חדשות - כיצד לבחור חומרים לכלי קידוח?

בחירת החומרים לכלי קידוח מושפעת ממספר גורמים. מנקודת מבט של סוגי כלי קידוח:

כלי קידוח, כלי רישום, וכלי עבודהכלים אלה בעלי אורך חיים קצר בקידוח, ולכן הם דורשים חוזק גבוה אך דרישות עמידות נמוכות בפני קורוזיה.

כלי השלמה: הם צריכים לעבוד בקיר במשך מספר שנים, לכן יש לקחת בחשבון את טמפרטורת הקיר ואת עמידות הקורוזיה.

מנקודת מבט של סביבות בקורות, הן מסווגות בדרך כלל לארבע קטגוריות:

סביבה סטנדרטית (ללא מימן גופרתי (H₂S), עם תכולת פחמן דו-חמצני (CO₂) של פחות מ-1 psi [כ-0.0069 MPa]); סביבת קורוזיה של H₂S; סביבת קורוזיה של CO₂; סביבת קורוזיה משולבת של H₂S ו-CO₂.

בחירת חומרים לכלי קידוח בסביבות סטנדרטיות

עבור כלי עבודה בקידוח בסביבות סטנדרטיות, בדרך כלל נבחרים פלדות סגסוגת כגון 4130, 4140 ו-4145 (דרגות AISI). ההרכבים הכימיים והחוזקים המכניים של חומרים אלה מוצגים בטבלאות הבאות:

1. השוואה של הרכבים כימיים (חלק מסה)

אֵלֵמֶנט	4130 (AISI)	4140 (AISI)	4145 (AISI 4145H)
פחמן (C)	0.28-0.33%	0.33-0.48%	0.43-0.48%
מנגן (Mn)	0.40-0.60%	0.75-1.00%	0.75-1.00%
כרום (Cr)	0.80-1.10%	0.80-1.10%	0.80-1.10%
מוליבדן (Mo)	0.15-0.25%	0.15-0.25%	0.15-0.25%
סיליקון (Si)	0.15-0.35%	0.15-0.35%	0.15-0.35%
גופרית (S)/זרחן (P)	≤0.040% (S), ≤0.035% (P)	≤0.030% (S), ≤0.030% (P)	≤0.030% (S), ≤0.030% (P)

2. השוואה של חוזקים מכניים

רכוש מכני	4130	4140	4145 (דרגה H, ערך טיפוסי)
חוזק מתיחה	760-871 מגה פסקל	795-1000 מגה פסקל	950-1100 מגה פסקל
חוזק תפוקה	≥635 מגה פסקל	≥610-750 מגה פסקל	≥750 מגה פסקל
הַאֲרָכָה	≥17%	≥22%	≥10%
קשיות (HRC)	28-32 (לאחר מרווה וריסוס)	28-34 (לאחר מרווה וריסוס)	32-36 (לאחר מרווה וריסוס)

כפי שניתן לראות מהטבלאות:

תכולת הפחמן בחומרים אלה עולה ברצף (4130 < 4140 < 4145), בעוד שתכולת היסודות האחרים דומה.

תכונות מכניות: חוזק נמצא בקורלציה חיובית עם תכולת הפחמן - ל-4145 יש את החוזק הגבוה ביותר - בעוד שהקשיחות יורדת באופן הפוך, כאשר ל-4130 יש את הקשיחות הגבוהה ביותר.

4130, 4140 ו-4145 הם סוגי חומרים בינלאומיים, והמקבילים המקומיים שלהם בסין הם כדלקמן:

4130 (AISI) ≡ ציפוי ביתי 30CrMoA;
4140 (AISI) ≡ 42CrMo בדרגה ביתית;
4145H (AISI) ≡ ציפוי ביתי 45CrMo.

4130 ו-4140 מתאימים לכלי השלמה קונבנציונליים, תוך דגש על חסכון בעלות ויכולת ריתוך.

4145H משמש לעתים קרובות בכלים לקידוח בארות עמוקות, בלחץ גבוה או בעומס גבוה (כגון כלי קידוח וכלי עבודה), כאשר ניתנת עדיפות לחוזק ועמידות בפני שחיקה.

בחירת חומרים לכלי השלמה בסביבות קורוזיביות

עבור כלי השלמה בסביבות קורוזיביות, הבחירה תלויה בעיקר בלחץ החלקי של גזים חומציים (המחולק לשני סוגים: CO₂ ו-H₂S).

1. בארות עם תכולת CO₂ גבוהה

כדי לעמוד בפני קורוזיה של CO₂, יש להגדיל את תכולת הכרום (Cr) בחומרים. החומרים הבאים (ממוינים לפי תכולת Cr) יכולים לכסות בארות עם לחץ חלקי של CO₂ שנע בין 0.5 MPa ל-14 MPa.：3Cr (תכולת Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (תכולת Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (דרגה S17400), 22Cr (למשל, פלדת אל-חלד דופלקס S32205) ופלדת 25Cr.

2. בארות עם תכולת H₂S גבוהה

כדי להפחית קורוזיה עקב סדקי מאמץ גופריתיים (SSC), יש להגדיל את תכולת הניקל (Ni) בחומרים. כאשר הלחץ החלקי של H₂S גבוה מ-1 MPa וגם הלחץ החלקי של CO₂ גבוה, יש להשתמש בסגסוגות עמידות בטמפרטורה גבוהה כגון הבאות:

בחירת חומרים עבור רכיבים מיוחדים

חומרים עיקריים של כלי קידוח (במגע עם נוזל באר ועומסי מיסב): נבחרו בהתאם לתקנים הנ"ל.

רכיבי גזירה: עשויים בדרך כלל מפליז H62 או מוטות נירוסטה S36600.

רכיבי עיגון: נבחרים מבין 20CrMoTi או 20CrMnTi. כדי לשפר את קשיות פני השטח, נדרש טיפול קרבוריזציה של פני השטח (בעובי שכבת קרבוריזציה של 0.8-1.2 מ"מ), מה שמגדיל את קשיות פני השטח ל-HRC 58-62.

גורמים נוספים המשפיעים על בחירת חומרים ותקני ייחוס

בנוסף לגזים חומציים, בחירת החומרים עבור מעטפות וכלים בקידוחי נפט קשורה גם לטמפרטורת הקידוח, חיתוך המים, דרגת המינרליזציה וערך ה-pH. לקריטריונים ספציפיים יותר לבחירה, עיינו בתקן התעשייתי Q/HS 14015 הנחיות תכנון למניעת קורוזיה של צינורות ומעטפות בבארות נפט וגז ימיות.

Landrill מספקת גם מוטות פלדה 41430,4140,4145.

אל תהססו לברר.https://www.landrilloiltools.com/

זמן פרסום: 3 בספטמבר 2025

חֲדָשׁוֹת

כיצד לבחור חומרים לכלי קידוח?

צור קשר עם ויצ'אט

כתובת ליצירת קשר

מספר טלפון ליצירת קשר

דוא"ל ליצירת קשר