איומים קורוזיים ב- Well Completion ומדוע חומרים חשובים

ציוד ההשלמה פועל בצומת של לחץ קיצוני, טמפרטורה גבוהה וחשיפה כימית אגרסיבית.סביבות דאחור מכילים לעתים קרובות פחמן דו חמצני (CO2), sulfide מימן (H2S), chloride, ו- sulfur אלמנטרי - כל אחד מסוגל לצבור זיהום פחמן דו חמצני (CO2), sulfide חומר יחיד יכול להוביל לאובדן של שליטה, עבודה יקר, נזק סביבתי של בחירה הוא קריטי של חומרים קריטיים, ולכן הוא השפעה על ידי בחירה היא קריטית של חומרים קריטי של חומרים קריטיים, ולכן השפעה על ידי עיצובית היא השפעה על ידי עיצובית היא השפעה ישירה של חומרים קריטי של חומרים קריטי של חומרים קריטי של אבטחה, ולכן היא השפעה על ידי בחירה היא השפעה על ידי עיצובית היא השפעה על ידי עיצובית של חומרים קריטי של חומרים קריטי של חומרים קריטי של חומרים קריטי של חומרים קריטי של אבטחה, ולכן, ולכן, כי הוא השפעה על ידי בחירה סביבתית של חומרים קריטי של טוב של אבטחה, ולכן, ולכן, היא השפעה על ידי בחירה נכונה של טוב של אבטחה, היא השפעה על ידי בחירה סביבתית של חומרים קריטי של טוב של אבטחה, ולכן, היא השפעה על ידי בחירה היא השפעה על ידי בחירה היא השפעה על ידי בחירה היא השפעה על ידי בחירה היא השפעה על ידי בחירה נכונה של חומרים קריטי של

פלדה פחמן מסורתית ופלדות דלות, בעוד עלות יעילה וזמין נרחב, סובלים מהשפלה מהירה כאשר נחשפים לתנאי סויה או חומצי.גם עם מעכב כימי, הסיכון של קורוזיה מקומית, לחץ קריקט קריקט (SCC), ו sulfide לחץ סדקing (SSC) נשאר גבוה במהלך העשור האחרון, התקדמות במכות המתכת ומדע יש הציג דור חדש של חומרים מתעוררים כדי להפחית את החומרים שלהם באופן דרמטי כדי להפחית את ההשפעה שלהם.

מפתח קורוזיה מכניזם בסביבה טובה

לפני בחינה של חומרים ספציפיים, חשוב להעריך את מנגנוני ההקרוזיה העיקריים כי ציוד השלמת היטב חייב להתנגד:

  • (FLT:0) סדקים מתח (SSC): ⁇ 1 (Occurs) בנוכחות H2S ו- Tenile Stress Cracking (SSC): ⁇ FLT:1) אוקדומים בנוכחות של H2S ו-Rilentretens.
  • (ב) 0Weight Loss Corrosion: FLT:1 או פירוק מקומי של מתכת בשל ארס חומצי או CO2 (קורוזיה מתוקה) זה מלווה לעתים קרובות על ידי פיזור או מריסה מקומית של מתכת.
  • (FLT:0) סטרס קורוזיה (SCC): ⁇ FLT:1 סדקים שנגרמו על ידי הפעולה המשולבת של לחץ רבילי וסביבת קורוזית (למשל, כלורידים או H2S).
  • (FLT:0) קלף ופיטינג קורוזיון: ראטפל:1 (FLT:1) התקפות מקומיות המתרחשות תחת פיקדונות, חוטים, או בחותמות שבהן תנאים יציבים מאפשרים למינים אגרסיביים להתרכז.
  • (ב) כאשר מתכות דיסימיות הן במגע חשמלי באלקטרוליט, הקובדות החומריות הפחות אציליות מעדיפות.

חומרים מתעוררים נועדו לטפל במנגנונים אלה באמצעות שילוב של כימיה ⁇ , בקרה מיקרו-מבנה, והנדסת פני השטח.

