Приложение D (справочное). Информация по выбору и испытаниям эластомеров винтовых насосов

Приложение D
(справочное)

Информация
по выбору и испытаниям эластомеров винтовых насосов

D.1 Общие положения

Настоящее приложение представляет потребителям/заказчикам и поставщикам/изготовителям информацию по выбору и испытанию эластомеров насоса. Данная информация приводится как дополнение к требованиям, изложенным в приложении А, и предлагает дополнительные инструкции для использования при особенном применении. Все испытания необходимо проводить на оборудовании, отвечающем требованиям 7.8, в соответствии с задокументированными процедурами и с результатами, утвержденными квалифицированным лицом.

Если эта информация предусматривается техническими условиями, то каждый раздел данного приложения становится обязательным.

D.2 Дополнительные требования

Потребитель/заказчик и поставщик/изготовитель должны согласовать вопрос установления дополнительных свойств эластомера при определенном применении. Данные дополнительные свойства могут включать, но не ограничивать, следующее:

a) совместимость заказа эластомера;

b) способность сохранения адгезии в условиях тренировочного режима;

c) механические свойства:

- сопротивление раздиру;

- абразивная устойчивость;

- модуль упругости при сжатии;

d) остаточная деформация при сжатии;

e) сопротивление эластомера взрывоопасной декомпрессии;

f) устойчивость к ;

g) динамические свойства:

- динамический механический анализ;

- теплообразование;

- способность к упругой деформации.

D.3 Дополнительные процедуры испытания

D.3.1 Общие положения

Если не указано иначе, образцы эластомера изготавливают из заготовок, отлитых в лабораторных условиях, при условии, что их характеристики, свойства и степень выдержки максимально повторяют аналогичные характеристики для предназначенного статора насоса.

Требования к дополнительным испытаниям:

a) поставщик/изготовитель должен указать структуру жидкости, которая может состоять либо из модифицированных стандартных жидкостей, либо из предоставленных потребителем/заказчиком образцов жидкостей. Поставщик/изготовитель определяет объем образца жидкости, необходимый для программы испытания. Обычно минимально требуется 2 л флюидов скважины;

b) в случае многокомпонентной тестовой жидкости (нефть или вода) испытательное оборудование должно обеспечивать достаточное перемешивание, чтобы образцы эластомера подвергались равномерному жидкостному воздействию;

c) резервуары высокого давления, применяемые в испытаниях на долговечность, должны соответствовать нормативным требованиям к оборудованию, работающему под давлением, а также необходима возможность для их очистки от кислорода до начала испытания;

d) испытательная температура, давление, продолжительность и другие соответствующие условия подлежат согласованию между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем, а также должны быть характерными для внутрискважинных условий.

Все испытания должны иметь документально зафиксированные процедуры, критерии определения готовности к эксплуатации, выполняться и отражаться квалифицированным лицом. Испытания проводятся в соответствии с процедурами, описанными в D.3.2 - D.3.9. Приемка результатов дополнительного испытания предоставляется на усмотрение потребителя/заказчика.

D.3.2 Образцы жидкости и их транспортировка

По согласованию между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем образцы комплектуют и отправляют в соответствии с государственными и международными нормативными требованиями. Такие требования включают обеспечение условий, при которых контейнер с образцами будет невосприимчив по отношению к самому образцу жидкости, а также должным образом закрыт для безопасной транспортировки жидкости.

D.3.3 Испытания совместимости эластомера для специализированного применения

D.3.3.1 Общие положения

Испытание совместимости оценивает пригодность эластомера для обслуживания в использовании особого класса с применением тестовых жидкостей и условий, предусмотренных потребителем/заказчиком. По результатам данного испытания необходимо определить общее руководство о работе эластомера и не направленного взаимодействия с эксплуатационными качествами.

D.3.3.2 План программы испытания

D.3.3.2.1 Требования к информации

Желательно оценивать образцы эластомера при тех же условиях, которым они будут подвергаться во время эксплуатации.

