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文档简介

MaterialsSelectionforVariousServiceConditions不同环境下材料的选择ØNon-corrosive/Mildlysourservice无腐蚀,微酸性环境ØCO2Corrosion/IntermediateService(Wt.LossCorrosion)二氧化碳腐蚀,质量损失腐蚀ØHighlycorrosiveservice(highCO2/highH2S/highT)严重腐蚀环境(高温,高含硫,高含二氧化碳)ØWaterinjectionservice注水环境MaterialsSelectionforVariouCompletionEquipmentMaterialsasaFunctionofCustomersTubing与油管相对应的工具材质CompletionEquipmentMaterial完井工具材质•4130/4140•4130Modified(90ksi),T-95,925for polishedbores•410/13Cr,420Mod.•Super13Cr•25Cror718•925,718•725TubingMaterial油管材质ØJ-55,C-75,N-80,L-80ØC-90/T-95Ø13Cr(420Mod.)ØSuper13CrØ22/25Cr(Duplex)Ø825ØC-276CompletionEquipmentMaterialsMaterialsSelectionGuide材质选择指南

AlloyRecommended推荐使用合金Ø4130/4140(polishedbores打磨的口径9Cr-1Mo)Ø4130External外表(22HRcmax)9Cr-1MoFlow WettedØ22/25CrS.S.Ø22/25CrS.S.Ø925/718(Ni-Cr)alloysØ725,C-276,etc.

Environment使用环境ØNon-CorrosiveService无腐蚀环境ØSlightlyCorrosivetoModeratelyCorrosive LowH2S,CO2+WaterLowTemperatures, <250°F低腐蚀环境,低含硫,Co2,低温小于250FØCO2Corrosion,TraceH2S二氧化碳腐蚀,微硫化氢CO2Corrosion,LowH2SHigherTemperatures二氧化碳腐蚀,低硫化氢,更高温SeverelyCorrosiveH2S,CO2,upto300°F严重的硫化氢,二氧化碳腐蚀,高温至300FØSeverelyCorrosive+Temperaturesover300°F严重腐蚀,温度超过300FMaterialsSelectionGuide材质选择指EquipmentforStandard/LowH2SService标准或低含硫环境的材质选择ØLowalloysteels,4130/4130usedformostcompletionequipment.低合金钢,4130适用于绝大多数的完井工具ØFlowwettedcomponentsinsafetyvalvesaremade from9Cr-1Mo.Polishedborecomponentsie.Nipples aremadefrom9Cr-1Moorhigheralloys.流体经过部分材质是9Cr-1Mo,外表面材质9Cr-1Mo或者更高质量的合金。ØLAsteelsand9Cr-1Moareusuallyheattreatedto 80ksiYSandhardnesscontrolledtoHRC22perNACE std.LA合金和9Cr-1Mo经过回火处理后可以达到80Ksi屈服强度,HRC硬度22.EquipmentforStandard/LowH2CO2CorrosionandIntermediateService二氧化碳腐蚀环境ØPrimeconsiderationisgivenforweightlosscorrosionissues.Goalis10-20yearservicelifeandbeyondifrequired.首要考虑的是由于质量损失引起的腐蚀,目标是10-20年的服务年限,或者更高。Generally,13Cr,Super13Crandareused.一般使用13Cr,或者超级13Cr。CO2CorrosionandIntermediate410-13Cr420ModF6NM17-4PHAlly450Super13CrSuperDuplexCarbon碳0.08–0.150.15–0.220.060.070.050.030.03Chromium铬12.5–13.512–1412–1415.5–17.514–1612–1424-26Nickel镍0.500.503.5–4.53–55–74–56–8Molybdenum钼--0.3–0.7-0.5–1.01.5–33–4Copper铜-0.25-3–51.25–1.750.151Min.Y.S.,ksi最小抗拉强度(ksi)80808010585-959580MaxHRc最大洛氏硬度22222333312828HeatTreatment热处理工艺Q&TDoubleTQ&TQ&DoubleTAnn.&Double AgeAnn.&AgeQ&TAnn.CO2Resistance抗CO2性能Good良好Good良好Good良好Good良好Excellent优秀Excellent优秀Excellent优秀H2S–CTResistance抗硫化氢性能Poor差Poor差Poor差Poor差Poor差Poor差Poor差410-13Cr420ModF6NM17-4PHAllyModified13CrStainlessSteels改良13Cr合金ØOfferHigherStrength更高屈服强度

95and110ksiGrades95和110两种钢级ØHigherToughness更高抗冲击性能ØHigherCO2Resistance更高抗二氧化碳腐蚀性能ØModerateCostIncrease成本较少提升ØAvailabilityinBarStock可用于毛坯料加工ØPoorinH2S抗二氧化硫腐蚀能力差Modified13CrStainlessSteelsModernCRADevelopment现代CRA(耐腐蚀合金)发展•Introductionbeganintheearly1970s七十年到引入行业•CRAsusedtodayareFeorNi-basedalloys,someTiAlloys现金合金多为铁基合金和镍基合金,少数为钛基合金•Advancesinmanufacturingoccurredtomeetmechanicalstrengthrequirements生产工艺的发展满足了合金工具对机械强度的要求•Hadtooptimizecompositionandheattreatments,defineservicelimits优化了合金结构和热处理工艺,对服务环境进行了明确定义。•Alterthreaddesigns改变了丝扣设计•AdvancesinNDEtechnologyoccurred无损检测技术出现ModernCRADevelopment•IntrModernCRADevelopment

