WO2018138560A1 - Empaque anular para stuffing box y su metodo de fabricacion - Google Patents

Empaque anular para stuffing box y su metodo de fabricacion Download PDF

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WO2018138560A1
WO2018138560A1 PCT/IB2017/055013 IB2017055013W WO2018138560A1 WO 2018138560 A1 WO2018138560 A1 WO 2018138560A1 IB 2017055013 W IB2017055013 W IB 2017055013W WO 2018138560 A1 WO2018138560 A1 WO 2018138560A1
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canvas
base material
annular
mold
production
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PCT/IB2017/055013
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Inventor
Laura Maritza CAICEDO VARGAS
Angela CAICEDO VARGAS
Jaime Eduardo CAICEDO VARGAS
Jonh Enrique MATIZ CUENCA
Parmenio QUITIAN
Ligia VARGAS DE CAICEDO
Hernando VARGAS VARGAS
Original Assignee
Industria De Empaquetaduras Indepack Sas
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C43/00Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
    • B29C43/32Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C43/52Heating or cooling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/26Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/26Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
    • F16J15/30Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings with sealing rings made of carbon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings
    • F16K41/02Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings
    • F16K41/04Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings with at least one ring of rubber or like material between spindle and housing

Definitions

  • the present invention is related to the field of packaging for use in the oil exploitation industry. More specifically, the invention relates to an annular gasket (1) to be placed in rod pumps, in particular in the rod, in order to prevent spills of the hydrocarbon at the wellhead due to the reciprocating action of the rod and high pressures reached by the pump.
  • the package (1) described has an improved life cycle under the severe conditions of stress and temperature on which this type of elements must operate, reducing change cycles and providing greater safety in operation. The above is of vital importance for the industry not only because of cost savings, but also because avoiding this type of inappropriate crude oil flows mitigates production losses and protects the environment.
  • patent No. 4040636 refers to a package comprising a central inner ring surrounded by two outer rings, the first being of a deformable elastic material and the second of rigid elastomers or plastics.
  • patent No. 4040636 refers to a package comprising a central inner ring surrounded by two outer rings, the first being of a deformable elastic material and the second of rigid elastomers or plastics.
  • a thick coating layer of a poorly flexible material can not only cause sealing problems, taking into account that a certain degree of elasticity is decisive so that the packing fits properly to the contour of the stuffing box and the rod, but it can also present premature wear on the smooth bar.
  • the present application provides a gasket (1) to be installed in rod pumps and prevent spillage of oil at the wellhead.
  • Said packing (1) is made of a composite material that offers the desired seal and strength properties, thus prolonging the life of the same. More specifically, the object of the present application refers to a gasket (1) that has a first elastic base material in annular form, and a second canvas-shaped material (4) as a coating applied on the entire surface of the elastic base material. This combination is made by a particular method that guarantees a strong chemical bond between the two materials involved, which favors obtaining the desired performance.
  • Figure 1 Shows an isometric view of the gasket (1) to be placed in rod pumps obtained by the proposed method.
  • Figure 2 Shows a cross section of the package (1) shown in Figure 1.
  • Figure 3. Shows an isometric view of the package (1) cut in half.
  • Figure 4. Shows the top view of the package (1) obtained by the proposed method.
  • Figure 5 Shows the results of an experimental procedure in which the claimed packaging (1) and two other commonly found in the market were used.
  • Figure 6 It shows the results of some tests carried out where the improved performance of the proposed packages is checked above those offered in the market.
  • Figure 7 Shows the percentage of times that Stuffing gaskets were changed after a steam injection.
  • the present invention relates to a gasket (1) for use in rod pumps for oil extraction, which not only guarantees that the hydrocarbon does not escape through the mechanism together with the movement of the rod, but also offers a longer duration, due to the composite material of which it is made.