Примечание - Исследуемые свойства эластомерных материалов в эксплуатации в высокой степени зависят от физических и химических свойств рабочей среды. Любые изменения структуры воды, углеводорода и/или газа могут существенно повлиять на результаты испытания.

Для проведения испытания потребитель/заказчик предоставляет минимум следующую информацию:

a) структура жидкости в соответствии с D.3.3.2.6;

b) статическая температура на забое скважины;

с) ГФ;

d) структура газа;

e) давление на входе в насос.

D.3.3.2.2 Образцы

При сравнении эксплуатационных характеристик эластомера выбирают образцы одинаковой толщины. Отличающиеся друг от друга образцы рекомендуется использовать в зависимости от каждого конкретного случая и от наличия образцов. Между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем могут быть согласованы другие конфигурации образцов, однако рекомендуются следующие параметры:

- растяжение, тип С или раздвоенный разрыв толщиной 2 мм в соответствии с [19];

- тип А: образец для испытания толщиной 12,7 мм с остаточным сжатием в соответствии с [21];

- тип В: образец для испытания толщиной 6,1 мм с остаточным сжатием в соответствии с [21].

Примечание - Рекомендованная толщина образца в 2 мм необходима для ускорения процесса набухания тем самым уменьшается эффект проницаемости. Более крупные образцы обеспечивают ускоренное старение в винтовом насосе, однако для достижения равновесного набухания необходимо более длительное воздействие.

Более крупные образцы согласовывают между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем.

D.3.3.2.3 Продолжительность испытания

Рекомендуемая продолжительность испытания на износ образца эластомера приведена далее. Другая периодичность воздействия может быть согласована между поставщиком/изготовителем и потребителем/заказчиком:

а) 168 ч (7 сут);

b) 336 ч (14 сут).

Примечание - При выборе продолжительности воздействия необходимо учитывать динамику разбухания ввиду ее зависимости от типа жидкости и от температуры. Более легкие нефтяные масла и высокие температуры обеспечивают ускоренный процесс набухания. Равновесное набухание может достигаться при продолжительности воздействия от нескольких дней до месяцев (в зависимости от условий).

D.3.3.2.4 Температура

Рекомендуемая испытательная температура эквивалентна температуре коллектора. На протяжении всего испытания отклонение температуры испытаний не должно превышать 2°С.

Примечание - Повышенная температура обычно увеличивает взаимодействие между жидкостью и эластомером, что влечет за собой более скорое и значительное набухание и изменения эксплуатационных свойств эластомера. Кроме того, другие факторы, такие как выпотевание пластификатора или полимеризация, вызванные повышенной температурой, могут оказать влияние на поведение эластомера.

D.3.3.2.5 Давление

Испытательное давление должно соответствовать давлению на месторождении или определенному стандарту, отражающему средние условия на месторождении. В случае, когда это недоступно, рекомендуется стандартное давление 6 900 кПа при 77°С. Давление необходимо поддерживать в пределах 70 кПа на протяжении всего испытания.

Для проведения испытания можно подкачать испытательный резервуар азотом (рекомендовано), водой или другой газовой смесью, имитирующей газовую композицию скважины, или углеводороды.

Примечание - Поскольку процесс разбухания - это термодинамический процесс, давление также влияет на увеличение объема. Обычно высокое давление ведет к высокой степени разбухания с ускоренной кинетикой, так как давление ускоряет проникновение химических продуктов в основу эластомера.

D.3.3.2.6 Жидкости

Для испытания на определение совместимости эластомера могут рассматриваться следующие жидкости:

a) образец неочищенной нефти;

b) смесь вода-нефть;

c) химические добавки;

d) соляной раствор из скважины;

e) любая другая жидкость, которая может контактировать с насосом.

Во избежание дублирования необходимо проводить испытания с использованием тех жидкостей или условий, которые значительно отличаются между собой и обеспечивают различия в поведении эластомера.

