria real da vedação.

2. Considere a condição da superfície do revestimento

O revestimento nem sempre é uma superfície de vedação ideal.

Dependendo do equipamento e das condições de instalação, o revestimento pode apresentar:

·Acabamentos de superfície relativamente ásperos

·Variação dimensional

·Seções fora de circularidade

·Tolerâncias geométricas maiores

·Variações de folga entre componentes correspondentes

Essas condições podem afetar a consistência com que um elastômero mantém contato com o revestimento.

Esse é um dos motivos pelos quais certos projetos de vedadores de suspensor de revestimento são desenvolvidos especificamente para aplicações em cabeças de poço que envolvem superfícies de revestimento ásperas e tolerâncias dimensionais ou geométricas mais amplas.

Por exemplo, os Vedadores FS são projetados como vedadores estáticos de suspensor de revestimento e de tubos para cabeças de poço e são especificamente destinados a acomodar superfícies de revestimento ásperas e folgas maiores.

3. Verifique a pressão de trabalho

A pressão é outro fator importante ao selecionar um vedador do suspensor de revestimento.

Não olhe apenas para a classificação de pressão nominal do equipamento. Considere as condições reais de vedação, incluindo:

·Pressão de trabalho normal

·Pressão diferencial máxima

·Ciclagem de pressão

·Flutuações de pressão

·Direção da pressão

·Folga ao redor da vedação

Uma alta pressão diferencial pode aumentar o risco de extrusão do elastômero, especialmente quando há uma folga maior entre as superfícies de vedação.

Por esse motivo, o projeto antiextrusão da vedação deve ser avaliado juntamente com a pressão e a folga.

As vedações FS Seals, por exemplo, utilizam molas antiextrusão integradas projetadas para ajudar a proteger o elastômero em aplicações de cabeça de poço de alta pressão.

4. Combine o Material da Vedação com a Temperatura e os Fluidos do Poço

O material da vedação deve ser selecionado de acordo com o ambiente operacional completo, não apenas com a temperatura.

As opções típicas de elastômeros para vedação de cabeças de poço de petróleo e gás incluem:

NBR

Uma escolha comum para aplicações gerais de petróleo e gás em que as condições de pressão, temperatura e meio estão dentro da faixa operacional adequada.

HNBR

Frequentemente considerado para condições mais exigentes de temperatura, mecânicas e de serviço em campos petrolíferos.

FKM

Pode ser considerado quando são necessários desempenho em temperaturas mais altas e resistência química.

FFKM

Usado para ambientes químicos e de temperatura particularmente exigentes, onde um elastômero de maior desempenho é justificado.

A escolha real depende de fatores como:

·Temperatura de operação

·Composição do petróleo e gás

·Exposição à água

·Exposição a H₂S ou CO₂

·Aditivos químicos

·Pressão

·Vida útil de serviço necessária

A compatibilidade do material deve, portanto, ser avaliada juntamente com a geometria da vedação.

5. Avalie o Projeto Antiextrusão

Uma vedação de suspensor de revestimento operando sob alta pressão precisa de resistência suficiente à extrusão.

Quando a pressão diferencial atua sobre um elastômero, o material pode ser forçado em direção à folga entre os componentes acoplados. Se a folga for grande o suficiente, ciclos repetidos de pressão podem eventualmente danificar a vedação.

Dependendo do projeto da vedação, a proteção antiextrusão pode vir de:

·Molas integradas

·Anéis de apoio

·Estruturas de vedação reforçadas

·Componentes de suporte metálicos

Por exemplo, a vedação FS Seal utiliza molas integradas como elementos antiextrusão. Uma vedação P Seal, por outro lado, pode usar anéis de apoio para sustentar o elastômero sob pressão. O projeto P Seal da JST utiliza anéis de apoio disponíveis em aço inoxidável em malha ou aço carbono sólido.

A configuração adequada depende do projeto da cabeça de poço, da folga, da pressão e dos requisitos de vedação.

6. Escolha o projeto da vedação de acordo com a configuração da cabeça do poço

Não existe uma vedação universal para suspensor de revestimento que seja adequada para todos os cabeçotes de poço.

Diferentes projetos podem ser selecionados de acordo com a configuração do equipamento.

Vedação FS

Uma Vedação FS é uma vedação estática energizada por mola desenvolvida para aplicações de suspensores de revestimento e tubos. Seu projeto é particularmente adequado para conjuntos de cabeça de poço onde superfícies ásperas do revestimento, folgas maiores ou tolerâncias dimensionais e geométricas mais amplas precisam ser acomodadas.

Vedação P

Uma Vedação P utiliza um elemento de vedação de elastômero com anéis de apoio antiextrusão. No projeto da JST, a vedação é energizada por selante injetado e é usada na área de vedação inferior de carretéis de revestimento ou cabeças de tubos.

