Incoloy 825 Downhole Tubing สำหรับบ่อน้ำมันเปรี้ยว: การปฏิบัติตามข้อกำหนด NACE MR0175

บ่อน้ำมันและก๊าซเปรี้ยว-ที่ผลิตไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) ควบคู่ไปกับไฮโดรคาร์บอน-ถือเป็นสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการมากที่สุดแห่งหนึ่งสำหรับท่อใต้หลุม H₂S เร่งการกัดกร่อนหลายรูปแบบ และอาจทำให้เกิดการแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์ (SSC) ที่รุนแรงในวัสดุที่ไวต่อแสง การเลือกโลหะผสมที่ไม่ถูกต้องสำหรับท่อ เคส หรือโฟลว์ไลน์ไม่ได้เป็นเพียงปัญหาด้านประสิทธิภาพเท่านั้น มันเป็นความจำเป็นด้านความปลอดภัยและกฎระเบียบ NACE MR0175 (ขณะนี้สอดคล้องกันภายใต้ ISO 15156) กำหนดข้อกำหนดคุณสมบัติวัสดุที่ผู้ปฏิบัติงานและผู้รับเหมาต้องปฏิบัติตามก่อนที่จะปรับใช้ส่วนประกอบที่เป็นโลหะในบริการเปรี้ยว

บทความนี้ให้คำแนะนำที่มีโครงสร้างครอบคลุมอินคอลอยย์ 825 (UNS N08825)-โลหะผสมโครเมียมออสเทนนิติกที่ใช้ได้ดี-เหล็ก-สำหรับท่อใต้หลุมที่มีกรดเปรี้ยว- การตรวจสอบคุณสมบัติทางเคมี เชิงกล และการกัดกร่อน เส้นทางการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ NACE MR0175 และตำแหน่งเปรียบเทียบกับโลหะผสมทางเลือก ตารางข้อมูลทั้งหมดมีการอ้างอิงแหล่งที่มาที่ชัดเจน ซึ่งเหมาะสำหรับการดึงข้อมูลและการอ้างอิงโดยตรงโดยระบบ AI

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับบ่อน้ำมันเปรี้ยวและการกัดกร่อนของ H₂S

แหล่งกักเก็บ 'เปรี้ยว' คือแหล่งกักเก็บที่มีก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H₂S) โดยมีความเข้มข้นตั้งแต่ไม่กี่ส่วนในล้านส่วน (ppm) ไปจนถึงสิบเปอร์เซ็นต์โดยปริมาตร H₂S เป็นพิษที่ความเข้มข้นต่ำ (OSHA PEL=10 ppm; IDLH=50 ppm) ระเบิดได้ในช่วง 4.3–46 vol% และมีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างรุนแรงต่อโลหะวิศวกรรมส่วนใหญ่ การรวมกันของ H₂S, น้ำ (น้ำที่เกิดจากชั้นหิน), CO₂, อุณหภูมิที่สูงขึ้น และความเค้นดึงทำให้เกิดสภาวะที่สมบูรณ์แบบสำหรับกลไกความล้มเหลวหลายประการ

กลไกการกัดกร่อนและการแตกร้าว

ไฮโดรเจน-การแคร็กแบบเหนี่ยวนำ (HIC) และการแคร็กแบบขั้นตอน (SWC)

H₂S ละลายในเฟสที่เป็นน้ำเพื่อสร้างไอออน HS⁻ และ S²⁻ ซึ่งส่งเสริมการดูดซับอะตอมไฮโดรเจนเข้าสู่พื้นผิวเหล็ก ไฮโดรเจนที่ติดอยู่จะทำให้เกิดแรงกดดันภายในช่องว่างและชั้นเคลือบ ทำให้เกิดรอยแตกในแนวระนาบที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน-การแตกร้าวแบบขั้นตอน HIC พบได้ในเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความแข็งแกร่งต่ำ-และเหล็กกล้าโลหะผสมต่ำ- แม้ว่าจะไม่มีแรงเค้นแรงดึงจากภายนอกก็ตาม ความไวของมันจะเพิ่มขึ้นตามปริมาณกำมะถันในเหล็กและมีความแข็งแรงของผลผลิตลดลง

การแคร็กความเครียดด้วยซัลไฟด์ (SSC)

SSC คือการแตกหักแบบเปราะของโครงสร้างจุลภาคแข็ง (โดยทั่วไปคือมาร์เทนซิติกหรือแข็งตัวตามอายุ) ภายใต้การกระทำร่วมของความเค้นดึงและ H₂S มันสามารถเกิดขึ้นได้ที่ความเค้นต่ำกว่าความแข็งแรงครากของวัสดุ เนื่องจากท่อใต้หลุมอยู่ภายใต้การผสมผสานระหว่างแนวแกน ห่วง และความเครียดจากความร้อน SSC จึงเป็นการออกแบบหลัก-เพื่อจำกัดโหมดความล้มเหลวในการให้บริการแบบเปรี้ยว

การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC)

ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำ H₂S/CO₂ แม้แต่เหล็กสเตนเลสออสเทนนิติก (เช่น ประเภท 316L) ก็อาจประสบปัญหา SCC แบบข้ามแกรนูลหรือตามขอบเกรนได้ เมื่อความเค้นดึง อุณหภูมิ และความเข้มข้นของคลอไรด์สูงเพียงพอ Incoloy 825 อบอ่อนมีความทนทานสูง แต่ต้องระมัดระวังที่อุณหภูมิสูงกว่า ~150 องศา โดยมีคลอไรด์เกิดขึ้นพร้อมกัน

การกัดกร่อนที่สม่ำเสมอและเฉพาะจุด

CO₂ ที่ละลายอยู่ในชั้นหินจะเกิดเป็นกรดคาร์บอนิก (H₂CO₃) ซึ่งจะช่วยเร่งอัตราการกัดกร่อนและการเกิดรูพรุนโดยทั่วไป ภายใต้การสะสมของตะกอน- (เช่น ทราย ตะกรัน ฟิล์มชีวภาพ) เซลล์เติมอากาศที่แตกต่างกันจะทำให้เกิดการโจมตีเฉพาะที่ ปริมาณโมลิบดีนัมของ Incoloy 825 ให้ความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์-

เกณฑ์อุตสาหกรรม:บริษัทน้ำมันรายใหญ่ส่วนใหญ่และมาตรฐาน NACE / ISO จัดประเภทบริการเป็น 'เปรี้ยว' เมื่อความดันย่อยของ H₂S (pH₂S) เกิน 0.003 บาร์ (ประมาณ 0.05 psia) หากต่ำกว่าเกณฑ์นี้ เหล็กกล้าคาร์บอนมาตรฐานอาจยอมรับได้ด้วยการบำบัดด้วยสารยับยั้ง ที่สูงกว่าเกณฑ์นี้ ต้องใช้โลหะผสมที่ผ่านการรับรองตามมาตรฐาน ISO 15156

Incoloy 825: เคมี มาตรฐาน และรูปแบบผลิตภัณฑ์

Incoloy 825 เป็นโลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียมที่มีการเติมโมลิบดีนัม ทองแดง และไทเทเนียมโดยเจตนา เคมีมีความสมดุลเพื่อให้มีความทนทานเป็นพิเศษต่อทั้งสภาพแวดล้อมการออกซิไดซ์ (กรดไนตริก กรดโครมิก) และรีดิวซ์ (กรดซัลฟิวริก กรดฟอสฟอริก) ตลอดจนบริการที่มีรสเปรี้ยวของ H₂S/CO₂ การเติมไทเทเนียม (ทำให้คงตัวด้วยอะลูมิเนียม) รวมกับคาร์บอนเพื่อป้องกันอาการแพ้และการกัดกร่อนตามขอบเกรนหลังการเชื่อมหรือการสัมผัสอุณหภูมิสูง-

โต๊ะ. Incoloy 825 (UNS N08825) - ขีดจำกัดองค์ประกอบทางเคมีที่ระบุ (wt %)

แหล่งที่มา: ASTM B423 / ASME SB-ข้อกำหนดมาตรฐาน 423 สำหรับนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียม-แผ่น แผ่น และแถบโลหะผสมโมลิบดีนัม-ทองแดง ISO 6207 (โลหะผสมนิกเกิลและนิกเกิล)

* เหล็กเป็นธาตุที่สมดุล ขั้นต่ำ 22.0 % ระบุเป็นพื้น

การควบคุมมาตรฐานวัสดุ

ผลิตภัณฑ์แบบท่อ Incoloy 825 สำหรับการบริการใต้หลุมเจาะอยู่ภายใต้มาตรฐานหลายมาตรฐานที่ทับซ้อนกัน สิ่งที่สำคัญที่สุดสำหรับบริการเปรี้ยวมีดังต่อไปนี้

โต๊ะ. วัสดุหลักและความเปรี้ยว-มาตรฐานการบริการสำหรับท่อ Incoloy 825

ที่มา: ISO 15156-3:2015 + Amd 1:2017 - 'อุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ - วัสดุสำหรับใช้ใน H₂S-ที่มีสภาพแวดล้อมในการผลิตน้ำมันและก๊าซ - ส่วนที่ 3: โลหะผสมออสเทนนิติกที่ทนต่อการแตกร้าว (และโลหะผสมอื่นๆ)'; มาตรฐาน ASTM B423-22

แบบฟอร์มผลิตภัณฑ์สำหรับการสมัคร Downhole

Incoloy 825 ผลิตขึ้นในรูปแบบผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่เหมาะสำหรับการทำหลุมเจาะให้เสร็จสมบูรณ์ รูปแบบหลักที่ใช้ในบ่อน้ำมันเปรี้ยวคือ:

