شیلنگ شکستگی TPU و شیلنگ شکستگی: مواد، فشار و عملکرد میدانی

مورد برای TPU در کاربردهای شیلنگ شکستگی

شکستگی هیدرولیک شرایطی را تحمیل می کند که اکثر مواد شیلنگ همه منظوره را در چند چرخه کاری حذف می کند. دوغاب مملو از پروپانت که با سرعت زیاد از طریق سوراخ شلنگ حرکت می کند، آسترهای لاستیکی را به سرعت فرسایش می دهد. پالس‌های فشار تولید شده توسط لایه‌های تقویت‌کننده خستگی چرخه پمپ تریپلکس که برای بارگذاری ضربه‌ای طراحی نشده‌اند. و ترکیب شیمیایی کاهنده‌های اصطکاک، بیوسیدها، بازدارنده‌های رسوب و مراحل اسیدی، موادی را که فاقد مقاومت شیمیایی وسیع هستند، تخریب می‌کند. TPU از این ترکیب تنش ها بهتر از هر پلیمری جایگزین در استفاده کنونی از میدان نفتی جان سالم به در می برد.

مزیت در سطح مولکولی شروع می شود. ساختار بلوک قطعه‌بندی شده پلی‌اورتان گرمانرم - نواحی سخت و نرم متناوب - ترکیب خاصی از الاستومری تک فازی را ارائه می‌کند: مقاومت در برابر سایش قابل مقایسه با پلاستیک‌های مهندسی، بازیابی الاستیک قابل مقایسه با لاستیک، و مقاومت شیمیایی که در سراسر هیدروکربن‌های آلیفاتیک، اسیدهای رقیق‌شده تولید شده با آب تولید می‌شود. در تست سایش کنترل شده، آسترهای داخلی TPU در شرایط دوغاب ساینده معادل 4 تا 6 عملکرد بهتری نسبت به لاستیک نیتریل دارند. در یک پمپ سرامیکی پمپاژ با سرعت بالا در غلظت‌های بالاتر از 400 کیلوگرم بر متر مکعب، این تفاوت مستقیماً به تعداد مراحلی که یک مجموعه شلنگ قبل از نیاز به تعویض آستر زنده می‌ماند، تبدیل می‌شود.

TPU همچنین در جاهایی که لاستیک در دمای افراطی از کار می افتد عمل می کند. عملیات زمستانی میدان نفتی در میادین حوضه پرمین، مونتنی یا سیبری، تجهیزات سطحی را در زیر 30- درجه سانتی گراد قرار می دهد. شیلنگ های استاندارد نیتریل و EPDM در این دماها به طور قابل توجهی سفت می شوند و خطر آسیب پیچ خوردگی در حین استقرار را افزایش می دهند. ترکیبات TPU با فرمول مناسب انعطاف پذیری قابل استفاده را تا -40 درجه سانتیگراد حفظ می کنند ، که در شرایط زیر صفر عملاً زمانی اهمیت دارد که خدمه در حال نصب آهن و شیلنگ قبل از طلوع فجر هستند.

چگونه شکستگی شیلنگ TPU ساخته شده است: لایه به لایه

شیلنگ فرکینگ یک ساختار کامپوزیتی است و عملکرد آن تنها به خوبی ضعیف ترین لایه در مجموعه است. درک آنچه که هر لایه کمک می کند، روشن می کند که چرا شیلنگ های TPU درجه یک میدان نفتی هزینه قابل توجهی نسبت به شلنگ های صنعتی استاندارد دارند - و چرا این حق بیمه در سرویس توجیه می شود.

لاینر داخلی

آستر اولین سطح تماس های دوغاب و سطح سایش اولیه در سرویس پروپانت است. آسترهای TPU میدان نفتی با سختی 90-95 Shore A ترکیب می شوند - به طور قابل توجهی سخت تر از محدوده 80-85 Shore A معمولی شیلنگ های TPU صاف یا عمومی صنعتی - زیرا سختی مستقیماً با مقاومت سایشی در فرسایش دوغاب ارتباط دارد. این مبادله یک کاهش متوسط ​​در انعطاف پذیری در دمای پایین است، به همین دلیل است که مشخصات شلنگ شکستگی در آب و هوای سرد گاهی اوقات نیاز به ترکیب آستری نرم تر با سختی نزدیک به 85 Shore A دارد، که در ازای جابجایی ایمن در سرمای شدید، عمر آستر را تا حدودی کوتاه تر می کند.

TPU مبتنی بر پلی‌اتر به طور کلی در کاربردهای آستر میدان نفتی بر پایه پلی‌استر ترجیح داده می‌شود. پلی استر TPU مستعد تخریب هیدرولیتیکی در تماس پایدار با آب است - یک مسئولیت مهم در انتقال آب تولید شده یا هر سرویسی که در آن شیلنگ پر از مایع بین کارها قرار می گیرد. پلی اتر TPU استحکام کششی و ازدیاد طول خود را از طریق غوطه وری طولانی در آب حفظ می کند که برای شلنگی که ممکن است در طول شب بین مراحل شکستگی شارژ بماند بسیار مهم است.