חומרים מסורתיים ומגבלותיהם

מבחינה היסטורית, ציוד ההשלמה היטב התבסס על פלדות בעלות נמוכה (למשל, L80, C95, P110) עם מעכבי קורוזיה, או על 13Cr נירוסטה בסביבות CO2 מתון. בעוד 13Cr ציונים מספקים התנגדות טובה לקורוזיון מתוק, הם פגיעים לפיזור ו- SCC בנוכחות כלור ו- H2 עבור שירות כזה, כמו גם כן, מוגבל, סגסוגת, אך יש צורך נרחב, אך יש לנו לחץ גבוה של 7K.

התעשייה הכירה כבר זמן רב כי שום חומר יחיד אינו אידיאלי עבור כל התנאים.הלחץ על בארות אופקיות ארוכות יותר, לחצים גבוהים יותר, וטמפרטורות גבוהות יותר מאיץ את החיפוש אחר חומרים שיכולים לעמוד בסביבה קיצונית תוך שמירה על עלויות יעילות וחסכוניות.

פיתוח חומרים קורוזיה-Resistant חומרים עבור Well Completion

ניקל מבוסס Superalloys: Pushing the Performance Envelope

Superalloys מבוסס ניקל כגון Inconel 725, Inconel 718, ו- Hastelloy C-276 הפכו להיות סוסי עבודה עבור יישומי ההשלמה התובעניים ביותר. ⁇ אלה שואבים את כוחם ואת עמידות קורוזיה מתוכן ניקל גבוה (בדרך אגב > 50%) בשילוב עם כרום, mobdenum, ולעתים קרובות niob Obonium אונומטרה עבור טמפרטורות מקוטבות גבוהות.

ההתפתחויות האחרונות כוללות את סגסוגת הפחתת הלחץ על חותמות וחוטפים.חומרים אלה משמשים כיום בגופים חצופים, שרוולים מחוסנים גבוה, שסתומי בטיחות תת-קרקעיים, וזרימת מכשירים בקרה.

(ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

תגיות Super-Duplex Stainless Steels

(למשל, UNS S318 משלב מיקרו-מבנה של אוסטנטי ופריט, אשר מניב כוח גבוה יותר מאשר ציונים אוסטיים וקשידות טובה יותר מאשר ציונים ferritic. שלהם, רמות כרום שלהם, molybdenum, ו חנקן מספק התנגדות מצוינת לסדקים מתח chloride corrosioning ו-Bultingntating (Splex) מעל ⁇ 2;

בהשלמת טובה, פלדות דופלקס משמשים יותר ויותר עבור צ'קוזי, מצעים צ'אטים ביישומים תת-ימיים ו- chloride גבוה. 25Cr duplex הציונים מציעים איזון חיובי של עלות וביצועים - בין שני עד שלוש פעמים עלות פלדה פחמן, אך באופן משמעותי פחות מסגסוגת ניקל.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]]: [ה] [ה] [ה]] [ה]]][ה]]]][ה]]]][ה]]]]: [התמכנה] ל[ה'[ה'[דרוש מקור]] [ה']]: [התחילה]

High-Molybdenum Austenitic Stainless Steels

עבור סביבות שבהן ציוני דיפלקס יקרים מדי או לא יכולים לספק מספיק התנגדות SCC בנוכחות כלורידים, גבוה-מו-מבדן נירוסטה מפלדות כגון Alloy 904L (UNS N08904) ו- Alloy 254SMO (UNS S31254) צוברים תשומת לב.ציונים אלה מכילים 6-7%bdenum, המציעים ערכים מוקדמים יותר מ- 40 נקודות התנגדות טובה, הם משלבים את התכונות שלהם.