  • the mentioned technology comprises a ring-shaped gasket (1) with an external Diameter (2) and an Internal Diameter (3) (Figure 1) which has an elastic base material (5), such as rubber, which is located inside the entire annular shape. Said material has good sealing properties and allows easy installation, while properly adjusting to the dimensions of the rod, providing a good seal between the walls of the pump.
  • the packaging (1) in its final form comprises an external coating made using a textile reinforcement (canvas), which covers the product in its entire surface area.
  • Said canvas (4) fulfills the function of increasing the properties of mechanical, thermal and chemical resistance of the product, which results in a longer life for the packaging (1), taking into account that it is no longer the internal material that is in direct contact with the moving parts.
  • the gasket (1) in its preferred embodiment has dimensions of 2 1 ⁇ 4 "(57.15 mm) of external diameter (2), 1 3 ⁇ 4" (31.75 mm) of internal diameter (1) and 3/8 "(11.54 mm) thick, with a hardness of 85-90 Shore "A".
  • the composite material mentioned in the previous paragraph is carried out by means of a process by which it is ensured that an optimum bond is made between the covering canvas (4) and the base material (5).
  • the above provides homogeneity in the material and ensures that the covering canvas (4) is not going to come off the packaging (1) during its operation.
  • a package (1) made using the technique described below has a life cycle that can be more than three times the life of common packages found in the market for this same application.
  • annular gasket (1) such as that shown in Figure 1, performed by the steps of:
  • the base material (5) although not limited by the following options, can be selected from NBR Rubber, Nitrile, Buna-N, Perbunan, Acrylonitrile, or a combination thereof.
  • the organic solvent may be selected from Toluene, Xylene, Ethyl Acetate, Butyl Acetate, Acetone, Methyl Ethyl Ketone or any other solvent known for this purpose.
  • the dissolution is carried out in proportions ranging from 3,785 liters [0.003785 m 3 ] to 22,710 [0.02271 m 3 ] liters per 12,000 grams of base material (5) so that the appropriate consistency is achieved as necessary for later stages.
  • the canvas (4) can be made of materials such as Moaré canvas, Acetate canvas, Corduroy canvas, Acrylic canvas or Alpaca canvas, with weights that can vary between 2,250 g and 1578,987 g per square meter.
  • Impregnate the product with a self-lubricant such as crushed carbon graphite.
  • a self-lubricant such as crushed carbon graphite.
  • the packaging (1) made by the previous process will have the desired resistance properties with which the products found in the market do not count, guaranteeing a life cycle up to three times longer.
  • the present technology substantially reduces the costs associated with maintenance and mobilization of crews, while mitigating the risk associated with any spill of hydrocarbons at the wellhead.
  • Figure 6 shows a comparison of the packaging used during 2015, where it is evident that the annular packaging for Stuffing Box, object of the present application, recorded a lower change and therefore they grant all the advantages of durability, costs, environmental management, among others, mentioned previously.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Sealing Devices (AREA)
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Abstract

La presente invención se refiere a un empaque para su uso en bombas de varilla y un método para la producción del mismo, el cual presenta propiedades mejoradas de resistencia al desgaste, la fricción, la temperatura, la presión y en general las difíciles condiciones de operación a las que son sometidos en este tipo de aplicaciones. En particular, se describe un producto y una serie de pasos llevados a cabo que permiten proporcionar un empaque anular que cuenta con un material base (5) y un recubrimiento textil, en donde el recubrimiento se encuentra adherido de forma consistente al material base (5) al estar impregnado de este mismo, favoreciendo así el enlace químico creado entre los dos materiales, lo que repercute en una mayor durabilidad y resistencia.

