Hvordan velge materialer til borehullsverktøy?

Materialvalg for nedihullsverktøy påvirkes av flere faktorer. Fra perspektivet til typer nedihullsverktøy:

Boreverktøy, loggverktøy ogverktøy for overhalingDisse verktøyene har kort levetid nedihulls, så de krever høy styrke, men har lave krav til korrosjonsmotstand.

Kompletteringsverktøy: De må jobbe nedihullet i flere år, så temperatur nedihullet og korrosjonsmotstand må tas i betraktning.

Fra et nedihullsmiljøperspektiv klassifiseres de vanligvis i fire kategorier:

Standardmiljø (fritt for hydrogensulfid (H₂S), med karbondioksidinnhold (CO₂) mindre enn 1 psi [omtrent 0,0069 MPa]); H₂S-korrosjonsmiljø; CO₂-korrosjonsmiljø; Kombinert korrosjonsmiljø av H₂S og CO₂.

Materialvalg for borehullverktøy i standardmiljøer

For boreverktøy som brukes i standardmiljøer, velges vanligvis legeringsstål som 4130, 4140 og 4145 (AISI-kvaliteter). De kjemiske sammensetningene og mekaniske styrkene til disse materialene er vist i følgende tabeller:

1. Sammenligning av kjemiske sammensetninger (massefraksjon)

2. Sammenligning av mekaniske styrker

Som det fremgår av tabellene:

Karboninnholdet i disse materialene øker i rekkefølge (4130 < 4140 < 4145), mens innholdet av andre elementer er likt.

Mekaniske egenskaper: Styrke er positivt korrelert med karboninnhold – 4145 har den høyeste styrken – mens seigheten avtar omvendt, med 4130 som har den høyeste seigheten.

4130, 4140 og 4145 er internasjonale materialkvaliteter, og deres innenlandske ekvivalenter i Kina er som følger:

• 4130 (AISI) ≡ Husholdningskvalitet 30CrMoA;
• 4140 (AISI) ≡ Husholdningskvalitet 42CrMo;
• 4145H (AISI) ≡ Husholdningskvalitet 45CrMo.

4130 og 4140 er egnet for konvensjonelle kompletteringsverktøy, med vekt på kostnadseffektivitet og sveisbarhet.

4145H brukes ofte i verktøy for dypbrønner, høytrykk eller høybelastning (som boreverktøy og overhalingsverktøy), med prioritet gitt til styrke og slitestyrke.

Materialvalg for kompletteringsverktøy i korrosive miljøer

For kompletteringsverktøy i korrosive miljøer avhenger valget hovedsakelig av partialtrykket til sure gasser (delt inn i to typer: CO₂ og H₂S).

1. Brønner med høyt CO₂-innhold

For å motstå CO₂-korrosjon må krominnholdet (Cr) i materialene økes. Følgende materialer (sortert etter Cr-innhold) kan i utgangspunktet dekke brønner med CO₂-partialtrykk fra 0,5 MPa til 14 MPa.：3Cr (Cr-innhold ≈ 3 %), 9Cr1Mo (Cr-innhold ≈ 9 %), 13Cr, S13Cr, 17Cr (kvalitet S17400), 22Cr (f.eks. dupleks rustfritt stål S32205) og 25Cr-stål.

2. Brønner med høyt H₂S-innhold

For å redusere korrosjon forårsaket av sulfidspenningssprekker (SSC), må nikkelinnholdet (Ni) i materialene økes. Når H₂S-partialtrykket er høyere enn 1 MPa og CO₂-partialtrykket også er høyt, bør høytemperaturlegeringer som følgende brukes:

Materialvalg for spesialkomponenter

Hovedmaterialer for nedihullsverktøy (i kontakt med brønnvæske og lagerbelastninger): Valgt i samsvar med standardene ovenfor.

Skjærkomponenter: Vanligvis laget av H62 messing eller S36600 rustfritt stålstenger.

Forankringskomponenter: Valgt mellom 20CrMoTi eller 20CrMnTi. For å forbedre overflatehardheten kreves overflatekarburering (med en karburert lagtykkelse på 0,8–1,2 mm), noe som øker overflatehardheten til HRC 58–62.

Andre faktorer som påvirker materialvalg og referansestandarder

I tillegg til sure gasser er materialvalget for oljeforingsrør og borehullsverktøy også relatert til borehullstemperatur, vannskjæring, mineraliseringsgrad og pH-verdi. For mer spesifikke utvalgskriterier, se bransjestandarden Q/HS 14015 Design Guidelines for Corrosion Prevention of Tubing and Casing in Offshore Oil and Gas Wells.

Landrill leverer også stålstang i 41430,4140 og 4145.

Ta gjerne kontakt.https://www.landrilloiltools.com/