La selecció de materials per a les eines de fons de pou està influenciada per múltiples factors. Des de la perspectiva dels tipus d'eines de fons de pou:
Eines de perforació, eines de registre ieines de workoverAquestes eines tenen una vida útil curta al fons del pou, per la qual cosa requereixen una alta resistència però uns requisits de resistència a la corrosió baixos.
Eines de finalització: Necessiten treballar al fons del pou durant diversos anys, per la qual cosa s'ha de tenir en compte la temperatura del fons del pou i la resistència a la corrosió.
Des de la perspectiva dels entorns de fons de pou, normalment es classifiquen en quatre categories:
Ambient estàndard (lliure de sulfur d'hidrogen (H₂S), amb un contingut de diòxid de carboni (CO₂) inferior a 1 psi [aproximadament 0,0069 MPa]); Ambient de corrosió d'H₂S; Ambient de corrosió de CO₂; Ambient de corrosió combinat d'H₂S i CO₂.
Selecció de materials per a eines de fons de pou en entorns estàndard
Per a les eines de fons de pou utilitzades en entorns estàndard, se solen seleccionar acers d'aliatge com ara 4130, 4140 i 4145 (graus AISI). Les composicions químiques i les resistències mecàniques d'aquests materials es mostren a les taules següents:
1. Comparació de composicions químiques (fracció de massa)
| Element | 4130 (AISI) | 4140 (AISI) | 4145 (AISI 4145H) |
| Carboni (C) | 0,28-0,33% | 0,33-0,48% | 0,43-0,48% |
| Manganès (Mn) | 0,40-0,60% | 0,75-1,00% | 0,75-1,00% |
| Crom (Cr) | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% | 0,80-1,10% |
| Molibdè (Mo) | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% | 0,15-0,25% |
| Silici (Si) | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% | 0,15-0,35% |
| Sofre (S)/Fòsfor (P) | ≤0,040% (S), ≤0,035% (P) | ≤0,030% (S), ≤0,030% (P) | ≤0,030% (S), ≤0,030% (P) |
2. Comparació de resistències mecàniques
| propietat mecànica | 4130 | 4140 | 4145 (Grau H, Valor típic) |
| Resistència a la tracció | 760-871 MPa | 795-1000 MPa | 950-1100 MPa |
| Força de rendiment | ≥635 MPa | ≥610-750 MPa | ≥750 MPa |
| Elongació | ≥17% | ≥22% | ≥10% |
| Duresa (HRC) | 28-32 (després del tremp i reveniment) | 28-34 (després del tremp i reveniment) | 32-36 (després del tremp i reveniment) |
Com es pot veure a les taules:
El contingut de carboni d'aquests materials augmenta seqüencialment (4130 < 4140 < 4145), mentre que el contingut d'altres elements és similar.
Propietats mecàniques: La resistència està positivament correlacionada amb el contingut de carboni (el 4145 té la resistència més alta), mentre que la tenacitat disminueix inversament, i el 4130 té la tenacitat més alta.
4130, 4140 i 4145 són graus de materials internacionals, i els seus equivalents nacionals a la Xina són els següents:
- 4130 (AISI) ≡ Grau domèstic 30CrMoA;
- 4140 (AISI) ≡ Grau domèstic 42CrMo;
- 4145H (AISI) ≡ 45CrMo de grau domèstic.
Els materials 4130 i 4140 són adequats per a eines de terminació convencionals, amb èmfasi en la rendibilitat i la soldabilitat.
El 4145H s'utilitza sovint en eines de pous profunds, alta pressió o alta càrrega (com ara eines de perforació i eines de reparació), donant prioritat a la resistència a la força i al desgast.
Selecció de materials per a eines de finalització en entorns corrosius
Per a eines de finalització en ambients corrosius, la selecció depèn principalment de la pressió parcial dels gasos àcids (dividits en dos tipus: CO₂ i H₂S).
1. Pous amb alt contingut de CO₂
Per resistir la corrosió del CO₂, cal augmentar el contingut de crom (Cr) en els materials. Els materials següents (ordenats per contingut de Cr) poden cobrir bàsicament pous amb una pressió parcial de CO₂ que oscil·la entre 0,5 MPa i 14 MPa.：3Cr (contingut de Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (contingut de Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (grau S17400), 22Cr (per exemple, acer inoxidable dúplex S32205) i acer 25Cr.
2. Pous amb alt contingut d'H₂S
Per reduir la corrosió per esquerdes per tensions de sulfur (SSC), cal augmentar el contingut de níquel (Ni) en els materials. Quan la pressió parcial de H₂S és superior a 1 MPa i la pressió parcial de CO₂ també és alta, s'han d'utilitzar aliatges d'alta temperatura com els següents:
Selecció de materials per a components especials
Materials principals de les eines de fons de pou (en contacte amb el fluid del pou i les càrregues de suport): seleccionats d'acord amb les normes anteriors.
Components de cisallament: Generalment fets de barres de llautó H62 o acer inoxidable S36600.
Components d'ancoratge: Seleccionats entre 20CrMoTi o 20CrMnTi. Per millorar la duresa superficial, cal un tractament de carburació superficial (amb un gruix de capa carburada de 0,8-1,2 mm), que augmenta la duresa superficial a HRC 58-62.
Altres factors que afecten la selecció de materials i els estàndards de referència
A més dels gasos àcids, la selecció de materials per a les revestiments i les eines de fons de pou també està relacionada amb la temperatura del fons de pou, el tall d'aigua, el grau de mineralització i el valor del pH. Per obtenir criteris de selecció més específics, consulteu l'estàndard industrial Q/HS 14015, Directrius de disseny per a la prevenció de la corrosió de tubs i revestiments en pous de petroli i gas a alta mar.
Landril també subministra barres d'acer 41430, 4140, 4145.
No dubteu a preguntar.https://www.landrilloiltools.com/
Data de publicació: 03 de setembre de 2025
5-1203, Zona Industrial Dahua, Carretera Yunshui núm. 2, Zona de desenvolupament d'alta tecnologia, Xi'an, 710065, Xina
86-13609153141