חומרים משותפים ומערכות ליטינג

בעוד מתכות היו הבחירה המסורתית, חומרים FLT:0 (במיוחד סיבים פחמן מחזקים פולימרים (CFRP) וסיבים זכוכית מחזקים פולימרים (GFRP) irFLT:1 - הם מתעוררים עבור רכיבים שאינם ממתכתיים כגון מרכזינים, כיפות כבל, וכמה סוגים של מסכים הם חסינים באופן חסין לדלקתיים חשמליים המיוצרים, כגון חומרים מכניים, אשר ניתן להחדירו לסגסוגת חומרים מכניים, ללא סגסוגת מדויקת של פחמן, ואפקטים).

אחד הפיתוח הבולט הוא השימוש של FLT:0 [Uthermoplastic-lined tubingFLT:1, שבו דק, מרוטד פולינר פולינר (למשל, פוליתר ether ketone, PEEK, או פוליפנולן sulfide, PPS) מחובר לקיר הפנימי של צינורות פלדה.

(ב) [15] ,5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

התאמות מתקדמות ו- Surface Modifications

טכנולוגיות מקוטבות התפתחו הרבה מעבר לצבע פשוט או לגוון.עבור ציוד משלים טוב, כמה גישות מתקדמות להנדסה פני השטח מספקות הגנה על קורוזיה אמיתית:

  • (FLT:0) דלק חמצן גבוה (HVOF) Thermal Spray Coatings:FLT:1 Carbide וציפוי מתכתיים החלים על ידי HVOF לספק שכבת ספוגה, נמוכה-porosity שיכול לעמוד גבוה ללבוש וcorrosion. Tungsten carbide-cobalt-chum ציפויים משמשים על גבי גזעים, , מחסומים, ונקב.
  • (FLT:0) Nickel-Phosphorus (Ni-P) אלקטרו-less Coatings:BuildFLT:1 הציפויים האלה מוחלים מבחינה כימית ומספקים עוביים אפילו על גיאוגרפיה מורכבת.הם מציעים עמידות קורוזית מעולה ויכולים להיות מטופלים בחום כדי לשפר את הקשידות.
  • (FLT:0Ceramic ו Ceramic-Polymer Hybrids:FLT:1 Sol-gel נגזר ציפויים קרמיקה (למשל, אלומיניום, zirconia) מוחל באמצעות תהליכים dip-coating או ריסוס-and-cure ליצור מחסום צפוף נגד תחבורה יון.ציפויים חדשים היברידיים המשלבים חלקיקים בתוך מטריצה משלבים גמישות עם התנגדות של מטריצה.
  • (ב) ⁇ :0) הציפוי ה-Diffusion Zinc (TDZ) מתקפל: 1 (ראה ⁇ ) הם מהווים שכבת ברזל-זנק המספקת הגנה קטוודית תוך התנגדות להתקפה כלורידית.

הקוקטיילים אינם פאנדה – הם יכולים להיפגע על ידי טיפול, הריסות חורות, או רכיבה תרמית.עם זאת, כאשר בשילוב עם חומר הבסיס המתאים, הם יכולים להרחיב באופן דרמטי את חיי הציוד, לעתים קרובות בחלק מהעלות של שדרוג לאלטרנטיבה מוצקה גבוהה.

קורוזיה-Resistant Alloy (CRA) Clads ו Overlays

עבור רכיבים גדולים כגון ראשי תיבות, BOP גופים, ושסתום גדול, עלות CRAs מוצק הוא אסרטיבי. במקום זאת, יצרנים משתמשים FLT:0ed ו overlay טכנולוגיות FCL1:1 שבו שכבה דקה של corrosion-resistantסגסוגת (למשל, כל 625, Alloy 825) מחובר פלדה או מוחלש באמצעות סגסוגת דלה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 הוא מחובר לפחמן או פחמן או מוחלשטוש נמוך, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 הוא מחובר לפח פלדה או פחמן או פחמן או פחמן או פחמן או פחמן או פחמן או פחמן או מופעל על ידי מתכתב.

