În exploatarea petrolului, colectarea și transportul petrolului și gazelor, prelevarea de probe la fața locului, operațiunile auxiliare de foraj și producția de platforme offshore, containerele speciale de izolație sunt aplicate în principal pentru stocarea la temperatură constantă a-mediilor de petrol și gaze, anti-coagularea fluidului de proces, conservarea căldurii medii prelevate și protecția izolației termice a echipamentelor. Spre deosebire de echipamentele de izolație civilă, condițiile de lucru pe câmpul de petrol sunt extrem de dure, prezentând schimbări bruște de temperatură, fluctuații de presiune, aderență cu pulverizare de sare și coroziune cauzată de ionii de clorură, hidrogen sulfurat și acizi organici din petrol brut. Aceste condiții riguroase impun cerințe ridicate privind adaptabilitatea la mediu, rezistența structurală, durata de viață și costurile de operare și întreținere ale containerelor de izolație.
În prezent, oțelul inoxidabil 316, oțelul inoxidabil cu întărire prin precipitare 17-4PH și aliajul de titan sunt cele trei materiale principale pentru cavitățile de izolație din petrol și dispozitivele de izolație de eșantionare. Această lucrare compară cele trei materiale din dimensiunile de adaptabilitate la mediu, performanță structurală și costul întregului ciclu, oferind referințe practice de selecție pentru achiziționarea de echipamente pentru zăcămintele petroliere și sprijinirea procesului.
1. Condiția de lucru și adaptabilitatea la mediu a fiecărui material
Rezistența la coroziune și adaptabilitatea la condițiile de lucru sunt criteriile de bază pentru selectarea materialelor pentru echipamentele petroliere, iar stabilitatea materialului determină în mod direct durata de viață a echipamentului și siguranța de funcționare la-santier.
otel inoxidabil 316se mândrește cu cea mai puternică universalitate pentru câmpurile petroliere de pe uscat. Adăugată de molibden, prezintă o rezistență excelentă la coroziunea prin pitting și la coroziunea crevată, adaptându-se stabil la mediile mixte de apă cu petrol-, apă curată de proces și medii blânde de pulverizare cu sare din câmpurile petroliere convenționale de pe uscat. Are o rezistență excelentă la temperaturi ridicate și scăzute, fără fragilitate la rece și nu este predispus la deformare, detartrare sau coroziune în cazul fluctuațiilor frecvente de temperatură și presiune. Cu performanțe superioare de formare în vid și sudare și etanșeitate stabilă a cavității, este utilizat pe scară largă în condiții convenționale de lucru, cum ar fi strângerea solului și transportul, prelevarea de probe la fața locului și izolarea cu temperatură constantă a stației. Cu toate acestea, are o rezistență limitată la coroziune extremă. În medii cu apă de mare cu-concentrație ridicată de clorură, hidrogen sulfurat cu conținut ridicat de- și pulverizare de sare de-de adâncime, pelicula sa de pasivare este vulnerabilă la deteriorare, ceea ce duce la coroziune și scurgeri, ceea ce o face nepotrivită pentru serviciul pe termen lung-în larg și blocuri foarte corozive.
Oțel inoxidabil cu întărire prin precipitare 17-4PHare o rezistență mecanică ultra-înaltă. După tratamentul de îmbătrânire, rezistența sa la tracțiune este mult mai mare decât cea a oțelului inoxidabil 316, cu o rezistență remarcabilă la presiune înaltă, deformare și oboseală la vibrații. Este potrivit pentru condiții de lucru în fond de foraj cu presiune ridicată, sarcină mare și impact frecvent la presiune și poate rezolva eficient deformarea, slăbirea și fisurarea prin oboseală a cavităților de izolație de înaltă presiune-și accesoriilor-lagărelor de presiune. Cu toate acestea, are o rezistență slabă la coroziune, care este aproape de oțelul inoxidabil 304 și mult inferioară oțelului inoxidabil 316. Este predispus la coroziune prin stres și fisurare în mediile cu clor-, sulf- și cu pulverizare sărată umedă. Esteaplicabil numai structurilor portante-de înaltă presiune-în condiții de lucru uscate și cu coroziune scăzută-, și este strict interzis pentru platformele offshore și câmpurile petroliere cu conținut ridicat de-sulf.