现代CRA发展WhyUseCRAs?为什么使用CRA?ØCorrosioninhibitionmaybeunprovenornoteffectiveenough.腐蚀抑制剂不能达到理想效果ØCostofCRAscanbejustifiedbylossofdowntimedue todownholeinhibitortreatments,workoveravoidance, increasedgasratesduetolowerfrictionfactorofCRA surface.由于井下抑制剂而减少了停工期,弥补了因使用CRA带来的成本增加。ØHighreliabilitywhenselectedproperlytomatchenvironment.一旦根据井下环境而选择了合适的合金,其井下表现十分可靠。ModernCRADevelopmentWhyUseAlloy718合金718ØAerospacealloythatwasoptimizedforuseinoilandgasindustryØUsedforcomponentsinsafetyvalves,gasliftvalves,packersetc.ØLargeefforttooptimizeheattreatmentstoobtaincombinationofstrength,toughnessandcorrosionresistancerequired.SolutionAnneal1850°F-1900°F1hrmin-2hrs融化退火1850°F-1900°F1小时(最小)-2小时Age6hrsmin–8hrs1425-1475°F持续时间6小时(最小)-8小时在1425-1475°FØTypicalproperties120ksiYS,Charpyimpactvaluemin.35ft-lbsHRC32-40在油气田工业航空合金充分的利用用于安全阀,气举阀,封隔器等的组成部分尽可能优选热处理来得到强度、韧度以及抗腐蚀性的需求典型的性质:120ksi屈服强度,夏氏冲击值最小35英尺磅、洛氏硬度32-40Alloy718合金718ØAerospacealloAlloy925/718合金925/718YieldStrength:屈服强度:925-110ksiMin.925-110ksi最小

718-120or130ksiMin.718-120或130ksi最小ØIsotropic均质的ØExcellentCorrosionResistance极好的抗腐蚀性ØAvailableinallsizesinBarStocks可用于各种尺寸的棒材ØCompliancetoNACEStandardMR0175符合防腐工程师协会标准MR0175ØNoconcernswithacidizing适应酸化条件ØExperiencedinHP/HT适用于在高温高压ØSmallerOD/LargerID小外径/大内径ØOnly<5%dropiny.s.at350ºF在350ºF的温度下只有小于5%屈服应力的下降ØWeldable可焊的Alloy925/718合金925/718YieldStGeneraland/orSourservice一般和/或酸化服务Intermediateand/orCO2Service过渡的和/或CO2服务Severeand/orH2S-CO2service服务和/或H2S-CO2服务WaterinjectionService注水服务SSSV安全阀9CR,fl.Wet4140ext.13CRflwet4140extor(all13CRfor13CRtubing)925/718f.w.Orall925/718(forduplexor825tubing)17-4PHor25CrOxygenkepttoaminimum.氧气保持一个最小值。Nipple坐落短节9CR13CR925/71817-4PHor25CrSPM材质4130410925/71817-4PH,Custom450,25CrPacker封隔器4130/414013CRf.w.4140ext.925/718f.w.4140ext.4140ext.,17-4PHor25Crf.w.parts

MaterialSelectionforCompletionEquipment完井设备的材料选择Generaland/orIntermediateSeve完井工具材质资料课件

FieldAReservoirDataA油田储集层数据大孔眼射孔器BHP井底温度 BHT井口温度FWHT关井井口压力SIWHP井的流体WellFluid实际垂深Depth(TVD)采油速度Productionrate

汽油比GOR

硫化氢H2S

二氧化碳CO2

氯离子浓度Cl-汞离子Mercury

Scale规模

甲醇 Methanol910Bar(13,195psi)170º(338ºF)145ºC(293ºF)720Bar(10,440psi)GasCondensate凝析气4,600Meters(15,093feet)2mmscmd/2,200scmd(71mmscfd/14,400bpd)90011-30ppm(0.14-0.39psia)4-7%(527-925psia)5,000mg/lTraces追踪YesInjected注入 FieldAReservoirData大孔眼射孔器B完井工具材质资料课件完井工具材质资料课件完井工具材质资料课件完井工具材质资料课件完井工具材质资料课件完井工具材质资料课件

WellCompletions

完井5000m:7”,26lb/ft.ØTotaltubing合计油管总重:ØTotalequipment合计工具总重:430tons430吨45tons45吨 WellCompletionsØTotaltubingRAWMATERIALBARSTOCKALLOY$/lb.41301.041401.09Cr1.5410-13Cr2.0420Mod.2.017-43.03042.53163.0S13Cr5.04506.09185.5MonelK-5001292511.571812625M2072520C-27650MP35N60RelativeCost相对成本RAWMATERIALBARSTOCKALLOY$/lRelativeCostofTRM/TRCSCSSV

TRM/TRC安全阀的相对成本

11.5 31.01.3 29CrFlowWettedAll13CrssAll718TRCTRMRelativeCost相对成本ValveMaterial材质RelativeCostofTRM/TRCSCSSVSurfaceTreatments表面处理Corrosion,wear,friction,etc.occuronthesurface发生在表面的腐蚀,磨损,摩擦等Applicationdictatestypeofsurfacetreatments表面

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