Las válvulas que se utilizan en campos petrolíferos y en pozos de petróleo requieren atención especial a los sistemas de sellado para manejar las altas temperaturas, altas presiones y productos químicos corrosivos de la exploración de petróleo y el ambiente de producción.
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EspañolSellando Válvulas de Campos Petroleros y Herramientas de Fondo
Sellar herramientas y válvulas petroleras es quizás una de las tareas más difíciles para cualquier sello. Las altas temperaturas y presiones, sustancias químicas corrosivas y partículas abrasivas hacen de esto una tarea casi imposible para la mayoría de los sellos prefabricados. Sin embargo, con cuidadosa ingeniería y materiales modernos, los sellos pueden ser construidos para que hagan el trabajo requerido.
Primero vamos a examinar el entorno petrolero. Ya no son pozos perforados sólo unos pocos miles de metros para explotar los campos de petróleo superficiales. Esos campos han sido bastante explotados en el siglo pasado y están empezando a secarse. Muchos en su mayoría están siendo cerrados porque no producen tanto como los que están a más de 10.000 pies de profundidad. Al llegar tan abajo, a menudo las temperaturas están en el rango de 400 F (200 C) con presiones de hasta 40.000 psi (275 MPa) la goma tradicional o incluso sellos de PTFE no tienen ninguna posibilidad de resistir esos ambientes.
Las válvulas de petróleo y las herramientas también deben soportar una de las sustancias más corrosivas en existencia, gas sulfuro de hidrógeno. Este come a través del acero y resortes de acero inoxidable convirtiéndolos inútiles pronto. Si resortes de metal son utilizados en estos sellos, deben estar hechos de una de las súper aleaciones de níquel, Inconel, Hastelloy o Elgilloy. Estos son los únicos que no se ven afectados por la exposición al H2S, sin afectar su vida útil.
Los sellos de pilotes para el ambiente de campo de petróleo deben ser de aleaciones de polímeros para mantener su integridad bajo las altas temperaturas y presiones. PTFE (teflón) sin relleno se derramaría como si pusiéramos demasiada presión en un tubo de pasta de dientes. Las combinaciones de rellenos inertes como vidrio picado o fibras de carbono, minerales y grafito son necesarios junto con las combinaciones de polímeros, como el PTFE (teflón) y PPS (Ryton.) Otros polímeros han demostrado ser útiles también.
El sello debe ser lo suficientemente flexible para cubrir el micro acabado de la pared del sello de glándula al igual que lo suficientemente resistente para que no haya una extrusión a través de los espacios libres que están siendo sellados. Esta es una tarea difícil y muchas veces no se puede lograr con un sello de una sola pieza, de modo que los anillos de seguridad a menudo se utilizan para cerrar, o al menos minimizar la brecha de extrusión. Estos generalmente están hechos de polímeros con un mayor módulo (rigidez) que los anillos de sello, ya que no están obligados a sellar, sólo para cerrar la brecha. Ingeniosos diseños usando múltiples anillos encimados uno contra el otro crean las condiciones de sellado ideal - una brecha casi de extrusión cero.
Diseñar sellos para el ambiente severo de las válvulas de los yacimientos petrolíferos y herramientas de fondo es una combinación de diseño mecánico y materiales adecuados para sellado. Un diseño correcto puede hacer un equipo fiable, seguro, mientras que lo contrario, o sea un diseño inadecuado puede conducir al desastre.