Примечания

1 Скважинные жидкости могут содержать жидкость без свободного газа, собранную из емкости после сепарации, или газонасыщенную жидкость, отобранную на устье скважины, жидкость под давлением с пузырьковым газом, собранную на поверхности или газированную жидкость, отобранную на забое скважины. Для жидкостей, не содержащих свободный газ, образцы должны быть воссоединены с газами в лабораторных условиях до специфического газонефтяного уровня, характерного для условий использования. В этом случае необходимы специальные процедуры по испытанию и обработке жидкости.

2 Перенос образцов жидкости под давлением в резервуар высокого давления для испытания требует особого внимания и процедур.

D.3.3.3 Процедура испытания

Процедура испытания осуществляется следующим образом:

a) провести следующие измерения минимум на трех, не подвергнутых износу образцах эластомера:

- масса в соответствии с [18];

- твердость в соответствии с [22];

- механические свойства при растяжении в соответствии с [19];

b) поместить каждый образец в сосуд так, чтобы образцы были полностью погружены в тестовую жидкость и не было контакта между образцами или образцом и внутренней стенкой сосуда;

c) с помощью азота очистить воздух из испытательного сосуда;

d) после очистки герметично закрыть сосуд;

e) наполнить сосуд достаточным объемом тестовой жидкости, чтобы полностью покрыть образцы. Если используется образец жидкости под давлением, то образец необходимо перенести в сосуд под давлением для уменьшения разделения образца жидкости;

f) обеспечить нагнетание необходимого испытательного давления в сосуд, используя давление из пробоотборного сосуда либо закачивая жидкость, не содержащую свободный газ, реагенты, воду, азот или газовую смесь;

g) нагреть испытательный сосуд до требуемой температуры;

h) контролировать давление и температуру во время испытания для поддержания необходимых условий;

i) по завершении периода воздействия начать процесс снижения давления в испытательном сосуде. Если испытательная жидкость содержит газ, необходимо, чтобы давление в сосуде снижалось медленно во избежание взрывной декомпрессии и повреждения испытательного образца. Давление в испытательном сосуде необходимо снижать одним из следующих методов:

- при постоянном уровне, не превышающем 138 кПа/мин;

- поэтапно, с уменьшением через каждые 690 кПа, с продолжительностью каждого этапа не менее 5 мин;

j) после разгерметизации в течение 6 ч охладить испытательный сосуд до минимальной температуры 38°С. Испытательные образцы не должны изыматься из испытательного сосуда, пока он не будет охлажден.

k) извлечь образцы из испытательного сосуда и очистить их от тестовой жидкости. Не допускается использование растворителей для очистки образцов;

I) выполнить согласно перечислению a) D.3.3.3 измерения изношенных образцов при комнатной температуре через 2 ч после извлечения из испытательного сосуда.

m) Зафиксировать следующие отличия в свойствах между изношенным и не подвергнутого старению образцом:

- изменение массы и объема в соответствии с [18];

- изменение твердости в соответствии с [22];

- изменение механических свойств при растяжении в соответствии с [19].

D.3.3.4 Отчет о проведенном испытании

Отчет о проведенном испытании должен включать следующую информацию:

a) испытанные компаунды эластомеров;

b) описание испытательной жидкости;

c) условия проведения испытания на совместимость:

- дата проведения испытания;

- испытательная температура,

- испытательное давление и способ нагнетания давления;

- время воздействия;

- степень разгерметизации;

- промежуток времени между разгерметизацией и измерениями;

d) результаты испытания.

В отчет необходимо также прописать все относящиеся к испытанию наблюдения и зафиксированные данные. Каждый образец эластомера должен быть визуально осмотрен квалифицированным лицом в отношении наличия микротрещин, пузырей, вздутий, а также для проверки необходимо произвести поперечный разрез каждого образца. Отчет должен содержать разъяснения результатов испытания в соответствии с задокументированными процедурами поставщика/изготовителя или третьей стороны.

D.3.4 Испытания на сохранение адгезии в режиме износа

Целью этого испытания является определение адгезии статора, подвергая характерные образцы воздействию износа, имитирующего внутрискважинные условия.

Условия испытаний, включая уровень жидкости, давление, температуру и продолжительность воздействия, определятся по согласованию между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем.