Ela pode ser considerada quando o equipamento requer uma solução de vedação energizada por selante com suporte antiextrusão.

Vedação S e outros projetos

Outros projetos de vedação para suspensores de revestimento ou tubos também podem ser usados dependendo da configuração original do equipamento.

O ponto importante é que um perfil de vedação não deve ser substituído por outro simplesmente porque as dimensões parecem semelhantes.

A ranhura, compressão, folga, direção da pressão e mecanismo de energização precisam ser todos compatíveis com o equipamento.

7. Considere o método de instalação

Os requisitos de instalação também podem influenciar a seleção da vedação.

Antes de escolher uma substituição, determine:

·Como a vedação é instalada

·Se a vedação requer injeção de selante

·Se os componentes de apoio estão soltos ou integrados

·Se o revestimento é inserido através da vedação

·Se são necessárias ferramentas especiais de instalação

·Se a vedação pode ser substituída sem grandes modificações no equipamento

Por exemplo, os projetos de Vedação FS podem usar uma estrutura antiextrusão integrada, evitando componentes antiextrusão soltos separados durante a instalação. Fontes do setor também descrevem as Vedações FS como projetos de peça única que não requerem operações de vedação posterior após a instalação.

Isso pode ser uma consideração importante ao substituir uma vedação existente em campo.

8. Quando você deve considerar uma vedação personalizada para suspensor de revestimento?

Uma vedação padrão pode ser suficiente quando o equipamento segue uma configuração estabelecida e as condições operacionais estão dentro da faixa de projeto.

Uma vedação personalizada para suspensor de revestimento pode valer a pena quando:

·As dimensões do revestimento não são padrão

·A vedação existente está obsoleta

·A vedação original não está mais disponível

·As dimensões da ranhura são incomuns

·A superfície do revestimento é particularmente áspera

·A folga é maior do que o esperado

·Os requisitos de pressão ou temperatura são exigentes

·É necessário um composto específico de elastômero

·A vedação existente apresentou vazamento ou extrusão

Para essas aplicações, a personalização não significa necessariamente criar um perfil de vedação totalmente novo. Ela pode envolver a seleção das dimensões, elastômero, configuração da mola ou apoio e geometria de vedação adequados para o equipamento.

Quais informações são necessárias para selecionar uma vedação para suspensor de revestimento?

Ao entrar em contato com um fabricante de vedações, as seguintes informações são úteis:

Informações do equipamento

·Cabeça de revestimento ou cabeça de tubo

·Tipo de suspensor de revestimento

·Modelo da cabeça de poço ou OEM

·Localização da vedação

Informações dimensionais

·Diâmetro externo do revestimento

·Diâmetro interno/externo da vedação

·Dimensões da ranhura

·Folga

·Desenho da vedação existente ou amostra

Condições de operação

·Pressão de trabalho

·Pressão máxima

·Temperatura de operação

·Ciclagem de pressão

Meios

·Óleo

·Gás

·Água

·Exposição a H₂S / CO₂

·Outros produtos químicos

Problemas existentes

·Vazamento

·Extrusão

·Danos na vedação

·Instalação difícil

·Vida útil curta

Um desenho da vedação ou uma amostra física é especialmente útil para o desenvolvimento personalizado, pois permite que o fabricante avalie a geometria original da vedação em vez de fazer suposições com base no tamanho nominal do revestimento.

Lista de verificação para seleção da vedação do suspensor de revestimento

Antes de encomendar uma vedação, verifique estes parâmetros principais:

Conclusão

A seleção da vedação correta do suspensor de revestimento para uma cabeça de poço de petróleo e gás exige mais do que apenas combinar a vedação com o tamanho nominal do revestimento.

Os fatores mais importantes são a localização da vedação, as dimensões do revestimento, a condição da superfície, a folga, a pressão, a temperatura, os fluidos do poço, a compatibilidade do material e o projeto antiextrusão.

Para aplicações em cabeças de poço que envolvem superfícies de revestimento ásperas ou maiores tolerâncias dimensionais, projetos como as vedações FS podem oferecer vantagens. Outras configurações podem exigir vedações P, vedações S ou diferentes tecnologias de vedação, dependendo do projeto do equipamento.

A abordagem mais segura é selecionar a vedação de acordo com a configuração original da cabeça de poço e as condições reais de operação, em vez de presumir que uma vedação de aparência semelhante fornecerá o mesmo desempenho.

Se a aplicação envolver dimensões fora do padrão ou um problema de vedação existente, fornecer um desenho ou amostra da vedação juntamente com informações de pressão, temperatura, meios e revestimento oferece ao fabricante de vedações o melhor ponto de partida para desenvolver uma solução adequada.