Description

EMPAQUE ANULAR PARA STUFFING BOX Y SU METODO DE FABRICACION
I. CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención está relacionada con el campo de los empaques para su uso en la industria de explotación de petróleo. Más específicamente, la invención se refiere a un empaque (1) anular para ser colocado en bombas de varilla, en particular en el vástago, con el fin de evitar derrames del hidrocarburo en cabeza de pozo debido a la acción reciprocante de la varilla y las altas presiones alcanzadas por la bomba. En particular, el empaque (1) descrito presenta un ciclo de vida mejorado bajo las condiciones severas de esfuerzo y temperatura sobre las que este tipo de elementos debe operar, reduciendo ciclos de cambio y proporcionando una mayor seguridad en la operación. Lo anterior es de vital importancia para la industria no solo por el ahorro de costos, sino porque además evitar este tipo de flujos de crudo inapropiados mitiga las pérdidas de producción y protege el medio ambiente.
II. DESCRIPCION DEL ESTADO DE LA TECNICA
En el estado de la técnica se conocen empaques empleados en este tipo particular de aplicación. De hecho, el uso y desarrollo de este tipo de empaques ha ido de la mano con la evolución misma de la bomba de varilla, la cual ha acompañado la historia del desarrollo petrolero mundial desde sus cimientos. No obstante, este tipo de empaques anulares cuenta con tiempos de vida considerablemente reducidos, lo cual no es sorprendente al tratarse de empaques de sacrificio y teniendo en cuenta la gran dificultad para encontrar materiales con buenas propiedades sellantes, que adicionalmente puedan soportar las difíciles condiciones de operación de presión y temperatura a las que este tipo de elementos son sometidos, sin contar con las grandes fuerzas de fricción que experimentan.
i Entre los empaques conocidos en el estado de la técnica se encuentran algunos realizados a partir de tiras de sellado hechas de grafito que cuentan con diferentes patrones en su sección transversal. Tal es el caso de la patente No. US4157835A, la cual describe empaques que comprenden una superficie superior e inferior, en la que al menos una de ellas tiene una pluralidad de áreas levantadas o hendiduras. Este documento describe varios tipos de patrones para dichas superficies, y manifiesta que esto contribuye a proporcionar un mejor sello y un mejor contacto con la superficie del eje. Sin embargo, los empaques anulares que cuentan con este tipo de configuración están realizados en base únicamente a grafito y por lo tanto, presentan problemas de desgaste rápido por fricción, teniendo en cuenta que este material queda en contacto directo con el vástago. Adicionalmente, la configuración propuesta de tiras de sellado evita que se cuente con una sola pieza compacta, lo cual repercute en el progresivo desprendimiento de las tiras cuando se inicia la operación.
A saber, la selección del material empleado para el empaque, su estructura y su procesamiento son factores cruciales en este tipo de aplicaciones. Lo anterior teniendo en cuenta que el producto final debe ser capaz de i) Proporcionar un buen sello que evite la salida de crudo; ii) Permitir el libre movimiento del vástago de la bomba; iii) Soportar la fricción con poco desgaste; iv) Mantener su forma bajo la constante presencia de esfuerzos cortantes; v) Conservar sus propiedades a temperaturas que pueden llegar a ser considerablemente altas; vi) Soportar la influencia de componentes abrasivos encontrados en el hidrocarburo; y vii) Permitir hacer varios torques y ajustar nuevamente los empaques al diámetro de la barra lisa sin perder su integridad estructural a las altas presiones manejadas. Lo anterior hace que la selección del material sea considerablemente difícil, teniendo en cuenta que no es posible encontrar una solución inmediata que cumpla todos los requerimientos, y por lo general, ganar en una propiedad significa perder en otra. Ahora bien, en el estado de la técnica se conocen tecnologías que han buscado solucionar los problemas expresados anteriormente mediante la implementación de un recubrimiento. Tal es el caso de la patente No. US5522603A, en la cual se utilizan láminas de grafito superpuestas incorporadas en la superficie, consiguiendo diferentes tipos de patrones. No obstante, este tipo de configuraciones aunque plantea n la posibilidad de colocar una capa externa estructuralmente diferente que aumente la resistencia térmica y química, presenta inconvenientes de desgaste, dado que el grafito, utilizado comúnmente por sus buenas características sellantes, no constituye el material más adecuado para soportar los esfuerzos mecánicos a los que el empaque es sometido. Sin embargo, esta solución, que comprende una sección interior y un recubrimiento evita problemas de compatibilidad, teniendo en cuenta que las dos porciones, aun cuando cuentan con estructuras diferentes, están hechas del mismo material.