Обычно соединяющие образцы, будь то статорное кольцо или образцы отслаивания, подвергаются воздействию определенной среды, и сохранение соединяющих свойств оценивается согласно А.4.5.1 или А.4.5.2.

D.3.5 Механические свойства

D.3.5.1 Общие положения

По требованию потребителя/заказчика поставщик/изготовитель обеспечивает установленные механические свойства эластомера. Испытания проводятся в соответствии с процедурами, изложенными в D.3.5.1 - D.3.5.4.

D.3.5.2 Прочность на разрыв

Предел прочности при разрыве проверяют в соответствии с ГОСТ 262 или [23]. Используют два различных типа образцов - тип С или раздвоенный разрыв. Тип образцов отражается в результатах испытания.

D.3.5.3 Абразивная устойчивость

Испытание позволяет сравнить измеренный уровень абразивной устойчивости испытуемого образца с известными образцами, подверженными такой же процедуре испытания. В связи с широким спектром переменных параметров фактические рабочие условия могут быть невоспроизведены в данных испытаниях. Испытание проводят в соответствии с действующими государственными стандартами или [24] либо [25].

В отчете о проведении испытания должны быть указаны тип прибора для испытания на абразивную устойчивость, условия испытания и стандарт соответствия.

D.3.5.4 Модуль упругости при сжатии

Модуль упругости при сжатии испытывают и описывают в соответствии с действующими государственными стандартами или международными стандартами [26] либо [27].

D.3.6 Остаточное сжатие

Остаточное сжатие оценивают в соответствии с действующими государственными стандартами или по [21] со следующими модификациями:

a) размер образца - тип I (рекомендуемый) или тип II;

b) рабочая среда - воздух или жидкость при специфических условиях температуры и давления, согласованных между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем;

c) время воздействия 72 ч при температуре 100°С для нитрилового эластомера NBR и 72 ч при температуре 100°С и 150°С для гидрированного нитрилового эластомера HNBR. По согласованию между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем могут применяться другие показатели температуры и времени воздействия;

d) если средой испытания является не воздух, то в отчет должны быть включены описание тестовой жидкости, температуры и продолжительности воздействия.

D.3.7 Взрывная декомпрессия

Взрывная декомпрессия эластомера испытывается в соответствии с действующими государственными стандартами или [28] либо [29], со следующими модификациями и условиями испытания:

a) образцы должны быть примерно 6 мм толщиной и состоять из прямоугольных образцов площадью 16 ;

b) температура испытания должна поддерживаться в диапазоне между 20°С и 30°С;

c) продолжительность воздействия - 3 дня;

d) газ - или другой газ по согласованию между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем;

e) испытательное давление - 5170 кПа для , для других газов испытательное давление будет согласовано между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем;

f) уровень разгерметизации должен быть не более 2070 кПа/мин и поддерживаться в пределах 20%;

g) результаты должны включать следующее:

- визуальная проверка поверхности и поперечного разреза на наличие физических повреждений (вздутия, трещины) спустя 10 минут, 1 ч и 24 ч после разгерметизации. Повреждение, вызванное взрывной декомпрессией, оценивается в соответствии с действующими государственными стандартами или [28], [29] по согласованию между потребителем/заказчиком и поставщиком/изготовителем;

- согласно документальной процедуре фотографии образцов во временных интервалах после декомпрессии.

D.3.8 Сопротивление

Сопротивление испытывают согласно А.4.3 со следующими модификациями:

a) начальный показатель, конечный показатель и изменения следующих свойств эластомера:

- твердость, полученная и описанная согласно А.4.4.1;

- предельная прочность при растяжении, полученная и описанная согласно А.4.4.2;

- предельный коэффициент растяжимости, полученный и описанный согласно А.4.4.2;

b) в целях сравнения или оценки эластомеров предлагаются следующие параметры испытания:

- образцы, соответствующие действующему государственному стандарту или [19], эластичные образцы типа С или заготовки остаточного сжатия типа А по [21];

- минимальная продолжительность воздействия - 5 дней;

- газовая концентрация (101)% молярной доли;

- испытательная температура, поддерживаемая на уровне (505)°С;

- общий уровень , приложенное давление (5170100) кПа;

c) концентрацию в автоклаве после завершения испытания измеряют на газоотводе для подтверждения того, что плановая концентрация поддерживалась на протяжении всего испытания;

d) рекомендуется проведение повторного испытания с использованием похожих образцов эластомера, подверженных воздействию при той же температуре и давлении, чтобы отличить воздействие от собственно воздействия температур и давления на изменения свойств эластомера.