پکیج تقویتی

تقویت کننده ظرفیت فشار و عمر خستگی را تعیین می کند. شیلنگ های شکست معمولاً از پلی استر یا نوار آرامید با مقاومت بالا استفاده می کنند. زاویه قیطان برای بهینه سازی تعادل بین مقاومت فشار و پایداری محوری مهندسی شده است - شلنگی که تحت فشار بیش از حد کشیده یا منقبض می شود، بار غیرقابل پیش بینی بر اتصالات اتصالات ایجاد می کند و می تواند کوپلینگ ها را در شرایط مزرعه شل کند.

پوشش بیرونی

در یک سایت frac، شیلنگ‌ها روی لایه‌های شن کشیده می‌شوند، توسط تجهیزات سنگین تحت فشار قرار می‌گیرند، و در شرایط سایشی به طور مکرر پیچ‌خورده و باز می‌شوند. پوشش بیرونی TPU به طور موثرتری نسبت به جایگزین های لاستیکی در برابر این سوء استفاده مکانیکی مقاومت می کند و بر خلاف لاستیک، هنگام قرار گرفتن در معرض ازن، اشعه ماوراء بنفش یا پاشش هیدروکربن که در هر مکان تولیدی معمول است، ترک نمی خورد یا سطح را بررسی نمی کند. پوشش بیرونی همچنین اولین خط دفاعی در برابر آسیب های تقویتی را فراهم می کند. یک شلنگ با قرار گرفتن در معرض تقویت قابل مشاهده باید بدون در نظر گرفتن شرایط باقیمانده لاینر در معرض خطر قرار گیرد.

اتصالات انتهایی و مجموعه های کوپلینگ

رابط اتصال به شیلنگ از نظر آماری رایج ترین نقطه شروع خرابی در مجموعه های شیلنگ فرکینگ است. هندسه ی فرول باید دقیقاً با قطر بیرونی شلنگ و ساختار دیوار مطابقت داشته باشد. یک فرول کوچک یا بزرگ، غلظت تنش ایجاد می کند که ترک ها را تحت بارگذاری ضربه ای منتشر می کند. API 7K به عنوان بخشی از صلاحیت مونتاژ به اتصالات انتهایی نیاز دارد که با فشار کاری 1.5× آزمایش شوند. ، و هر مجموعه باید یک گواهی آزمایش سریالی قابل ردیابی به آن رویداد آزمایش اثبات خاص داشته باشد.

قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی در سرویس Frac: آنچه TPU در برابر آن مقاومت می کند و محدودیت های آن کجاست

هیچ پلیمری به طور کلی با هر سیالی که در عملیات میدان نفتی با آن مواجه می شود سازگار نیست و TPU نیز از این قاعده مستثنی نیست. درک مرزهای مقاومت شیمیایی TPU به اندازه دانستن نقاط قوت آن مهم است.

TPU اکثر مواد شیمیایی مایع شکست را بدون تخریب قابل توجه اداره می کند:

• سیال پایه Slickwater: آب شیرین و آب تولید شده در محدوده TDS معمولی باعث تخریب ناچیز TPU در طول سرویس طولانی می شود.
• کاهنده اصطکاک (پلی آکریل آمید): هیچ حمله TPU قابل توجهی در غلظت های استفاده در میدان وجود ندارد.
• هیدروکربن های آلیفاتیک: گازوئیل، نفت خام و میعانات سبک کمترین تورم را در TPU با فرمول مناسب میدان نفتی ایجاد می‌کنند - معمولاً کمتر از 5 درصد تغییر حجم پس از 72 ساعت غوطه‌وری.
• هیدروکلراید رقیق (تا 15 درصد): پلی اتر TPU مقاومت قابل قبولی در دمای محیط نشان می دهد. عمر مفید کمتر از سرویس آب است اما برای کارهای استاندارد تحریک اسید کافی است.
• زیست کش ها، بازدارنده های رسوب، بازدارنده های خوردگی: در غلظت‌های معمولی تیمار مزرعه، این افزودنی‌ها باعث تخریب معنی‌دار TPU نمی‌شوند.