En efecto, uno de los problemas más comunes evidenciados en el estado de la técnica para este tipo de tecnologías es la dificultad de hacer recubrimientos en los productos sin afectar las propiedades sellantes, y garantizando una buena compatibilidad química que asegure una unión consistente entre las partes, de modo que el recubrimiento no se desprenda durante la operación.
Lo anterior puede ser evidenciado también en la patente No. 4040636 A la cual se refiere a un empaque que comprende un anillo interno central rodeado por dos anillos externos, siendo el primero de un material elástico deformable y los segundos de elastómeros o plásticos rígidos. Sin embargo, al tratarse de materiales diferentes, con composiciones químicas disimiles, la compatibilidad de los mismos en este tipo de soluciones no resulta ser la mejor, lo que repercute en una unión considerablemente más débil que puede verse afectada fácilmente al ser sometida a las temperaturas y esfuerzos experimentados durante la operación de la bomba. Adicionalmente, una capa gruesa de recubrimiento de un material poco flexible, tal como es descrito en este documento, no solo puede generar problemas de sellamiento, teniendo en cuenta que cierto grado de elasticidad es determinante para que el empaque se ajuste adecuadamente al contorno del stuffing box y el vástago, sino que además puede presentar desgaste prematuro en la barra lisa.
Ahora bien, otras soluciones propuestas relacionadas con el campo de empaques han intentado implementar recubrimientos de mallas, los cuales al ser más delgados pueden aumentar la resistencia al desgaste del producto, a la vez que se mantienen las propiedades elásticas del material principal. Sin embargo, al igual que en las tecnologías mencionadas anteriormente, el enlace obtenido en la unión de un material de malla con un material principal de distinta naturaleza no constituye un enlace químico lo suficientemente fuerte como para resistir las condiciones a las que es sometido el empaque en la aplicación aquí descrita. Lo anterior resulta en desprendimientos tempranos del recubrimiento y un posterior desgaste rápido del sello, lo cual de todos modos obliga a la necesidad de estar cambiando constantemente este tipo de empaques a fin de evitar el derrame del hidrocarburo en cabeza de pozo. En otras palabras, aun cuando se evitan los problemas evidenciados en la patente anterior en cuanto a que el material elástico prevalece en la estructura del empaque acomodándose de manera fácil a las paredes del contenedor y el eje, aun se presentan problemas de compatibilidad en la unión entre los dos materiales, interior y recubrimiento, lo cual en la aplicación de la bomba de varilla llevaría al desprendimiento de la malla después de un tiempo de uso relativamente corto.
En efecto, problemas relacionados con el rápido deterioro de los empaques tales como el desgaste del material sellante, la perdida de propiedades mecánicas con la temperatura, el detrimento de las propiedades químicas por agentes abrasivos, la unión relativamente débil que propicia el decaimiento de cualquier recubrimiento, etc. hace que sea necesario proporcionar un empaque para este tipo de aplicaciones que garantice un mejor rendimiento, y que además evite dichos problemas identificados en el arte previo. A partir de los problemas técnicos presentados relacionados con la durabilidad del empaque, y la necesidad de proporcionar un producto que ofrezca un buen sello que no permita el derrame del hidrocarburo a la vez que sea lo suficientemente robusto para soportar las condiciones de temperatura, presión, químicos etc. a las que son sometidos durante su operación, existe la necesidad de un empaque anular para bombas de varilla que presente estas características deseadas. Lo anterior, toda vez que un empaque que tenga un mejor rendimiento, confiable, de fácil instalación, permitiría ofrecer un sello adecuado durante un mayor tiempo (i) generando ahorro en costos de materia prima e instalación; (ii) reduciendo el tiempo muerto de operación de los pozos; (iii) disminuyendo el riesgo ambiental asociado a derrames de crudo; (iv) incrementando la confiabilidad del producto y (v) mitigando la necesidad de movilizar cuadrillas y ocupar equipo para realizar mantenimiento o cambio del producto. Además, el empaque y método de fabricación proporcionan una solución fácil y segura que ofrece una durabilidad mayor, especialmente para este tipo de aplicaciones.
