Aplicación de la industria

Introducción al uso de sellos de aceite en equipos de extracción de yacimientos petrolíferos

Si bien pueden parecer componentes pequeños, los sellos de aceite desempeñan un papel de "guardián" en los equipos de extracción de yacimientos petrolíferos. Su función principal es evitar la fuga de lubricantes y bloquear la entrada de contaminantes externos como polvo, barro y agua al equipo. Esto garantiza el funcionamiento normal de los componentes clave de la transmisión, prolonga la vida útil del equipo y garantiza la seguridad de la producción.

1. Funciones clave de los sellos de aceite en equipos para yacimientos petrolíferos
2. 1. Medios lubricantes de sellado: evita fugas de aceite lubricante o grasa de cajas de engranajes, carcasas de cojinetes, etc., asegurando una lubricación continua de los puntos de fricción y reduciendo el desgaste.
3. 2. Aislar la contaminación externa: el entorno del yacimiento petrolífero es extremadamente duro y está lleno de arena, barro, agua salada y productos químicos corrosivos. Los sellos de aceite previenen eficazmente que estos contaminantes entren en el equipo, 3. evitando el desgaste, la corrosión y el agarrotamiento de los componentes.
4. 4. Reducción de los costos de mantenimiento: un sello defectuoso puede provocar una pérdida total de lubricante, lo que provoca fallas graves como desgaste de los rodamientos y daños en los engranajes, lo que resulta en costos de reparación significativos y tiempo de inactividad de la producción.
5. 5. Garantizar la seguridad de la producción: en equipos que involucran alta presión, alta temperatura o medios inflamables, la falla del sello puede causar fugas, lo que lleva a incidentes de seguridad o accidentes ambientales.
6. 6. Principales puntos de aplicación de los sellos de aceite en equipos para yacimientos petrolíferos

Los sellos de aceite son críticos desde la superficie hasta las herramientas de fondo de pozo en numerosas ubicaciones clave:

1. Unidad superior

• Requisitos: Resistencia a alta velocidad, alta temperatura, pulverización de lodo a alta presión y vibraciones severas. Por lo general, utilice sellos de PTFE energizados por resorte de alto rendimiento o sellos de caucho de nitrilo hidrogenado.
• Bombas de lodo

• Puntos de aplicación: vástagos de pistón, vástagos de válvulas, ejes de transmisión.
• Requisitos: Extrema resistencia a la abrasión, resistencia a la corrosión/erosión del barro (agua, arcilla, aditivos químicos) y resistencia a pulsos de alta presión. Comúnmente se utilizan sellos de poliuretano, sellos de FKM y sellos de vástago de pistón especializados.

3. Malacates y sistemas de frenado

• Puntos de aplicación: ejes de transmisión, carcasas de cojinetes.
• Requisitos: Resistencia a cargas pesadas, cargas de choque y altas temperaturas (por el calor del frenado). Comúnmente se utilizan sellos de caucho de nitrilo de alta resistencia o sellos FKM.

4. Mesa giratoria y giratoria

• Puntos de aplicación: Cojinetes principales, cajas de cambios.
• Requisitos: Capacidad para soportar cargas pesadas y momentos de vuelco, buen rendimiento de sellado y larga vida útil. Por lo general, se utilizan sellos de aceite de caja metálica grandes.

5. Herramientas de perforación de fondo de pozo (por ejemplo, motores de lodo, herramientas MWD/LWD)

• Puntos de aplicación: juntas universales de motores, conjuntos de cojinetes, ejes de transmisión.
• Requisitos: Resistencia extrema a altas temperaturas (hasta 200 °C+), alta presión, corrosión del fluido de perforación y diseño compacto. Los sellos FFKM y los sellos compuestos de PTFE se utilizan ampliamente porque resisten los entornos químicos y de temperatura más severos.