שיפורים אחרונים ב גז אוטומטי tungsten קשת מתמזג (GTAW) ו פלזמה העבירו קשת (PTA) תהליכים הגדילו את שיעורי הניקוד והפחתה, ומייצרים שכבות ממושכות עם כימיה ונכסים צפויים.מרכיבים מציעים את הכוח המכאני של חומר בעל בסיס נמוך בעלות נמוכה עם מחסום קורוזיה שניתן לתכנן כדי להמשיך את החיים של טוב.

חומרים נבחרים לתנאים מיוחדים

הבחירה של החומר תלויה בהערכה מפורטת של סביבת ההפוכה. פרמטרים מרכזיים כוללים (FLT:0partial הלחץ של H2S ו- CO2, ריכוז כלור, pH, טמפרטורה ונוכחות של sulfur אלמנטרי או כספית: מהירויות 1 סטנדרטי תעשייה כגון NACE MR01 / ISO 15156 לספק הדרכה על מגבלות חומר עבור שירות sour.

  • (FLT:0Mild Sweet (CO2) הסביבה: FIRLT:1 ; 13Cr Martensitic נירוסטה פלדות נשאר מספיק.
  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ה) ⁇ (H2S > 10 psi) וכלורידים גבוהים:FLT:1 Super-duplex (S32750) או austenitics (254SMO).
  • (FLT:0)Extreme HPHT + sour + chloride:FLT:1 ניקל Superalloys (Alloy 725, Alloy 718, C-276) או ⁇ טיטניום (עד 6 אל-4V ELI, Ti-3-25) ייתכן שיידרש.
  • (ב) חלופות לא-מטאליות: FLT:1 CFRP או קודאג' לחלקים פחות תובעניים מבחינה מכנית.

חשוב לציין כי בחירת חומרים גם רואה דרישות מכניות - כוח רב, קשיחות, התנגדות עייפות, תאימות עם חותמות ו elastomers.

ייצור ואתגרי Qualification

בעוד החומרים עצמם מציעים תכונות מרשימים, אימוץ שלהם אינו ללא היורדים.ההההה של מסגסוגת ניקל סופרווליים ופלדה דופלקס דורש שליטה זהירה של עבודה חמה, טיפול חום, ו- Welding פרמטרים. לדוגמה, סגסוגת ניקל קשיחה של משקעים חייב לעבור מחזור ההזדקנות ספציפי כדי להשיג את הכוח הרצוי; שיעורי קירור לא מתאימים יכולים להוביל לשלבים כגון דלה או שלב מאוזן, צריך להיות קשה יותר, כמו מתכת.

אבטחת איכות הפכה קפדנית יותר. יצרנים דורשים יותר ויותר בדיקות:0 קורוזיה בסימולציה נוזלים sentisph 1 - כולל בדיקות קצב זנים איטי (SSRT) עבור SCC, ובדיקות ארבע נקודות עבור SSC. Nondestructive טכניקות הערכה, כגון בדיקות אודיו מערכי שלב (PAUT) ובדיקה עדכנית, משמשים כדי לזהות פגמים תת-קרקעיים במגרעות מדויקות של תעשיית ההתקנה.

היתרונות של אימוץ חומרים מתפתחים

  • (FLT:0)Extended Equipment Life:FLT:1 סגסוגת corrosion-resistant שנבחר כראוי יכול להימשך את כל החיים הטובים, ביטול הצורך של עבודות יקרות או החלפת.
  • (FLT:0) תחזוקת ועלויות האינטרקציה: אנדרוציה: 1 כישלונות פחות משמעות פחות זמן, פחות הילוך, ועלויות של עיכוב כימי נמוך יותר.
  • (FLT:0) שיפור הבטיחות והגנה על הסביבה: ההרחבה 1 (FLT:1) צמצם את הסיכון לדליפות, מכות ותקריות בקרה טובות.
  • (ב) ⁇ :0) אמינות גבוהה יותר ב-HPHT ו-Sour Wells:FLT:1 Enables Development ofמאגרים שהיו בעבר בלתי כלכליים או מבחינה טכנית בלתי אפשריים.
  • (FLT:0) Light Weight Solutions (Composites): טיפול קל יותר עבור צוותים השקועים, הפחית עומס על פלטפורמות offshore, ושימוש פוטנציאלי ביישומים של צינורות.