En el arte previo no se conoce un empaque y un método que involucre el uso de una lona como recubrimiento, ni los pasos necesarios para conseguir una unión resistente entre dicho recubrimiento y el caucho base. Lo anterior de modo que además se obtenga un producto de alta calidad, y se cuente con un material compuesto apropiado que reúna en un mismo producto las características deseadas de elasticidad con las propiedades necesarias de resistencia a los esfuerzos, la temperatura, y los elementos químicos abrasivos inherentes al hidrocarburo y al uso común de la bomba de varilla.
De tal manera que, si bien el arte previo ha buscado soluciones al problema técnico relacionado con la necesidad de empaques más duraderos, que mitiguen la tarea de hacer movilizaciones periódicas a los pozos con el fin de realizar cambios o mantenimiento, no existen aún empaques que proporcionen una base de una material elástico recubierto con un material textil con buenas propiedades de resistencia al desgaste, en donde además la unión entre el uno y el otro sea resistente, de modo que se garantice que dicho recubrimiento no se va a desprender del material base (5) luego de su uso.
III. DESCRIPCION GENERAL DE LA INVENCION
Según los problemas que se han logrado identificar en el estado de la técnica, la presente solicitud proporciona un empaque (1) para ser instalado en bombas de varilla y evitar el derrame de crudo en cabeza de pozo. Dicho empaque (1) está hecho con un material compuesto que ofrece las propiedades de sello y resistencia deseadas, prolongando así el tiempo de vida útil del mismo. Más específicamente, el objeto de la presente solicitud se refiere a un empaque (1) que cuenta con un primer material elástico base en forma anular, y un segundo material en forma de lona (4) como recubrimiento aplicado en la totalidad de la superficie del material elástico base. Esta combinación es realizada mediante un método particular que garantiza una unión química fuerte entre los dos materiales involucrados, lo cual favorece la obtención del rendimiento deseado.
IV. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Figura 1. Muestra una vista isométrica del empaque (1) para ser ubicado en bombas de varilla obtenido por el método propuesto.
Figura 2. Muestra un corte transversal del empaque (1) mostrado en la figura 1.
Figura 3. Muestra una vista isométrica del empaque (1) cortado a la mitad. Figura 4. Muestra la vista superior del empaque (1) obtenido por el método propuesto.
Figura 5. Muestra los resultados de un procedimiento experimental en el que se emplearon el empaque (1) reclamado y otros dos comúnmente encontrados en el mercado.
Figura 6. Muestra los resultados de unas pruebas llevadas a cabo donde se comprueba el rendimiento mejorado de los empaques propuestos por encima de los ofrecidos en el mercado.
Figura 7. Muestra el porcentaje de veces que se realizó cambio de empaques de Stuffing tras una inyección de vapor.
V. DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un empaque (1) para ser utilizado en bombas de varilla para la extracción de crudo, el cual no solo garantiza que el hidrocarburo no se escape a través del mecanismo junto con el movimiento del vástago, sino que además ofrece una mayor duración, debido al material compuesto del que está hecho.