6. Árboles de Navidad y válvulas

• Puntos de aplicación: Vástagos de válvulas, actuadores.
• Requisitos: Resistencia a alta presión, resistencia a medios de petróleo y gas, resistencia a la corrosión por H₂S y cero fugas. Utilice principalmente juntas en V, juntas tóricas y juntas de elastómero de PTFE, a menudo hechas de FKM o FFKM.

3. Materiales comunes para sellos de aceite en campos petrolíferos

El duro entorno de los yacimientos petrolíferos exige un rendimiento extremadamente alto de los materiales de sellado.

• Caucho de nitrilo: Rentable, resistente a aceites a base de petróleo, pero con resistencia limitada a altas temperaturas y productos químicos. Se utiliza para sellar rodamientos en condiciones estándar.
• Caucho de nitrilo hidrogenado: ofrece mejor resistencia al calor (hasta 150 °C), al desgaste y al ozono que el NBR. Uno de los elastómeros más utilizados en los yacimientos petrolíferos.
• Fluoroelastómero: Excelente resistencia a altas temperaturas (hasta 200°C+), aceites y una amplia gama de productos químicos. La opción principal para aplicaciones de lodo corrosivo y de alta temperatura.
• Perfluoroelastómero: El "rey de los elastómeros". Resistente a prácticamente todos los productos químicos y disolventes, con resistencia a temperaturas de hasta 300 °C+. Se utiliza en las herramientas de fondo de pozo y entornos HPHT más exigentes, pero el costo es muy alto.
• Poliuretano: Muy alta resistencia mecánica y resistencia a la abrasión. A menudo se utiliza en aplicaciones de alta presión y alto desgaste, como vástagos de pistón de bombas de lodo.
• Politetrafluoroetileno: Coeficiente de fricción muy bajo, excelente resistencia química y resistencia a altas temperaturas. A menudo se utiliza con elastómeros como sellos de PTFE energizados por resorte para aplicaciones de alta velocidad y baja presión, como ejes principales de transmisión superior.

4. Desafíos y criterios clave de selección

Los principales desafíos para los sellos de aceite en aplicaciones de yacimientos petrolíferos incluyen:

• Condiciones de funcionamiento extremas: el problema del "triple alto" de alta presión, alta temperatura y alta velocidad.
• Medios complejos: petróleo crudo, gas natural, sulfuro de hidrógeno (H₂S), fluidos de perforación, fluidos de terminación y otros medios corrosivos.
• Aplicaciones dinámicas y estáticas: el equipo requiere sellos para aplicaciones alternativas, rotativas y estáticas.
• Requisitos de larga vida útil: Reemplazar un sello a menudo significa un costoso tiempo de inactividad, lo que requiere una confiabilidad extremadamente alta y una larga vida útil.

Criterios de selección clave:

1. 1. Definir las condiciones de funcionamiento: determinar la temperatura, la presión, la velocidad y el tipo de medio.
2. 2. Compatibilidad del material: seleccione el elastómero o polímero más adecuado según el medio y la temperatura.
3. 3. Diseño de la estructura: elija la estructura de sellado adecuada (por ejemplo, con labios auxiliares para exclusión de polvo, labios principales dobles para lubricación, resorte-tipo PTFE energizado).
4. 4. Calidad de la superficie: la dureza de la superficie, la rugosidad y el acabado del eje o del orificio que entra en contacto con el sello son críticos y afectan directamente el rendimiento y la vida útil del sellado.

Resumen

Los sellos de aceite son componentes críticos indispensables en los equipos de extracción de yacimientos petrolíferos. Su desempeño impacta directamente la confiabilidad del equipo, los costos operativos y la seguridad. A medida que la tecnología de perforación avanza hacia aguas profundas, pozos profundos y recursos no convencionales, las demandas sobre la tecnología de sellos son cada vez mayores y más estrictas. Esto impulsa el desarrollo de nuevos materiales (p. ej., nuevos compuestos, plásticos de ingeniería) y nuevos diseños estructurales (p. ej., sellos de monitoreo inteligentes) para servir mejor a la industria petrolera moderna.