Cách lựa chọn vật liệu cho dụng cụ khoan giếng?

Việc lựa chọn vật liệu cho các dụng cụ khoan giếng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Xét theo từng loại dụng cụ khoan giếng:

Dụng cụ khoancác công cụ ghi nhật ký vàcông cụ sửa chữa giếng khoanCác dụng cụ này có tuổi thọ sử dụng ngắn dưới lòng đất, vì vậy chúng cần có độ bền cao nhưng yêu cầu khả năng chống ăn mòn thấp.

Các dụng cụ hoàn thiện giếng: Chúng cần hoạt động dưới lòng đất trong nhiều năm, vì vậy cần phải xem xét khả năng chịu nhiệt và chống ăn mòn dưới lòng đất.

Từ góc độ môi trường dưới lòng đất, chúng thường được phân loại thành bốn loại:

Môi trường tiêu chuẩn (không có hydro sunfua (H₂S), với hàm lượng carbon dioxide (CO₂) nhỏ hơn 1 psi [khoảng 0,0069 MPa]); Môi trường ăn mòn do H₂S; Môi trường ăn mòn do CO₂; Môi trường ăn mòn kết hợp của H₂S và CO₂.

Lựa chọn vật liệu cho dụng cụ khoan giếng trong môi trường tiêu chuẩn

Đối với các dụng cụ khoan giếng sử dụng trong môi trường tiêu chuẩn, thép hợp kim như 4130, 4140 và 4145 (mác AISI) thường được lựa chọn. Thành phần hóa học và độ bền cơ học của các vật liệu này được thể hiện trong các bảng sau:

1. So sánh thành phần hóa học (phần trăm khối lượng)

2. So sánh độ bền cơ học

Như có thể thấy từ các bảng:

Hàm lượng cacbon của các vật liệu này tăng dần theo thứ tự (4130 < 4140 < 4145), trong khi hàm lượng các nguyên tố khác tương tự nhau.

Tính chất cơ học: Độ bền tỷ lệ thuận với hàm lượng carbon—4145 có độ bền cao nhất—trong khi độ dẻo dai giảm tỷ lệ nghịch, với 4130 có độ dẻo dai cao nhất.

4130, 4140 và 4145 là các mác vật liệu quốc tế, và các mác vật liệu tương đương trong nước tại Trung Quốc như sau:

• 4130 (AISI) ≡ Mác thép 30CrMoA sản xuất trong nước;
• 4140 (AISI) ≡ Mác thép 42CrMo sản xuất trong nước;
• 4145H (AISI) ≡ Mác thép 45CrMo tiêu chuẩn trong nước.

Thép 4130 và 4140 phù hợp với các dụng cụ hoàn thiện thông thường, chú trọng đến hiệu quả chi phí và khả năng hàn.

Thép 4145H thường được sử dụng trong các dụng cụ giếng sâu, áp suất cao hoặc tải trọng cao (như dụng cụ khoan và dụng cụ sửa chữa giếng), với ưu tiên hàng đầu là độ bền và khả năng chống mài mòn.

Lựa chọn vật liệu cho dụng cụ hoàn thiện trong môi trường ăn mòn

Đối với các dụng cụ hoàn thiện trong môi trường ăn mòn, việc lựa chọn chủ yếu phụ thuộc vào áp suất riêng phần của các khí axit (được chia thành hai loại: CO₂ và H₂S).

1. Giếng có hàm lượng CO₂ cao

Để chống lại sự ăn mòn do CO₂, hàm lượng crom (Cr) trong vật liệu cần được tăng lên. Các vật liệu sau đây (được sắp xếp theo hàm lượng Cr) về cơ bản có thể dùng để bịt kín các giếng có áp suất riêng phần CO₂ từ 0,5 MPa đến 14 MPa.：3Cr (hàm lượng Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (hàm lượng Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (mác S17400), 22Cr (ví dụ: thép không gỉ song pha S32205), và thép 25Cr.

2. Giếng có hàm lượng H₂S cao

Để giảm thiểu hiện tượng ăn mòn nứt do ứng suất sunfua (SSC), cần tăng hàm lượng niken (Ni) trong vật liệu. Khi áp suất riêng phần của H₂S cao hơn 1 MPa và áp suất riêng phần của CO₂ cũng cao, nên sử dụng các hợp kim chịu nhiệt độ cao như sau:

Lựa chọn vật liệu cho các linh kiện đặc biệt

Vật liệu chính của dụng cụ khoan giếng (tiếp xúc với dung dịch giếng và chịu tải): Được lựa chọn theo các tiêu chuẩn nêu trên.

Các bộ phận chịu lực cắt: Thường được làm bằng thanh đồng thau H62 hoặc thép không gỉ S36600.

Các bộ phận neo: Được lựa chọn từ 20CrMoTi hoặc 20CrMnTi. Để cải thiện độ cứng bề mặt, cần thực hiện xử lý thấm cacbon bề mặt (với độ dày lớp thấm cacbon từ 0,8-1,2 mm), giúp tăng độ cứng bề mặt lên HRC 58-62.

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu và tiêu chuẩn tham chiếu

Ngoài các loại khí có tính axit, việc lựa chọn vật liệu cho ống chống giếng dầu và các dụng cụ khoan giếng còn liên quan đến nhiệt độ dưới giếng, hàm lượng nước, mức độ khoáng hóa và giá trị pH. Để biết thêm các tiêu chí lựa chọn cụ thể, hãy tham khảo tiêu chuẩn ngành Q/HS 14015 Hướng dẫn thiết kế phòng chống ăn mòn cho ống và vỏ giếng trong các giếng dầu khí ngoài khơi.

Landrill cũng cung cấp thanh thép 41430, 4140, 4145.

Hãy cứ hỏi nếu bạn cần.https://www.landrilloiltools.com/