La tecnología mencionada comprende un empaque (1) en forma de anillo con un Diámetro externo (2) y un Diámetro interno (3) (Figura 1) que cuenta con un material base (5) elástico, tal como caucho, el cual se encuentra al interior de toda la forma anular. Dicho material presenta buenas propiedades sellantes y permite realizar una fácil instalación, a la vez que se acomoda apropiadamente a las dimensiones del vástago, proporcionando un buen cierre entre las paredes de la bomba. Por otra parte, el empaque (1) en su forma final comprende un recubrimiento externo realizado empleando un refuerzo textil (lona), el cual cubre el producto en toda su área superficial. Dicha lona (4) cumple la función de aumentar las propiedades de resistencia mecánica, térmica y química del producto, lo cual resulta en una vida mayor para el empaque (1), teniendo en cuenta que ya no es el material interno el que se encuentra en contacto directo con las partes móviles. Más específicamente, el empaque (1) en su modalidad preferida tiene unas dimensiones de 2 ¼" (57.15 mm) de diámetro externo (2), 1 ¾" (31.75 mm) de diámetro interno (1) y 3/8" (11.54 mm) de espesor, con una dureza de 85-90 Shore "A".
No obstante, el material compuesto mencionado en el párrafo anterior es realizado por medio de un proceso mediante el cual se garantiza que se dé una unión óptima entre la lona (4) de recubrimiento y el material base (5). Lo anterior proporciona homogeneidad en el material y asegura que la lona (4) de recubrimiento no se vaya a desprender del empaque (1) durante su operación. En particular, un empaque (1) realizado empleando la técnica descrita a continuación tiene un ciclo de vida que puede llegar a ser de más de tres veces la vida de los empaques comunes encontrados en el mercado para esta misma aplicación.
Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención se refiere a un empaque (1) anular, tal como el que es mostrado en la figura 1, realizado mediante los pasos de:
1. Disolver una porción de material base (5) en un solvente orgánico. En particular, el material base (5), aunque no está limitado por las siguientes opciones, puede ser seleccionado de Caucho NBR, Nitrilo, Buna-N, Perbunan, Acrilonitrilo, o una combinación de los mismos. Por otra parte, el solvente orgánico puede ser seleccionado de Tolueno, Xileno, Acetato de etilo, Acetato de butilo, Acetona, Metil etil cetona o cualquier otro solvente conocido para este fin. En especial, la disolución se realiza en proporciones que varían desde 3.785 litros [0,003785 m3] hasta 22.710 [0,02271 m3] litros por cada 12.000 gramos de material base (5) de modo que se consiga la consistencia apropiada necesaria para las etapas posteriores. 2. Aplicar el caucho disuelto obtenido del paso anterior sobre una lona (4) textil. En particular la lona (4) puede ser de materiales tales como lona Moaré, Lona acetato, Lona pana, Lona acrílica o Lona de alpaca, con gramajes que pueden variar entre 2.250 g y 1578.987 g por metro cuadrado. De este modo, la lona (4) que actuará como recubrimiento queda impregnada con el material base (5) disuelto, esto garantizará la obtención de una unión fuerte, teniendo en cuenta que al tratarse del mismo material habrá una compatibilidad química inmejorable, la cual sujetará la lona (4) a la superficie del material.
4. Tacar y llenar un molde que cuenta con la forma final del producto, ubicando al interior tanto una porción de material base (5) que varía entre 19 g y 27 g como dos porciones de lona (4) con unas medidas que se encuentran dentro del rango de 8cm2 a 12.5cm2. Estas proporciones garantizan una distribución homogénea del recubrimiento a lo largo de toda la superficie del material base (5), de modo que no haya porciones de material base (5) sin recubrir.
5. Vulcanizar el contenido incluido en el molde a unas condiciones de temperatura que van desde 130 a 210°C, con una presión que varía entre 280 psi [1930,53 kPa] y 370 psi [2551,06 kPa] por un tiempo del rango de 3 a 6 minutos.
6. Desmoldar la pieza y cortar los sobrantes. Adicionalmente, realizar un corte transversal, el cual se realiza preferiblemente con un ángulo de 45° en sentido derecho.