Aliaj de titaneste materialul optim pentru condiții de lucru extrem de corozive. Pe suprafața sa se poate forma o peliculă densă de pasivare cu auto-reparare, permițând-rezistență pe termen lung la scufundarea în apă de mare, pulverizare cu sare de-densitate mare, hidrogen sulfurat, medii acide cu dioxid de carbon și condiții de lucru alternate la temperaturi ridicate și scăzute, aproape fără risc de coroziune sau scurgere. Între timp, aliajul de titan cântărește doar 50% din oțel inoxidabil, cu avantaje evidente de greutate redusă și rezistență specifică ridicată, ceea ce poate reduce în mod eficient sarcina echipamentelor de platformă offshore și este potrivit pentru dispozitivele de izolare de prelevare de probe de ultimă generație și echipamente mobile de izolație de precizie. Singurul său dezavantaj este textura relativ moale, cu rezistență scăzută la impact și uzură, ceea ce o face inaplicabilă în condiții dure de lucru cu impact puternic.
2. Compararea costurilor serviciului cu ciclu complet-
Selectarea materialelor pentru zăcămintele petroliere nu ar trebui să se concentreze doar pe prețul unitar de achiziție, ci ar trebui să evalueze în mod cuprinzător costul materiilor prime, costul de procesare, costul de operare și întreținere, costul de înlocuire și pierderile de oprire.
otel inoxidabil 316are suficientă ofertă pe piață și preț unitar moderat. Procesele sale de-formare a pereților subțiri, sudare și recoacere în soluție sunt mature, care se adaptează structurii de precizie în vid cu dublu-strat a containerelor de izolație, cu randament ridicat de prelucrare și costuri de producție în masă reduse. În condiții convenționale de lucru pe uscat, durata de viață a acestuia poate ajunge la 8-10 ani, cu o rată scăzută de defecțiuni și zero întreținere zilnică, evitând înlocuirea frecventă și pierderea prin oprire. Oferă cele mai bune-performanțe de cost cu ciclu complet și este potrivit pentru aplicații de asistență standardizate-la scară largă în câmpurile petroliere.
Oțel inoxidabil 17-4PHare un preț al materiei prime aproape de oțel inoxidabil 316, dar costul total de procesare este mult mai mare. Are duritate mare și tăiere dificilă, cu rebound ușor în timpul formării-pereților subțiri. Rezistența sa și rezistența la coroziune scad semnificativ după sudare, necesitând un tratament termic secundar de îmbătrânire, ceea ce duce la procese tehnologice complexe și cicluri lungi de producție. În plus, datorită rezistenței slabe la coroziune, îmbătrânește și se defectează ușor în condiții obișnuite de lucru cu întreținere frecventă. Este potrivit numai pentru suporturi structurale speciale de-loturi mici de înaltă presiune și nu poate fi aplicat universal.
Aliaj de titannecesită cea mai mare investiție inițială. Costul materiilor prime este de 5-8 ori mai mare decât al oțelului inoxidabil 316, cu cerințe ridicate pentru formare și sudură (protecția completă a gazului inert este obligatorie), rezultând un prag de proces ridicat, un randament scăzut și un cost mult mai mare al produsului finit decât oțelul inoxidabil. Cu toate acestea, prezintă avantaje proeminente în condiții de lucru extreme, cum ar fi mediile offshore, cu-sare și cu conținut ridicat de-sulf. Cu o durată de viață de peste 15 ani și o funcționare fără întreținere-pe termen lung-, poate reduce considerabil costurile de înlocuire a echipamentelor, oprirea întreținerii și costurile de întreținere anticorozivă, oferind beneficii economice mai bune-ciclului complet pentru echipamentele de vârf-de bază pentru petrol și gaze offshore.
3. Concluzii și sugestii de selecție a materialelor
Nu există un material absolut optim pentru containerele de izolare cu petrol, iar selecția ar trebui să fie corelată cu condițiile reale de lucru. 316 oțelul inoxidabil are o performanță completă echilibrată și performanță la costuri ridicate, potrivit pentru majoritatea câmpurilor petroliere convenționale de pe uscat, colectarea și transportul la sol și scenariile de eșantionare a izolației în condiții de-coroziune scăzută. Aliajul de titan se mândrește cu o rezistență la coroziune de top-nivel, special conceput pentru condiții de lucru extreme ale platformelor offshore, la mare adâncime și medii cu-coroziune ridicată. Selecția materialului pentru zăcămintele petroliere va urma principiile „priorității coroziunii, adaptarea rezistenței și costul optim al ciclului complet-”. Potrivirea rezonabilă a materialelor, bazată pe-mediul site-ului, condițiile de temperatură și presiune și cerințele privind durata de viață, poate asigura funcționarea sigură și stabilă a echipamentului, controlând în același timp costul complet de inginerie.