موقعیت‌هایی که TPU به محدودیت‌های خود می‌رسد قبل از اینکه در میدان کشف شوند ارزش دانستن دارند:

• هیدروکربن های معطر: تولوئن و زایلن باعث تورم قابل توجه TPU می شوند. شیلنگ‌هایی که به میعانات یا سرویس‌های خام غنی از آروماتیک منتقل می‌شوند، باید قبل از استقرار برای آن مایعات خاص از نظر مواد واجد شرایط باشند.
• اسید غلیظ: HCl بالاتر از 15-20٪ یا HF در هر غلظتی به تدریج به TPU حمله می کند. کارهای شکست اسیدی در غلظت های بالاتر به داده های تایید شده سازگاری مواد لاینر از سازنده نیاز دارند.
• افزایش دمای سیال: مقاومت شیمیایی TPU در دماهای بالا کاهش می یابد. اگر دمای سیال در شیلنگ به دلیل گرمای پمپ یا برگشت چاه از 60 درجه سانتیگراد بالاتر رود، آستری که در سرویس اسید 20 درجه سانتیگراد عملکرد قابل قبولی دارد، ممکن است سریعتر تخریب شود.

بازرسی میدانی و بازنشستگی: مدیریت شیلنگ فرکینگ در سرویس

شکست شیلنگ در فشار کاری یک رویداد پر انرژی است. انرژی ذخیره شده در یک شلنگ تحت فشار 100 بار و قطر 4 اینچ قابل توجه است. خرابی در کوپلینگ یا از طریق فوران لاینر می تواند باعث آسیب جدی به پرسنل مجاور و انتشار غیرقابل کنترل مایع روی پد شود. بازرسی ساختاریافته هزینه اداری نیست، بلکه مکانیسم اولیه برای تشخیص تخریب قبل از تبدیل شدن به یک رویداد ایمنی است.

چک های قبل از کار

قبل از هر کاری، تمام طول شلنگ را طی کنید و بریدگی یا ساییدگی پوشش بیرونی را به اندازه کافی عمیق بررسی کنید تا آرماتور، برجستگی های موضعی که نشان دهنده جدا شدن آستر یا آسیب آرماتور است، پیچ خوردگی یا خمیدگی تنظیم شده که وقتی شلنگ صاف قرار می گیرد شل نمی شود، و هرگونه جفتی که حرکت، خوردگی در قسمت اتصال دهنده یا حلقه را نشان می دهد، بررسی کنید. هر شیلنگ با آرماتور در معرض فوراً بازنشسته می شود - بدون استثنا. برآمدگی در هر نقطه از بدن نشانه خرابی ساختار داخلی است و پاسخ مشابهی را تضمین می کند.

تست فشار بعد از کار

پس از مراحل با سرعت بالا یا غلظت بالا، آزمایش هیدرواستاتیک را با فشار کاری 1.5× با آب قبل از بازگشت شلنگ به سرویس انجام دهید. این آسیب لاینر را می گیرد که از بیرون قابل مشاهده نیست و قبل از اینکه در شرایط عملیاتی میدانی ظاهر شود، یکپارچگی جفت را از دست می دهد. نتایج آزمایش را با شماره سریال شلنگ ثبت کنید.

نظارت بر سایش لاینر

در سرویس دوغاب پایدار، ضخامت دیواره آستر داخلی با هر کار به تدریج کاهش می یابد. بازرسی دوره‌ای برش و اندازه‌گیری - بریدن یک بخش کوتاه از شیلنگ در فواصل زمانی برنامه‌ریزی‌شده و اندازه‌گیری ضخامت لاینر باقی‌مانده - به اپراتورها اجازه می‌دهد تا یک مدل نرخ سایش برای نوع خاص، نرخ پمپ و مشخصات شغلی خود بسازند. هنگامی که ضخامت لاینر به 50 درصد اصلی رسید، شیلنگ باید از خدمات پشتیبانی خارج شود حتی اگر هیچ آسیب خارجی قابل مشاهده نباشد، زیرا ضخامت دیواره باقیمانده دیگر حاشیه ایمنی کافی را در برابر انفجار ایجاد نمی کند.

بازنشستگی مبتنی بر زمان و چرخه

بازرسی فیزیکی آسیب های قابل مشاهده را می گیرد، اما همه مکانیسم های تخریب از بیرون قابل مشاهده نیستند. انتشار ترک خستگی در لایه‌های تقویت‌کننده، شکنندگی UV پوشش بیرونی، و مجموعه فشرده‌سازی سیل کوپلینگ پیشرونده، همگی در داخل ایجاد می‌شوند. API 7K و اکثر برنامه‌های مدیریت شیلنگ اپراتور اصلی حداکثر محدودیت‌های عمر سرویس را مشخص می‌کنند. معمولاً 5 تا 10 سال از تاریخ تولید و حداکثر تعداد چرخه فشار تعریف شده است - به عنوان یک پشتیبان در برابر حالت های خرابی که بازرسی به تنهایی نمی تواند آنها را تشخیص دهد. شیلنگ هایی که به این محدودیت ها می رسند بدون توجه به وضعیت بصری خود بازنشسته می شوند.