Kuinka valita materiaaleja poraustyökaluille?

Porareikätyökalujen materiaalivalintaan vaikuttavat useat tekijät. Porareikätyökalutyyppien näkökulmasta:

Poraustyökalut, lokikirjaustyökalut jatyöstötyökalutNäillä työkaluilla on lyhyt käyttöikä porausreiässä, joten ne vaativat suurta lujuutta, mutta niillä on alhaiset korroosionkestävyysvaatimukset.

Viimeistelytyökalut: Niiden on työskenneltävä porausreiässä useita vuosia, joten porausreiän lämpötila ja korroosionkestävyys on otettava huomioon.

Porakaivosympäristöjen näkökulmasta ne luokitellaan yleensä neljään luokkaan:

Normaali ympäristö (ei sisällä rikkivetyä (H₂S), hiilidioksidipitoisuus (CO₂) alle 1 psi [noin 0,0069 MPa]); H₂S-korroosioympäristö; CO₂-korroosioympäristö; H₂S:n ja CO₂:n yhdistetty korroosioympäristö.

Materiaalivalinta porareikätyökaluille vakioympäristöissä

Normaaliympäristöissä käytettäviin porareiän työkaluihin valitaan yleensä seosteräksiä, kuten 4130, 4140 ja 4145 (AISI-laadut). Näiden materiaalien kemialliset koostumukset ja mekaaniset lujuudet on esitetty seuraavissa taulukoissa:

1. Kemiallisten koostumusten vertailu (massaosuus)

2. Mekaanisten lujuuksien vertailu

Kuten taulukoista näkyy:

Näiden materiaalien hiilipitoisuus kasvaa asteittain (4130 < 4140 < 4145), kun taas muiden alkuaineiden pitoisuudet ovat samankaltaisia.

Mekaaniset ominaisuudet: Lujuus korreloi positiivisesti hiilipitoisuuden kanssa – 4145:llä on suurin lujuus – kun taas sitkeys heikkenee käänteisesti, ja 4130:lla on suurin sitkeys.

4130, 4140 ja 4145 ovat kansainvälisiä materiaalilaatuja, ja niiden kotimaiset vastineet Kiinassa ovat seuraavat:

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

4130 ja 4140 sopivat perinteisiin viimeistelytyökaluihin, ja niissä painotetaan kustannustehokkuutta ja hitsattavuutta.

4145H-terästä käytetään usein syväkaivo-, korkeapaine- tai suurta kuormitusta kestävissä työkaluissa (kuten poraustyökaluissa ja työstötyökaluissa), joissa etusijalle asetetaan lujuus ja kulutuskestävyys.

Materiaalivalinta viimeistelytyökaluille syövyttävissä ympäristöissä

Syövyttävissä ympäristöissä käytettävien viimeistelytyökalujen valinta riippuu pääasiassa happamien kaasujen (jaetaan kahteen tyyppiin: CO₂ ja H₂S) osapaineesta.

1. Korkean CO₂-pitoisuuden omaavat kaivot

CO₂-korroosion estämiseksi materiaalien kromipitoisuutta (Cr) on lisättävä. Seuraavat materiaalit (lajiteltu Cr-pitoisuuden mukaan) voivat periaatteessa peittää kaivoja, joiden CO₂-osapaineen vaihteluväli on 0,5 MPa - 14 MPa.：3Cr (Cr-pitoisuus ≈ 3 %), 9Cr1Mo (Cr-pitoisuus ≈ 9 %), 13Cr, S13Cr, 17Cr (laatu S17400), 22Cr (esim. duplex-ruostumaton teräs S32205) ja 25Cr-teräs.

2. Korkean H₂S-pitoisuuden omaavat kaivot

Sulfidirikaskorroosion (SSC) vähentämiseksi materiaalien nikkelipitoisuutta (Ni) on lisättävä. Kun H₂S:n osapaine on yli 1 MPa ja CO₂:n osapaine on myös korkea, tulisi käyttää korkean lämpötilan seoksia, kuten seuraavia:

Erikoiskomponenttien materiaalivalinta

Porakaivon työkalujen päämateriaalit (kosketuksessa kaivonesteiden ja laakerikuormien kanssa): Valitaan edellä mainittujen standardien mukaisesti.

Leikkauskomponentit: Yleensä valmistettu H62-messingistä tai S36600-ruostumattomasta teräksestä.

Ankkurointikomponentit: Valitaan materiaalista 20CrMoTi tai 20CrMnTi. Pinnan kovuuden parantamiseksi vaaditaan pinnan hiiletyskäsittely (hiiletyskerroksen paksuus 0,8–1,2 mm), joka nostaa pinnan kovuuden arvoon HRC 58–62.

Muut materiaalivalintaan ja vertailustandardeihin vaikuttavat tekijät

Happamien kaasujen lisäksi porareiän öljykoteloiden ja porareikätyökalujen materiaalivalintaan vaikuttavat myös porareiän lämpötila, vedenpinnan taso, mineralisaatioaste ja pH-arvo. Tarkempia valintakriteerejä on alan standardissa Q/HS 14015 Design Guidelines for Corrosion Prevention of Tubing and Casing in Offshore Oil and Gas Wells.

Landrill toimittaa myös 41430, 4140, 4145 terästankoja.

Kysy rohkeasti.https://www.landrilloitools.com/