7. Impregnar el producto con un auto lubricante, tal como triturado de carbón grafito. Esto le permite al producto tener un menor desgaste al contar con un coeficiente de fricción más bajo. En otras palabras, le permite al empaque (1) soportar en un mayor grado las fuerzas de fricción experimentadas por el movimiento cíclico del vástago y soportar mayor temperatura. El empaque (1) realizado mediante el proceso anterior tendrá las propiedades deseadas de resistencia con los cuales los productos encontrados en el mercado no cuentan, garantizando un ciclo de vida hasta tres veces más duradero. En este sentido, la presente tecnología disminuye sustancialmente los costos asociados a mantenimiento y movilización de cuadrillas, a la vez que mitiga el riesgo asociado a cualquier derrame de hidrocarburos en cabeza de pozo.
EJ EMPLOS
Con el fin de comprobar el desempeño del producto bajo las condiciones de operación se realizó una prueba en un contra pozo recién inyectado de vapor con una temperatura que alcanzaba los 240 F. Como parte del desarrollo experimental se colocó un juego de empaques que incluían tres marcas diferentes, de modo que se pudiera evaluar el rendimiento de cada uno bajo las condiciones de operación empleadas. Con este fin se cambiaron los bronces prensa estopa superior e inferior y se dio el primer ajuste. Luego de 12 horas de operación se realizó una inspección con el fin de identificar fugas en el pozo, se hizo un nuevo ajuste y se tomó la temperatura. Finalmente, se hizo una nueva inspección 12 horas después en la que se evidenció derrame del hidrocarburo, por lo cual se verificó el stuffing box y se identificó desgaste prematuro de los otros dos productos por la deficiencia frente a la temperatura en el diámetro interior (3). Los resultados pueden observarse en la figura 5, donde se evidencia que luego de la operación el EMPAQUE ANULAR PARA STUFFING BOX, encontrado a la derecha, fue el que terminó en mejores condiciones, manteniendo de mejor forma sus propiedades físico-químicas.
Como parte de dicho desarrollo experimental se pretendía verificar la correlación que existe entre cambios de empaques de Stuffing box e inyecciones de vapor, por lo que se realizaron pruebas subsecuentes que consistían en realizar un seguimiento a los cambios de empaques de stuffing en los campos Jazmín y Girasol. Como resultado, se pudo evidenciar que después de un servicio post inyección fue necesario cambiar empaques de stuffing box el 73% de las veces por lo menos una vez, por lo que se comprueba la existencia de la problemática identificada . En particular, los resultados alcanzados pueden verse en la figura 7.
Ahora bien, con el fin de poner a prueba el "EMPAQUE ANULAR PARA STUFFING BOX Y SU METODO DE FABRICACION" descrito en esta solicitud, y teniendo en cuenta los datos mencionados arriba, se realizaron pruebas en pozos calientes recientemente inyectados considerando además tres productos de empresas diferentes comúnmente empleados en bombas de varilla en el campo de la producción y explotación de petróleo, los cuales serán denominados de a hora en adelante como empaque A, empaque B y empaque C.
En base a esto, se catalogaron en bodega los empaques requeridos, y se realizó una instalación que comprendía 30% de empaques económicos y 70% de empaques para alta temperatura. De este modo la cuadrilla de apoyo se encargó de realizar el mantenimiento y cambio de los empaques a stuffing box que los equipos de servicio (JS-02, JS-03 y flush-by) desmontan de los pozos y almacenan en el patio de equipos durante los periodos de inyección. Los resultados del desarrollo experimental llevado a cabo se resumen en la tabla a continuación:
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Adicionalmente, con los empaques anulares para Stuffing Box divulgados en esta solicitud, se obtuvieron los siguientes resultados: 1. - Con la aplicación de las acciones que se están implementando se consiguió una disminución en los tiempos de paros de unidades de bombeo para realización de cambio de empaques de stuffing box.
2. - En el periodo comprendido entre Enero y Junio el promedio de CAMBIO DE EMPAQUES DE STUFFING BOX por mes se redujo en un 14,3 % para campo y de 34.04% para campo.
3. - Disminución de diferida por paro de pozos por cambio de Stuffing box
4. - Compra de anillos de bronces estandarizados API, para el sello óptimo y ajustes de los mismos.