Примечание - Лабораторные испытания могут не воссоздать фактические рабочие условия эластомера. В реальном применении как свободный газ или в составе какого-либо другого вещества может причинять разрушающие действия, не описанные в данном испытании. Степень разрушения и кинетика зависят от температуры и концентрации газа. Более точные испытания являются продолжительными по времени и включают множество переменных показателей.

D.3.9 Динамические свойства

D.3.9.1 Сведения справочного характера

При циклических или динамических колебаниях важную роль играют вязкоупругие свойства эластомеров. Энергия, необходимая для деформации абсолютно эластичного материала полностью восстанавливается, когда прекращается воздействующая сила, но потери на трение, вызванные внутренним молекулярным трением, замедляют упругую деформацию и энергия теряется. Потерянная энергия рассеивается в виде тепла и последующее повышение температуры в эластомере называется теплообразованием. Процесс потери энергии за каждый цикл деформации известен как гистерезис. Если сила задается по отношению к отклонению на один цикл деформации, то формируется гистерезисная петля.

Упругость - это соотношение энергии, возвращающейся после восстановления от деформации, к энергии, необходимой для того, чтобы произвести деформацию. Отсюда следует, что гистерезис - это один минус упругости.

Гистерезис и теплообразование могут быть важными составляющими отказа системы в насосных статорах, особенно в условиях высокой скорости или высокой интерференции ротора и статора. Вязкоупругие свойства каждого специфического компаунда эластомера диктуют рабочие характеристики статора при динамическом вращении. Обычно твердые эластомеры проявляют высокий гистерезис и, следовательно, слабое динамическое действие.

Динамические свойства эластомера можно наглядно представить в виде образца, который подвергается равномерной синусоидальной деформации. Нагрузка в фазе обусловлена эластичным компонентом, а нагрузка вне фазы происходит в результате вязкого компонента. Из-за потерь в результате гистерезиса остаточная деформация запаздывает по сравнению с итогом двух деформаций на величину, известную как фаза или угол диэлектрических потерь . Чем больше вязкость материала, тем больше угол диэлектрических потерь и выше гистерезис. Тангенс угла диэлектрических потерь tg есть абсолютное значение вязкости, деленное на абсолютное значение эластичности.

D.3.9.2 Испытание

D.3.9.2.1 Рекомендуемый метод проверки динамических свойств эластомера винтового насоса - это динамический механический анализ, следующий за стандартным испытанием согласно [30].

Примечание - Результаты динамического испытания на эластомерах зависят от формы опытных образцов, вида деформации, амплитуды деформации, истории деформирования, частоты и температуры. Собранные данные могут быть сложными по природе и трудными для интерпретации.

Для стандартизации динамического испытания рекомендуется, чтобы модули эластомера измерялись в следующих условиях:

- частота: 20 Гц;

- температура: 30°С;

- амплитуда деформации: от 2 до 5 процентов.

D.3.9.2.2 Различные динамические свойства эластомеров могут характеризоваться с помощью других процедур испытания, таких как:

- теплообразование, выполненное и описанное в соответствии с действующими государственными стандартами или [31] либо [32];

- испытание эластичности по отскоку, выполняемое и описанное в соответствии ГОСТ 27110.

D.4 Руководство по применению

D.4.1 Общие положения

В данном разделе представлена справочная информация об обычных условиях среды и общие инструкции, определяющие выбор эластомера для целого ряда насосных систем. Этим разделом не предусмотрено ограничение по выбору эластомера. Установление ограничений на определенную продукцию находится в компетенции поставщика/изготовителя.

