วิธีการเลือกวัสดุสำหรับเครื่องมือเจาะหลุม?

การเลือกวัสดุสำหรับเครื่องมือใต้ดินได้รับอิทธิพลจากหลายปัจจัย โดยพิจารณาจากประเภทของเครื่องมือใต้ดิน:

เครื่องมือเจาะเครื่องมือบันทึกข้อมูล และเครื่องมือซ่อมบำรุงเครื่องมือเหล่านี้มีอายุการใช้งานในหลุมเจาะสั้น ดังนั้นจึงต้องการความแข็งแรงสูง แต่มีความต้องการความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ

เครื่องมือสำหรับการเจาะและผลิต: เครื่องมือเหล่านี้ต้องใช้งานในหลุมเจาะเป็นเวลาหลายปี ดังนั้นจึงต้องพิจารณาถึงอุณหภูมิในหลุมเจาะและความทนทานต่อการกัดกร่อนด้วย

จากมุมมองของสภาพแวดล้อมใต้ดิน โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสี่ประเภท:

สภาพแวดล้อมมาตรฐาน (ปราศจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) และมีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) น้อยกว่า 1 psi [ประมาณ 0.0069 MPa]); สภาพแวดล้อมการกัดกร่อนจาก H₂S; สภาพแวดล้อมการกัดกร่อนจาก CO₂; สภาพแวดล้อมการกัดกร่อนแบบผสมของ H₂S และ CO₂

การเลือกใช้วัสดุสำหรับเครื่องมือใต้ดินในสภาพแวดล้อมมาตรฐาน

สำหรับเครื่องมือเจาะหลุมที่ใช้ในสภาพแวดล้อมมาตรฐาน มักจะเลือกใช้เหล็กอัลลอย เช่น 4130, 4140 และ 4145 (เกรด AISI) โดยองค์ประกอบทางเคมีและความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุเหล่านี้แสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้:

1. การเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมี (สัดส่วนมวล)

2. การเปรียบเทียบความแข็งแรงเชิงกล

ดังที่เห็นได้จากตาราง:

ปริมาณคาร์บอนในวัสดุเหล่านี้เพิ่มขึ้นตามลำดับ (4130 < 4140 < 4145) ในขณะที่ปริมาณธาตุอื่นๆ มีความคล้ายคลึงกัน

คุณสมบัติทางกล: ความแข็งแรงมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับปริมาณคาร์บอน โดยเหล็กกล้าไร้สนิม 4145 มีความแข็งแรงสูงสุด ในขณะที่ความเหนียวลดลงในทางตรงกันข้าม โดยเหล็กกล้าไร้สนิม 4130 มีความเหนียวสูงสุด

4130, 4140 และ 4145 เป็นเกรดวัสดุมาตรฐานสากล และเกรดเทียบเท่าในประเทศจีนมีดังต่อไปนี้:

• 4130 (AISI) ≡ เกรดในประเทศ 30CrMoA;
• 4140 (AISI) ≡ เกรดในประเทศ 42CrMo;
• 4145H (AISI) ≡ เกรด 45CrMo ที่ผลิตในประเทศ

เหล็กกล้าไร้สนิม 4130 และ 4140 เหมาะสำหรับเครื่องมือเจาะและเชื่อมแบบทั่วไป โดยเน้นที่ความคุ้มค่าและคุณสมบัติในการเชื่อม

เหล็กกล้าไร้สนิม 4145H มักใช้ในเครื่องมือสำหรับงานบ่อลึก แรงดันสูง หรือรับน้ำหนักมาก (เช่น เครื่องมือเจาะและเครื่องมือซ่อมบำรุง) โดยให้ความสำคัญกับความแข็งแรงและความทนทานต่อการสึกหรอเป็นหลัก

การเลือกใช้วัสดุสำหรับเครื่องมือเจาะบ่อในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

สำหรับเครื่องมือที่ใช้ในการเจาะบ่อในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อน การเลือกใช้จะขึ้นอยู่กับความดันย่อยของก๊าซที่เป็นกรดเป็นหลัก (แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ CO₂ และ H₂S)

1. บ่อน้ำที่มีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สูง

เพื่อต้านทานการกัดกร่อนจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณโครเมียม (Cr) ในวัสดุ วัสดุต่อไปนี้ (เรียงตามปริมาณ Cr) สามารถใช้ปิดบ่อที่มีความดันย่อยของ CO₂ ตั้งแต่ 0.5 MPa ถึง 14 MPa ได้:เหล็กกล้า 3Cr (ปริมาณ Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (ปริมาณ Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (เกรด S17400), 22Cr (เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ S32205) และเหล็กกล้า 25Cr

2. บ่อน้ำที่มีปริมาณ H₂S สูง

เพื่อลดการกัดกร่อนจากความเค้นของซัลไฟด์ (SSC) จำเป็นต้องเพิ่มปริมาณนิกเกล (Ni) ในวัสดุ เมื่อความดันย่อยของ H₂S สูงกว่า 1 MPa และความดันย่อยของ CO₂ ก็สูงด้วย ควรใช้โลหะผสมอุณหภูมิสูง เช่น โลหะผสมต่อไปนี้:

การเลือกใช้วัสดุสำหรับชิ้นส่วนพิเศษ

วัสดุหลักของเครื่องมือที่ใช้ในหลุมเจาะ (ส่วนที่สัมผัสกับของเหลวในหลุมเจาะและรับน้ำหนัก): คัดเลือกตามมาตรฐานข้างต้น

ส่วนประกอบสำหรับรับแรงเฉือน: โดยทั่วไปทำจากทองเหลือง H62 หรือเหล็กกล้าไร้สนิม S36600

ส่วนประกอบยึด: เลือกใช้เหล็กกล้า 20CrMoTi หรือ 20CrMnTi เพื่อเพิ่มความแข็งของพื้นผิว จำเป็นต้องทำการอบชุบผิวด้วยคาร์บอน (โดยมีความหนาของชั้นคาร์บอน 0.8-1.2 มม.) ซึ่งจะเพิ่มความแข็งของพื้นผิวเป็น HRC 58-62

ปัจจัยอื่นๆ ที่มีผลต่อการเลือกวัสดุและมาตรฐานอ้างอิง

นอกเหนือจากก๊าซที่เป็นกรดแล้ว การเลือกวัสดุสำหรับท่อและเครื่องมือในบ่อขุดเจาะน้ำมันยังเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิใต้ดิน ปริมาณน้ำ ปริมาณแร่ธาตุ และค่า pH ด้วย สำหรับเกณฑ์การเลือกที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น โปรดดูมาตรฐานอุตสาหกรรม Q/HS 14015 แนวทางการออกแบบเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของท่อและปลอกในบ่อน้ำมันและก๊าซนอกชายฝั่ง

นอกจากนี้ Landrill ยังจัดจำหน่ายเหล็กเส้นเกรด 41430, 4140 และ 4145 อีกด้วย

สอบถามได้เลยค่ะhttps://www.landrilloiltools.com/