Hvordan vælger man materialer til borehulsværktøj?

Materialevalg til borehulsværktøjer påvirkes af flere faktorer. Fra et perspektiv på typer af borehulsværktøjer:

Boreværktøjer, logningsværktøjer ogværktøjer til eftersynDisse værktøjer har en kort levetid nede i borehullet, så de kræver høj styrke, men har lave krav til korrosionsbestandighed.

Kompletionsværktøjer: De skal arbejde nede i hullet i flere år, så borehullets temperatur og korrosionsbestandighed skal tages i betragtning.

Fra et borehulsmiljøs perspektiv klassificeres de normalt i fire kategorier:

Standardmiljø (fri for hydrogensulfid (H₂S), med et indhold af kuldioxid (CO₂) på mindre end 1 psi [ca. 0,0069 MPa]); H₂S-korrosionsmiljø; CO₂-korrosionsmiljø; Kombineret korrosionsmiljø med H₂S og CO₂.

Materialevalg til borehulsværktøj i standardmiljøer

Til borehulsværktøjer, der anvendes i standardmiljøer, vælges normalt legeringsstål som 4130, 4140 og 4145 (AISI-kvaliteter). De kemiske sammensætninger og mekaniske styrker af disse materialer er vist i følgende tabeller:

1. Sammenligning af kemiske sammensætninger (massefraktion)

2. Sammenligning af mekaniske styrker

Som det fremgår af tabellerne:

Kulstofindholdet i disse materialer stiger sekventielt (4130 < 4140 < 4145), mens indholdet af andre elementer er tilsvarende.

Mekaniske egenskaber: Styrke er positivt korreleret med kulstofindhold - 4145 har den højeste styrke - mens sejheden falder omvendt, hvor 4130 har den højeste sejhed.

4130, 4140 og 4145 er internationale materialekvaliteter, og deres indenlandske ækvivalenter i Kina er som følger:

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

4130 og 4140 er velegnede til konventionelle færdiggørelsesværktøjer med vægt på omkostningseffektivitet og svejsbarhed.

4145H bruges ofte i dybbrønds-, højtryks- eller højbelastningsværktøj (såsom boreværktøj og overhalingsværktøj) med prioritet til styrke og slidstyrke.

Materialevalg til færdiggørelsesværktøjer i korrosive miljøer

For færdiggørelsesværktøjer i korrosive miljøer afhænger valget hovedsageligt af partialtrykket af sure gasser (opdelt i to typer: CO₂ og H₂S).

1. Brønde med højt CO₂-indhold

For at modstå CO₂-korrosion skal kromindholdet (Cr) i materialer øges. Følgende materialer (sorteret efter Cr-indhold) kan grundlæggende dække brønde med CO₂-partialtryk fra 0,5 MPa til 14 MPa.：3Cr (Cr-indhold ≈ 3%), 9Cr1Mo (Cr-indhold ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (kvalitet S17400), 22Cr (f.eks. duplex rustfrit stål S32205) og 25Cr stål.

2. Brønde med højt H₂S-indhold

For at reducere sulfidspændingsrevnekorrosion (SSC) skal nikkelindholdet (Ni) i materialer øges. Når H₂S-partialtrykket er højere end 1 MPa, og CO₂-partialtrykket også er højt, bør højtemperaturlegeringer som følgende anvendes:

Materialevalg til specialkomponenter

Primære materialer til borehulsværktøj (i kontakt med brøndvæske og lejebelastninger): Udvalgt i overensstemmelse med ovenstående standarder.

Forskydningskomponenter: Generelt lavet af H62 messing eller S36600 rustfrit stålstænger.

Forankringskomponenter: Vælges mellem 20CrMoTi eller 20CrMnTi. For at forbedre overfladehårdheden kræves en overfladekarburering (med en karbureret lagtykkelse på 0,8-1,2 mm), hvilket øger overfladehårdheden til HRC 58-62.

Andre faktorer, der påvirker materialevalg og referencestandarder

Ud over sure gasser er materialevalget til borehulsolieforingsrør og borehulsværktøjer også relateret til borehulstemperatur, vandindhold, mineraliseringsgrad og pH-værdi. For mere specifikke udvælgelseskriterier henvises til branchestandarden Q/HS 14015 Design Guidelines for Corrosion Prevention of Tubing and Casing in Offshore Oil and Gas Wells.

Landrill leverer også stålstænger i 41430,4140,4145.

Du er velkommen til at forhøre dig.https://www.landrilloiltools.com/