A selección de materiais para as ferramentas de fondo de pozo está influenciada por múltiples factores. Desde a perspectiva dos tipos de ferramentas de fondo de pozo:
ferramentas de perforación, ferramentas de rexistro eferramentas de traballo posteriorEstas ferramentas teñen unha vida útil curta no fondo do pozo, polo que requiren unha alta resistencia pero uns requisitos de resistencia á corrosión baixos.
Ferramentas de terminación: Necesitan traballar no fondo do pozo durante varios anos, polo que se debe ter en conta a temperatura do fondo do pozo e a resistencia á corrosión.
Desde a perspectiva dos ambientes de fondo de pozo, adoitan clasificarse en catro categorías:
Ambiente estándar (libre de sulfuro de hidróxeno (H₂S), cun contido de dióxido de carbono (CO₂) inferior a 1 psi [aproximadamente 0,0069 MPa]); ambiente de corrosión de H₂S; ambiente de corrosión de CO₂; ambiente de corrosión combinado de H₂S e CO₂.
Selección de materiais para ferramentas de fondo de pozo en entornos estándar
Para as ferramentas de fondo de pozo empregadas en contornas estándar, adoitan seleccionarse aceiros de aliaxe como o 4130, o 4140 e o 4145 (graos AISI). As composicións químicas e as resistencias mecánicas destes materiais móstranse nas seguintes táboas:
1. Comparación de composicións químicas (fracción de masa)
| Elemento | 4130 (AISI) | 4140 (AISI) | 4145 (AISI 4145H) |
| Carbono (C) | 0,28-0,33% | 0,33-0,48% | 0,43-0,48% |
| Manganeso (Mn) | 0,40-0,60% | 0,75-1,00% | 0,75-1,00% |
| Cromo (Cr) | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% |
| Molibdeno (Mo) | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% |
| Silicio (Si) | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% |
| Xofre (S)/Fósforo (P) | ≤0,040% (S), ≤0,035% (P) | ≤0,030 % (S), ≤0,030 % (P) | ≤0,030 % (S), ≤0,030 % (P) |
2. Comparación de resistencias mecánicas
| Propiedade mecánica | 4130 | 4140 | 4145 (Grao H, Valor típico) |
| Resistencia á tracción | 760-871 MPa | 795-1000 MPa | 950-1100 MPa |
| Resistencia ao rendemento | ≥635 MPa | ≥610-750 MPa | ≥750 MPa |
| Alongamento | ≥17% | ≥22% | ≥10% |
| Dureza (HRC) | 28-32 (despois do tempero e revenido) | 28-34 (despois do temple e revenido) | 32-36 (despois do tempero e revenido) |
Como se pode ver nas táboas:
O contido de carbono destes materiais aumenta secuencialmente (4130 < 4140 < 4145), mentres que os contidos doutros elementos son similares.
Propiedades mecánicas: a resistencia está positivamente correlacionada co contido de carbono (o 4145 ten a maior resistencia), mentres que a tenacidade diminúe inversamente, sendo o 4130 o que ten a maior tenacidade.
4130, 4140 e 4145 son calidades de materiais internacionais e os seus equivalentes nacionais na China son os seguintes:
- 4130 (AISI) ≡ Grao doméstico 30CrMoA;
- 4140 (AISI) ≡ Grao doméstico 42CrMo;
- 4145H (AISI) ≡ 45CrMo de grao doméstico.
Os materiais 4130 e 4140 son axeitados para ferramentas de terminación convencionais, con énfase na rendibilidade e a soldabilidade.
O 4145H úsase a miúdo en ferramentas para pozos profundos, alta presión ou alta carga (como ferramentas de perforación e ferramentas de reparación), dando prioridade á resistencia á resistencia ao desgaste.
Selección de materiais para ferramentas de terminación en ambientes corrosivos
Para ferramentas de terminación en ambientes corrosivos, a selección depende principalmente da presión parcial dos gases ácidos (divididos en dous tipos: CO₂ e H₂S).
1. Pozos con alto contido de CO₂
Para resistir a corrosión do CO₂, é necesario aumentar o contido de cromo (Cr) nos materiais. Os seguintes materiais (ordenados por contido de Cr) poden cubrir basicamente pozos cunha presión parcial de CO₂ que oscila entre 0,5 MPa e 14 MPa：3Cr (contido de Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (contido de Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (grao S17400), 22Cr (por exemplo, aceiro inoxidable dúplex S32205) e aceiro 25Cr.
2. Pozos con alto contido de H₂S
Para reducir a corrosión por fisuración por tensión de sulfuro (SSC), é necesario aumentar o contido de níquel (Ni) nos materiais. Cando a presión parcial de H₂S é superior a 1 MPa e a presión parcial de CO₂ tamén é alta, débense usar aliaxes de alta temperatura como as seguintes:
Selección de materiais para compoñentes especiais
Principais materiais das ferramentas de fondo de pozo (en contacto co fluído do pozo e as cargas dos soportes): seleccionados de acordo coas normas anteriores.
Compoñentes de cizalla: xeralmente feitos de latón H62 ou barras de aceiro inoxidable S36600.
Compoñentes de ancoraxe: seleccionados entre 20CrMoTi ou 20CrMnTi. Para mellorar a dureza superficial, requírese un tratamento de cementación superficial (cun grosor de capa de cementación de 0,8-1,2 mm), o que aumenta a dureza superficial a HRC 58-62.
Outros factores que afectan á selección de materiais e aos estándares de referencia
Ademais dos gases ácidos, a selección de materiais para os revestimentos e as ferramentas de petróleo de fondo de pozo tamén está relacionada coa temperatura do fondo do pozo, o corte de auga, o grao de mineralización e o valor do pH. Para obter criterios de selección máis específicos, consulte a norma da industria Q/HS 14015, Directrices de deseño para a prevención da corrosión de tubaxes e revestimentos en pozos de petróleo e gas mariños.
Landril tamén subministra barras de aceiro 41430, 4140 e 4145.
Non dubide en preguntar.https://www.landrilloiltools.com/
Data de publicación: 03-09-2025
5-1203 Dahua Digital Industrial Park Tiangu 6th Road, Zona de desenvolvemento de alta tecnoloxía Xi'an, China
86-13609153141