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

האבולוציה של חומרים עמידים בפני קורוזיה עבור ציוד השלמת היא רחוקה מלהיות שלם.כמה טכנולוגיות מתפתחות נמצאים באופק:

  • (FLT:0) ייצור אדרטיבי (3D הדפסה) של CRAsrea:FLT:1 אבקת לייזר אבקת היתוך ופירוק אנרגיה מכוונת נחקרים כדי לייצר שסתום מורכב וזרימה שליטה גיאוגרפית שלא ניתן למכונה מוצקה.טכניקות אלה מאפשרות ייצור לטווח קצר עם פסולת מופחתת, אבל ביצועי קורוזיה של ⁇ CRA מודפסים (למשל, Alloy 625) עדיין תחת חקירה.
  • (FLT:0) חומרים מדורגים ומבנה: קיד 1 (בשיתוף:0) שימוש בתוספים או טכניקות קלודה כדי ליצור חומר שמשנה מהלב גבוה לשכבה משטח של קורוזיה, ו ⁇ שני המאפיינים.
  • (FLT:0) , Healings:cioFLT 1 מיקרוcapsules המכילים מעכבי קורוזיה או סוכני הפקה סרט מוטבעים בציפוי; עם פריצה, הם משחררים את סוכן הריפוי כדי לאטום את הנזק.
  • (FLT:0) חישובים עיצוב חומרים:FLT:1 Integrated Materialsal Engineering (ICME) ולמידה מכונה משמשים כדי לחזות יציבות ⁇ והתנהגות קורוזיה, תוך הפחתה של גילוי של יצירות חדשות עם תכונות מותאמות.
  • (FLT:0)Nanocrystalline ו- Amorphous Alloys: Fevolveve:1 חומרים אלה מציגים התנגדות קורוזיה יוצאת דופן בשל היעדר גבולות דגנים (במקרה של יום) או מבנה דגנים דק מאוד.בולק משקפיים מתכתיים ציפוי nanocrystalline מוערכים עבור שחיקה-corrosion התנגדות נוזל חול-ladens.

שיתוף פעולה בין מפעילי נפט וגז, ספקים חומריים ומוסדות מחקר יהיה צורך לגשר על הפער בין חדשנות מעבדה לבין פריסת שדה. וכן להיות מאתגר יותר - לחץ גבוה יותר, עמוק יותר, חם יותר - הגבול החומרי ימשיך להתרחב.

מסקנה

חומרים עמידים בפני קורוזיה עבור ציוד השלמת היטב עברו מעבר לאפשרויות המסורתיות של פלדה פחמן ו-13Cr נירוסטה. Emerging superalloys, duplex ו Super-duplex נירוסטה, austenitics גבוהה מאוד, תרכובות מתקדמות, וציפויים מתוחכמים מספקים כעת מהנדסים עם ערכת כלים תכליתית כדי לטפל כמעט בכל סביבה קורוזטיבית.

מפעילי משקיעים בהבנה ובאימוץ חומרים חדשים אלה יהיו ממוקמים טוב יותר כדי למקסם את ערך הנכסים, למזער זמן לא פרודוקטיבי, ולייצר בבטחה משאבים מהמאגרים המאתגרים ביותר על פני כדור הארץ.עתיד ההשלמה הטובה מוגדר יותר ויותר על ידי חדשנות חומרים.

(ב) [ה] ל]: [ה] לקראת תקנים של בחירה חומרית, קרא לסטנדרט NACE: [ה] [ה] ל'=ה' [ה'] ל''''[דרוש מקור]': [ב]