압축 패커 고무통의 불량 분석
Packer 고무통은 오일에 완전히 잠겨 지하에서 작동됩니다. 용매 분자는 고무 씰의 가교 네트워크로 들어가 고무 씰을 팽창시킵니다. 아래 그림과 같이 시스템 네트워크 체인 밀도가 감소하고 평균 터미널 거리가 증가하며 모듈러스가 감소합니다. 예시 설명;
가교 고무 씰의 팽창 과정은 두 부분으로 구성됩니다. 한편으로는 용매가 고무 씰에 침투하여 부피가 팽창하도록 시도합니다. 반면에 고무 씰의 부피 팽창으로 인해 네트워크 분자 사슬이 3차원 공간으로 확장되어 분자 네트워크가 확장됩니다. 이는 스트레스 하에서 탄성 수축을 생성하여 분자 네트워크를 수축시키려고 합니다.
이 두 반대 경향이 서로 상쇄되면 팽창 균형에 도달하고 패커 고무 배럴의 탄성 계수가 감소하며 압축 응력이 변하지 않고 유지되어 밀봉 성능이 저하됩니다. 온도가 상승하면 고무 배럴의 밀봉 실패가 가속화됩니다.
- 그 밖의 이유는 다음과 같습니다(응력 완화, 열적 산소 노화).
- 이유 1: 스트레스 완화
- 고무 카트리지의 축 압축력에 따라 고무 카트리지의 작업 표면은 케이싱 벽과 완전히 접촉하고 축 압축은 최대 값에 도달합니다. 외력의 작용으로 폴리머 사슬 조각은 외력의 방향으로 늘어나게 되어 외력과 경쟁하기 위한 내부 응력이 발생합니다. 그러나 사슬 분절의 열 운동을 통해 분자 형태가 조정되어 얽힌 지점이 분산되고 분자 사슬이 상대적으로 미끄러짐을 일으키며 점차 원래의 컬링 상태로 돌아가고 내부 응력이 점차 제거되고 외부 균형을 맞추는 힘은 물론 유지하기 위해 점차적으로 약화됩니다. 일정한 변형을 유지하는 가교 폴리머의 전체 분자는 질량 중심 변위 이동을 생성할 수 없으므로 응력은 평형 값으로만 완화되어 탄성 계수가 감소합니다. 패커 실런트 배럴이 손상되어 실이 파손될 수 있습니다.
- 이유 2: 열산소 노화로 인한 밀봉 실패
유전에서 사용되는 가장 일반적인 패커 씰은 내유성이 뛰어난 니트릴 고무 씰입니다. 니트릴 고무의 열산소 노화 과정은 아래 그림과 같습니다.
니트릴 고무는 내유성이 우수하지만 니트릴 고무 분자 사슬의 알파 수소는 특정 온도에서 산소와 반응하여 불안정한 중간체를 형성하고, 이는 카르보닐기와 수산기가 있는 두 부분으로 분해됩니다. 니트릴 고무의 성능은 열산소 노화 과정 중 구조 변화에 따라 변화합니다. 열 산소 노화 과정에 따라 인장 강도와 신장 강도가 감소하여 패커 씰의 씰링 불량이 발생합니다.