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Apr 18, 2024

上流の石油生産の増加に対応するシールの選択

長年にわたって、上流の石油操業は効率と、より大量の石油を地中から引き出す能力を向上させてきました。 エンジニアは、以下を使用してさらに深く掘り下げることでこれを達成しています。

長年にわたって、上流の石油操業は効率と、より大量の石油を地中から引き出す能力を向上させてきました。 エンジニアは、より深く掘削し、石油増進回収 (EOR) を使用し、これまでよりも高い温度で稼働することにより、これを達成しています。 これらの戦術は効果的ではありますが、シールの動作に厳しい環境を生み出すことが多いため、ポンプやコンプレッサーで使用されるシールに課題をもたらす可能性があります。

井戸に含まれる石油の含有量は、場所、気候、標高、その他の要因によって異なります。 原油の一般的な違いは、重油とみなされるか軽油とみなされるかです。 軽質原油には主に炭化水素が含まれています。 油中の不純物が増加すると、重く、粘度が増し、粘度が高くなり、重質原油と呼ばれます。 不純物には重金属、芳香族化合物（トルエン、キシレン、ベンゼンなどの化学物質）、樹脂が含まれる可能性があり、重質原油の価値が低くなり、処理に時間がかかります。 タールサンド、アスファルト、アスファルトはすべて重いと考えられています。 原油が重ければ重いほど、研磨剤や粘着性の樹脂がシールを引き裂いて破壊し、芳香族化合物が潜在的な化学攻撃を引き起こす可能性があるため、シールの処理作業はより困難になります。

井戸ごとに、硫黄含有量も異なります。 硫黄分が少ない油をスイート原油と呼びます。 対照的に、サワー原油には大量の硫黄が含まれており、危険となる可能性があります。 硫黄含有量が多いほど、有毒、腐食性、可燃性のガスである硫化水素 (H2S) が存在する可能性が高くなります。 硫黄と H2S は両方とも腐った卵の特有の臭いがあり、簡単に識別できます。

しかし、H2S は危険であり、高濃度では致死的になる可能性があります。 H2S は少量であってもシールを化学的に攻撃する可能性があります。ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) は完全に適合しますが、ニトリルゴム (NBR) は通常 10 ppm 未満の濃度で適合し、フルオロエラストマー (FKM) は 2,000 ppm 未満の濃度で適合します。水素化ニトリルブタジエンゴム (HNBR) は 50,000 ppm (5%) 未満。

多くの油井では、単純に地中から汲み出される石油はわずか約 10% です。 次に、石油増進回収 (EOR) が通常使用されます。ここでは、別のラインが掘削され、蒸気、水、二酸化炭素 (CO2) またはその他の媒体が油の後ろに注入されて、油が緩められて除去しやすくなります。 油井に注入される媒体の種類は、最適なシール材料に何を含めるべきかに大きな影響を与える可能性があるため、それぞれの影響を理解することが重要です。

水注入は最も一般的な EOR 方法です。 注射に使用される水は外部源から供給されることもありますが、多くの場合、生成水（別の井戸から汲み出された過剰な水）が使用され、石油、ガス、H2S、および錆、砂、塩、アスファルテンなどの研磨粒子が含まれる場合があります。そしてワックス。 これらの粒子はシールの寿命を縮める可能性があります。 さらに、水は非潤滑であると考えられているため、油中で機能するシールは、大量の水を使用すると固着したり破れたりする可能性があります。

別の EOR 方法である蒸気噴射は、濃厚で粘性のある重質原油に使用されます。 注入された蒸気は湿熱を発生させ、重質原油を緩めます。 蒸気の場合は、高温になるという追加の考慮事項に加えて、シール材料と蒸気の適合性に関する耐薬品性の懸念もあります。

EOR を使用すると、石油の後ろに二酸化炭素を注入して石油を押し出すこともできます。 油井には地下水が含まれることが多く、二酸化炭素が水と接触すると炭酸が形成される可能性があるため、化学的適合性を確認することが重要です。 二酸化炭素に関するさらに大きな問題は、加圧ガスがゴム製シールに浸透する爆発的な減圧です。 圧力が急激に低下すると、ゴム内のガスが激しく膨張して亀裂が生じ、直ちに漏れが発生する可能性があります。 二酸化炭素やその他のガス EOR の場合、シールへのガスの侵入を防ぐために、優れた耐透過性、または最小限の気孔率を備えたシールを選択することが重要です。