5. - Acciones correctivas de mantenimientos (Balanceo, cambio de Barra lisa, alineación de cabezal.)
6. - Reducción de contaminaciones
7. - Uso de carros vacíos por achicamiento de contrapozos
8. - Mejoramiento en el manejo ambiental.
Asimismo, con los datos recopilados se obtuvo la figura 6, la cual muestra una comparativa de los empaques empleados durante el 2015, en donde se evidencia que los empaques anulares para Stuffing Box, objeto de la presente solicitud, registran un menor cambio y por ende otorgan todas las ventajas de durabilidad, costos, manejo ambiental, entre otros, mencionadas previamente.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un empaque (1) anular obtenido por el proceso de:
Disolver un material base (5) en un solvente natural
Aplicar el material disuelto sobre un refuerzo textil
Tacar y llenar un molde con la forma del empaque (1)
Vulcanizar el producto
Impregnar el producto en triturado grafito
2. El empaque (1) anular según la reivindicación anterior en donde el material base (5) es seleccionado de Nitrilo, Buna-N, Perbunan, Caucho NBR, Acrilonitrilo o una combinación de los mismos.
3. El empaque (1) anular según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el solvente natural es seleccionado de Tolueno, Xileno, Acetato de etilo, Acetato de butilo, Acetona, Metil etil cetona, una combinación de los mismos o cualquier otro solvente conocido para este fin.
4. El empaque (1) anular según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el refuerzo textil es una lona (4) seleccionada de lona Moaré, Lona acetato, Lona pana, Lona acrílica o Lona de alpaca con gramajes que pueden variar entre 2.250 g y 1578.987 g por metro cuadrado.
5. El empaque (1) anular según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde en el molde se colocan entre 19 g y 27 g de material base (5) y porciones de lona (4) con medidas que se encuentran dentro del rango de 8cm2 a 12.5cm2
6. El empaque (1) anular según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el molde es sometido a unas condiciones de temperatura que van desde 130 a 210°C, una presión que varía entre 280 psi [1930,53 kPa] y 370 psi [2551,06 kPa] por un tiempo del rango de 3 a 6 minutos.
7. Un método para la producción de empaques (1) anulares que comprende los pasos de:
Disolver un material base (5) en un solvente natural
Aplicar el material disuelto sobre una un refuerzo textil
Tacar y llenar un molde con la forma del empaque (1)
Vulcanizar el producto
Impregnar el producto en triturado grafito
8. El método para la producción de empaques (1) anulares según la reivindicación anterior en donde el material base (5) es seleccionado de Nitrilo, Buna-N, Perbunan, Caucho NBR, Acrilonitrilo o una combinación de los mismos.
9. El método para la producción de empaques (1) anulares según las reivindicaciones 7 a 8 en donde el solvente natural es seleccionado de Tolueno, Xileno, Acetato de etilo, Acetato de butilo, Acetona, Metil etil cetona, una combinación de los mismos o cualquier otro solvente conocido para este fin.
10. El método para la producción de empaques (1) anulares según las reivindicaciones 7 a 9 en donde el refuerzo textil es una lona (4) seleccionada de lona Moaré, Lona acetato, Lona pana, Lona acrílica o Lona de alpaca con gramajes que pueden variar entre 2.250 g y 1578.987 g por metro cuadrado.
11. El método para la producción de empaques (1) anulares según las reivindicaciones 7 a 10 en donde en el molde se colocan entre 19 g y 27 g de material base (5) y porciones de lona (4) con medidas que se encuentran dentro del rango de 8cm2 a 12.5cm2
12. El método para la producción de empaques (1) anulares según las reivindicaciones 7 a 11 en donde el molde es sometido a unas condiciones de temperatura que van desde 130 a 210°C, una presión que varía entre 280 psi [1930,53 kPa] y 370 psi [2551,06 kPa] por un tiempo del rango de 3 a 6 minutos.
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