Для выбора эластомера рекомендуется рассмотреть информацию о параметрах среды и о взаимодействии эластомеров в D.4.2 - D.4.4.

D.4.2 Химическая среда

D.4.2.1 Плотность сырой нефти и содержание ароматических соединений

Светлые нефтепродукты обычно более агрессивны, чем тяжелая нефть, ввиду содержания низкомолекулярных ароматических соединений. Эти ароматические соединения демонстрируют химическое родство с нитриловыми эластомерами, являясь причиной разбухания. Однако плотность не может служить абсолютным руководством, так как некоторая сырая тяжелая нефть может содержать высокую концентрацию ароматических соединений, и наоборот, некоторые светлые нефтепродукты могут содержать меньшее количество ароматических соединений.

При выборе эластомера важным является установление типа и концентрации ароматических соединений в сырой нефти, так как данные соединения влекут за собой разбухание нитриловой резины.

Использование газового хроматографа и методы с применением масс-спектрометра согласно [33] для определения содержания ароматических соединений, и в соответствии с [34] для определения летучих веществ помогает установить взаимосвязь с разбуханием эластомеров, что, в свою очередь, помогает выбрать правильный эластомер для необходимой эксплуатации.

Другой подход к оценке содержания ароматического соединения заключается в определении анилиновой точки в соответствии с ГОСТ 12329 или [35], метод В. Данные испытания не являются такими же устойчивыми, как перечисленные в предыдущем разделе испытания, но они менее затратные и осуществляются в базовой лаборатории. Чем ниже анилиновая точка углеводородного флюида, тем выше содержание ароматических веществ, следовательно, она агрессивнее в провоцировании разбухания эластомера.

Распространение углеводородных компонентов в сырой нефти обычно называется анализом С30+ и осуществляется с использованием газового хроматографа в соответствии с действующими государственными стандартами или [36].

Примечания

1 Легкие ароматические вещества обычно состоят из комбинации от 6 до 11 углеродных атомов как бензол, толуол, ксилол, короткоцепные алкилированные ароматические углеводороды и незамещенные диароматические соединения (например, нафталин). Эти вещества имеют высокий потенциал разбухания, так как они высокорастворимы в матрицах нитрилового эластомера. Нефтепродукты обычно содержат легкие ароматические соединения с абсолютной концентрацией, не превышающей 5%.

2 Ароматические соединения, обычно обнаруживаемые в тяжелой нефти, представляют собой смесь высокомолекулярных моно-, ди- и полиароматических соединений, полизамещенных длинными алкилированными цепями. Такие соединения склонны иметь меньший потенциал разбухания, так как они менее совместимы с нитриловыми эластомерами и медленно растворяются в матрице эластомера. Не допускается переоценивать их влияние, так как они обычно присутствуют в высоких концентрациях, до 50%.

D.4.2.2 Содержание парафина в сырой нефти

Низкомолекулярный парафин (от С3 до С30) извлекает пластифицирующие добавки из эластомеров NBR и становится причиной усадки и увеличения коэффициента твердости. Количество извлекаемого вещества зависит от типа и концентрации пластифицирующей добавки в эластомере. Извлечение пластифицирующих добавок может повлечь за собой противоположный эффект сокращения плотности посадки между статором и ротором и увеличения жесткости эластомера, что может повлиять на работу насоса.

D.4.2.3 Обводненность

Под действием воды эластомеры подвержены меньшему разбуханию, так как она более полярная, чем нормальные нитриловые эластомеры. Водяное набухание склонно увеличивать акрилонитриловое содержание нитриловых эластомеров. Вода может служить разбавителем наиболее агрессивных ароматических соединений, присутствующих в нефтяной фракции, уменьшая потенциал набухания водно-нефтяной смеси. Однако эффект нефтяной фракции может доминировать на протяжении долгого времени, тем самым вода может увеличивать время, необходимое для наблюдения всего процесса разбухания, вызванного нефтяной фазой.

