چگونه مواد لازم برای ابزارهای درون‌چاهی را انتخاب کنیم؟

انتخاب مواد برای ابزارهای درون‌چاهی تحت تأثیر عوامل متعددی است. از دیدگاه انواع ابزارهای درون‌چاهی:

ابزارهای حفاری، ابزارهای ثبت وقایع، وابزارهای تعمیر و نگهداریاین ابزارها عمر مفید کوتاهی در داخل چاه دارند، بنابراین به استحکام بالایی نیاز دارند اما مقاومت به خوردگی کمی دارند.

ابزارهای تکمیل: آنها باید چندین سال در داخل چاه کار کنند، بنابراین دمای داخل چاه و مقاومت در برابر خوردگی باید در نظر گرفته شود.

از منظر محیط‌های درون‌چاهی، آنها معمولاً به چهار دسته طبقه‌بندی می‌شوند:

محیط استاندارد (عاری از سولفید هیدروژن (H₂S)، با محتوای دی اکسید کربن (CO₂) کمتر از 1 psi [تقریباً 0.0069 مگاپاسکال])؛ محیط خوردگی H₂S؛ محیط خوردگی CO₂؛ محیط خوردگی ترکیبی H₂S و CO₂.

انتخاب مواد برای ابزارهای درون‌چاهی در محیط‌های استاندارد

برای ابزارهای درون‌چاهی مورد استفاده در محیط‌های استاندارد، معمولاً فولادهای آلیاژی مانند ۴۱۳۰، ۴۱۴۰ و ۴۱۴۵ (درجه‌های AISI) انتخاب می‌شوند. ترکیب شیمیایی و مقاومت مکانیکی این مواد در جداول زیر نشان داده شده است:

۱. مقایسه ترکیبات شیمیایی (کسر جرمی)

۲. مقایسه مقاومت‌های مکانیکی

همانطور که از جداول مشاهده می‌شود:

محتوای کربن این مواد به ترتیب افزایش می‌یابد (۴۱۳۰ < ۴۱۴۰ < ۴۱۴۵)، در حالی که محتوای سایر عناصر مشابه است.

خواص مکانیکی: استحکام با میزان کربن همبستگی مثبت دارد - ۴۱۴۵ بالاترین استحکام را دارد - در حالی که چقرمگی به طور معکوس کاهش می‌یابد، و ۴۱۳۰ بالاترین چقرمگی را دارد.

۴۱۳۰، ۴۱۴۰ و ۴۱۴۵ گریدهای بین‌المللی مواد هستند و معادل‌های داخلی آنها در چین به شرح زیر است:

• ۴۱۳۰ (AISI) ≡ گرید داخلی ۳۰CrMoA؛
• ۴۱۴۰ (AISI) ≡ گرید داخلی ۴۲CrMo؛
• ۴۱۴۵H (AISI) ≡ گرید داخلی ۴۵CrMo.

۴۱۳۰ و ۴۱۴۰ برای ابزارهای تکمیل متداول مناسب هستند، با تأکید بر مقرون‌به‌صرفه بودن و قابلیت جوشکاری.

۴۱۴۵H اغلب در ابزارهای چاه‌های عمیق، فشار بالا یا ابزارهای بار زیاد (مانند ابزارهای حفاری و ابزارهای تعمیر) با اولویت استحکام و مقاومت در برابر سایش استفاده می‌شود.

انتخاب مواد برای ابزارهای تکمیل در محیط‌های خورنده

برای ابزارهای تکمیل در محیط‌های خورنده، انتخاب عمدتاً به فشار جزئی گازهای اسیدی (که به دو نوع تقسیم می‌شوند: CO₂ و H₂S) بستگی دارد.

۱. چاه‌هایی با محتوای CO₂ بالا

برای مقاومت در برابر خوردگی CO₂، میزان کروم (Cr) در مواد باید افزایش یابد. مواد زیر (بر اساس میزان کروم مرتب شده‌اند) اساساً می‌توانند چاه‌هایی با فشار جزئی CO₂ از 0.5 مگاپاسکال تا 14 مگاپاسکال را پوشش دهند.:3Cr (محتوای کروم ≈ 3%)، 9Cr1Mo (محتوای کروم ≈ 9%)، 13Cr، S13Cr، 17Cr (درجه S17400)، 22Cr (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ دوبلکس S32205) و فولاد 25Cr.

۲. چاه‌هایی با محتوای بالای H₂S

برای کاهش خوردگی ترک خوردگی تنشی سولفیدی (SSC)، میزان نیکل (Ni) در مواد باید افزایش یابد. هنگامی که فشار جزئی H₂S بالاتر از 1 مگاپاسکال و فشار جزئی CO₂ نیز بالا باشد، باید از آلیاژهای دما بالا مانند موارد زیر استفاده شود:

انتخاب مواد برای قطعات ویژه

مواد اصلی ابزارهای درون چاهی (در تماس با سیال چاه و بارهای یاتاقان): مطابق با استانداردهای فوق انتخاب می‌شوند.

اجزای برشی: عموماً از برنج H62 یا میله‌های فولادی ضد زنگ S36600 ساخته می‌شوند.

اجزای لنگر: از جنس 20CrMoTi یا 20CrMnTi انتخاب می‌شوند. برای بهبود سختی سطح، عملیات کربن‌دهی سطحی (با ضخامت لایه کربن‌دهی شده 0.8-1.2 میلی‌متر) مورد نیاز است که سختی سطح را به HRC 58-62 افزایش می‌دهد.

سایر عوامل مؤثر بر انتخاب مواد و استانداردهای مرجع

علاوه بر گازهای اسیدی، انتخاب مواد برای لوله‌های جداری و ابزارهای درون‌چاهی به دمای درون‌چاهی، برش آب، درجه کانی‌سازی و مقدار pH نیز مربوط می‌شود. برای معیارهای انتخاب دقیق‌تر، به استاندارد صنعتی Q/HS 14015 «دستورالعمل‌های طراحی برای جلوگیری از خوردگی لوله و لوله جداری در چاه‌های نفت و گاز فراساحلی» مراجعه کنید.

لندریل همچنین میلگرد فولادی با عیار ۴۱۴۳۰،۴۱۴۰،۴۱۴۵ را عرضه می‌کند.

در صورت تمایل استعلام کنید.https://www.landrilloiltools.com/