Вибір матеріалу для свердловинних інструментів залежить від багатьох факторів. З точки зору типів свердловинних інструментів:
Бурові інструменти, інструменти ведення журналу таінструменти для капітального ремонтуЦі інструменти мають короткий термін служби у свердловині, тому вони вимагають високої міцності, але мають низькі вимоги до корозійної стійкості.
Інструменти для завершення: вони повинні працювати в свердловині протягом кількох років, тому необхідно враховувати температуру в свердловині та стійкість до корозії.
З точки зору свердловинних середовищ, їх зазвичай класифікують на чотири категорії:
Стандартне середовище (без сірководню (H₂S), з вмістом вуглекислого газу (CO₂) менше 1 psi [приблизно 0,0069 МПа]); корозійне середовище H₂S; корозійне середовище CO₂; комбіноване корозійне середовище H₂S та CO₂.
Вибір матеріалу для свердловинних інструментів у стандартних умовах
Для свердловинних інструментів, що використовуються в стандартних умовах, зазвичай вибирають леговані сталі, такі як 4130, 4140 та 4145 (марки AISI). Хімічний склад та механічна міцність цих матеріалів наведено в наступних таблицях:
1. Порівняння хімічних складів (масова частка)
| Елемент | 4130 (AISI) | 4140 (AISI) | 4145 (AISI 4145H) |
| Вуглець (C) | 0,28-0,33% | 0,33-0,48% | 0,43-0,48% |
| Марганець (Mn) | 0,40-0,60% | 0,75-1,00% | 0,75-1,00% |
| Хром (Cr) | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% |
| Молібден (Mo) | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% |
| Кремній (Si) | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% |
| Сірка (S)/Фосфор (P) | ≤0,040% (S), ≤0,035% (P) | ≤0,030% (S), ≤0,030% (P) | ≤0,030% (S), ≤0,030% (P) |
2. Порівняння механічної міцності
| Механічна властивість | 4130 | 4140 | 4145 (клас H, типове значення) |
| Міцність на розтяг | 760-871 МПа | 795-1000 МПа | 950-1100 МПа |
| Межа плинності | ≥635 МПа | ≥610-750 МПа | ≥750 МПа |
| Подовження | ≥17% | ≥22% | ≥10% |
| Твердість (HRC) | 28-32 (після гартування та відпуску) | 28-34 (після гартування та відпуску) | 32-36 (після гартування та відпуску) |
Як видно з таблиць:
Вміст вуглецю в цих матеріалах послідовно зростає (4130 < 4140 < 4145), тоді як вміст інших елементів подібний.
Механічні властивості: міцність позитивно корелює з вмістом вуглецю — 4145 має найвищу міцність, тоді як в'язкість зменшується обернено пропорційно, причому 4130 має найвищу в'язкість.
4130, 4140 та 4145 – це міжнародні марки матеріалів, а їхні внутрішні еквіваленти в Китаї такі:
- 4130 (AISI) ≡ Вітчизняний сорт 30CrMoA;
- 4140 (AISI) ≡ Вітчизняний сорт 42CrMo;
- 4145H (AISI) ≡ Вітчизняний сорт 45CrMo.
Сталі 4130 та 4140 підходять для звичайних інструментів для завершення обробки, з акцентом на економічну ефективність та зварюваність.
Сталь 4145H часто використовується в інструментах для глибоких свердловин, високого тиску або високого навантаження (таких як бурові інструменти та інструменти для капітального ремонту), при цьому пріоритет надається міцності та зносостійкості.
Вибір матеріалу для інструментів для завершення робіт у корозійних середовищах
Для інструментів для завершення робіт у корозійних середовищах вибір головним чином залежить від парціального тиску кислих газів (які поділяються на два типи: CO₂ та H₂S).
1. Свердловини з високим вмістом CO₂
Щоб протистояти корозії CO₂, вміст хрому (Cr) у матеріалах необхідно збільшити. Наведені нижче матеріали (відсортовані за вмістом Cr) можуть покривати свердловини з парціальним тиском CO₂ від 0,5 МПа до 14 МПа.：3Cr (вміст Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (вміст Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (марка S17400), 22Cr (наприклад, дуплексна нержавіюча сталь S32205) та сталь 25Cr.
2. Свердловини з високим вмістом H₂S
Для зменшення корозії, спричиненої сульфідним розтріскуванням під напругою (SSC), необхідно збільшити вміст нікелю (Ni) у матеріалах. Коли парціальний тиск H₂S перевищує 1 МПа, а парціальний тиск CO₂ також високий, слід використовувати жароміцні сплави, такі як:
Вибір матеріалу для спеціальних компонентів
Основні матеріали свердловинних інструментів (що контактують зі свердловинною рідиною та навантаженнями на підшипники): Вибрані відповідно до вищезазначених стандартів.
Компоненти зсуву: зазвичай виготовлені з латуні H62 або прутків з нержавіючої сталі S36600.
Компоненти анкерування: вибрані з 20CrMoTi або 20CrMnTi. Для покращення твердості поверхні потрібна поверхнева обробка цементацією (з товщиною цементованого шару 0,8-1,2 мм), що підвищує твердість поверхні до HRC 58-62.
Інші фактори, що впливають на вибір матеріалів та еталонних стандартів
Окрім кислих газів, вибір матеріалу для обсадних труб та свердловинних інструментів також пов'язаний з температурою у свердловині, обводненістю, ступенем мінералізації та значенням pH. Для отримання більш конкретних критеріїв вибору зверніться до галузевого стандарту Q/HS 14015 «Керівні принципи проектування для запобігання корозії труб та обсадних труб у морських нафтогазових свердловинах».
Landrill також постачає сталевий пруток 41430, 4140, 4145.
Не соромтеся запитувати.https://www.landrilloiltools.com/
Час публікації: 03 вересня 2025 р.
5-1203, промислова зона Дахуа, вул. Юньшуй №2, зона високотехнологічного розвитку, Сіань, 710065, Китай
86-13609153141