Влияние воды на адгезионные эластомеры необходимо учитывать, поскольку некоторые соединяющие системы чувствительны к водному воздействию, особенно при повышенных температурах.

Присутствие ионов (соли) в воде склонно сокращать потенциал набухания. Например, для одной и той же нитриловой резины минерализованная вода демонстрирует меньшие показатели разбухания, чем дистиллированная вода. Поэтому при расчете провоцируемого водой разбухания необходимо учитывать общую концентрацию соли.

D.4.2.4 Содержание и

придает твердость нитриловым эластомерам из-за химической реакции с полимерным компонентом компаунда. Этот газ является причиной прогрессивного образования полимеризации в цепях эластомера, что ведет к отвердеванию, усадке, и, в конечном счете, к растрескиванию материала. В большинстве случаев эластомеры HNBR или FKM считаются более стойкими к высоким концентрациям .

Оксид углерода проникает в матрицу эластомера и вызывает разбухание и размягчение благодаря физическому взаимодействию. и другие углеводородные газы также могут вызывать аналогичные изменения эластомера. Для лучшего сопротивления специфической газовой среде могут быть выбраны особые составы эластомеров.

Газы в добывающей скважине могут оказывать дополнительное влияние на эластомер. Когда насос работает в среде с высоким содержанием свободного газа, эластомер впитывает газ до величины насыщения. Если происходит декомпрессия и газ выпускается слишком быстро, то эластомер испытывает внутреннее вздутие, разрывы и трещины из-за мгновенного газорасширения. Это явление общеизвестно как взрывная декомпрессия и часто имеет место в среде с высокой концентрацией . Впитывающая способность эластомера, степень образования полимеризации вместе с механическими свойствами определяют уровень сопротивления материала к взрывной декомпрессии. Использование медленной декомпрессии и минимальная толщина эластомера помогают избежать этого явления.

Для нитриловых эластомеров существует следующее правило: чем выше содержание акрилонитрила в эластомере, тем ниже его проникающая способность и, следовательно, выше чувствительность к повреждению вследствие взрывной декомпрессии.

D.4.2.5 Рабочая температура

Будучи органическими соединениями, эластомеры проявляют ограниченную термостойкость. Рабочие пределы температур для эластомеров ВН определяются поставщиком/изготовителем. Принято считать, что наибольшую термостойкость показывают эластомеры FKM, затем идут эластомеры HNBR и далее NBR. Повышение рабочей температуры эластомеров может повлечь за собой изменение таких свойств эластомера как твердость и прочность на разрыв, что может повлиять на общую работу насоса.

В ситуации с повышенной рабочей температурой (в частности, при наличии воды) соединяющая система может являться ограничивающим компонентом работы насоса.

D.4.3 Содержание песка

При работе ВН с рабочими средами, характеризуемыми большим содержанием песка, требуется установка эластомера со способностью к упругому восстановлению, которая позволяет частицам песка проникать сквозь линии уплотнения, не повреждая эластомер. Для этого обычно используют мягкие эластичные эластомеры с высокой степенью растяжения и хорошей стойкостью к истиранию. Стойкость к песчаным включениям в эластомере статора также важна для предотвращения износа ротора.

Содержание песка и размер частиц также влияют на износ эластомера. Кроме того, в обеспечении оптимальной эксплуатации в пескосодержащей среде важное значение имеют геометрические параметры рабочих органов, натяг в паре ротор-статор и частота вращения ротора насоса. Как правило, укороченный шаг, плотная посадка и низкие скорости приводят к увеличению изнашивания эластомера.

D.4.4 Объемное содержание газа

Статоры ВН могут обслуживать внутрискважинные флюиды с высоким содержанием свободного газа, однако в целом с увеличением содержания свободного газа рабочие характеристики насоса и срок его службы сокращаются. Эксплуатация ВН требует минимального количества жидкости для обеспечения смазки и наличия охлаждающих свойств в целях недопущения чрезмерного трения и перегрева в эластомере. Для уменьшения влияния свободного газа на срок службы и на функциональность насоса в расчет принимаются размер насоса и натяг в паре ротор-статор.