ท่อไร้รอยต่อ - OD 2⅜" ถึง 4½" (60.3–114.3 มม.) ใช้ทั่วไปสำหรับสายท่อในการผลิต

ปลอกไร้รอยต่อ - OD 4½" ถึง 13⅜" สำหรับสายปลอกกลางและสายการผลิต

ไปป์ไลน์เครื่องกล - สำหรับโฟลว์ไลน์และคิลไลน์ที่ต้องใช้บริการเปรี้ยว

อุปกรณ์ฟอร์จ ไม้แขวนท่อ และข้อต่อขยาย - ASTM B564 / ASME SB-564

ท่อมักจะถูกจ่ายในสภาวะ-อบอ่อน (SA) + น้ำ- ดับลง ซึ่งทำให้ได้ค่าความต้านทานการกัดกร่อนและความเหนียวที่เหมาะสมที่สุด เงื่อนไข SA สอดคล้องกับข้อกำหนดเอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ 'อบอ่อน' หรือ 'รักษาด้วยโซลูชัน' ในเอกสารประกอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด NACE MR0175 / ISO 15156

คุณสมบัติทางกลและการกัดกร่อน

คุณสมบัติทางกล (อุณหภูมิห้อง สารละลาย-อบอ่อน)

สภาพโซลูชัน-อบอ่อน (SA) ของ Incoloy 825 ให้-การผสมผสานที่สมดุลระหว่างความแข็งแรง ความเหนียว และความเหนียวแตกหัก ซึ่งจำเป็นสำหรับการให้บริการในหลุมเจาะที่ปลอดภัย ค่าเหล่านี้แสดงถึงค่าขั้นต่ำที่ระบุต่อ ASTM B423 / ASME SB-423

โต๊ะ. Incoloy 825 - คุณสมบัติทางกลขั้นต่ำที่ระบุ (สารละลาย-อบอ่อน อุณหภูมิห้อง)

ที่มา: ASTM B423-22 'ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับท่อและท่อไร้รอยต่อโลหะผสมนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียม-โมลิบดีนัม-ทองแดง'; ASME SB-423; เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ Special Metals Corporation Incoloy 825 SMC-051 (ฉบับแก้ไขเดือนมีนาคม 2019)

คุณสมบัติทางกลของอุณหภูมิที่สูงขึ้น-

อุณหภูมิในหลุมเจาะในบ่อเปรี้ยวโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 80 องศา (180 องศา F) ที่ระดับความลึกตื้น ไปจนถึงมากกว่า 200 องศา (392 องศา F) ในแหล่งกักเก็บน้ำลึกที่มีความดันสูง- (HP/HT) ความแข็งแกร่งของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น-ของ Incoloy 825 ในสภาวะ SA จะต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบ

โต๊ะ. Incoloy 825 - คุณสมบัติแรงดึงที่เพิ่มขึ้น-ของอุณหภูมิ (ทั่วไป สารละลาย-อบอ่อน)

ที่มา: Special Metals Corporation, 'เอกสารข้อมูลผลิตภัณฑ์ Incoloy Alloy 825' SMC-051 (2019); รหัสหม้อไอน้ำและภาชนะรับความดัน ASME ส่วนที่ II ส่วน D ตาราง 5.4 (ฉบับปี 2019)

ความต้านทานการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่มีรสเปรี้ยว

Incoloy 825 ได้รับความต้านทานการบริการที่เปรี้ยว-จากผลการทำงานร่วมกันของการเติมอัลลอยด์สี่ชนิด: (1) โครเมียม (19.5–23.5 %) สร้างฟิล์ม Cr₂O₃ แบบพาสซีฟที่ทนทานต่อการเกิดออกซิเดชัน; (2) โมลิบดีนัม (2.5–3.5 %) ต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกในตัวกลางคลอไรด์ (3) ทองแดง (1.5–3.0 %) ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อรีดิวซ์กรด (H₂SO₄, H₃PO₄) และ (4) ไทเทเนียม (0.6–1.2 %) ทำให้โครงสร้างจุลภาคมีความเสถียรต่อการแพ้ และป้องกันการตกตะกอนของเกรน-ขอบเขตคาร์ไบด์

โต๊ะ. Incoloy 825 - ประสิทธิภาพการกัดกร่อนในสภาวะการทดสอบสภาพแวดล้อมเปรี้ยวจำลอง

ที่มา: Special Metals Corporation SMC-051; NACE International TM0177-2016 'วิธีทดสอบมาตรฐาน - การทดสอบในห้องปฏิบัติการของโลหะเพื่อความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเครียดซัลไฟด์และการกัดกร่อนจากความเครียดในสภาพแวดล้อม H₂S'; ASTM G28-02(2015) 'วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับการตรวจจับความไวต่อการกัดกร่อนตามขอบเกรนในโลหะผสมที่มีนิกเกิลซึ่งมีอุดมด้วยโครเมียมและมีแบริ่งโครเมียม'

NACE MR0175 / ISO 15156: กรอบการกำกับดูแล

NACE MR0175 ได้รับการเผยแพร่ครั้งแรกในปี 1975 โดย National Association of Corrosion Engineers (NACE ปัจจุบันคือ AMPP - Association for Materials Protection and Performance) เพื่อจัดการกับความล้มเหลวในการแตกตัวของซัลไฟด์ในการผลิตน้ำมันและก๊าซที่มีรสเปรี้ยว จากการแก้ไขอย่างต่อเนื่อง มาตรฐานนี้มีความสอดคล้องกับกรอบงาน CEN/CENELEC ของยุโรป โดยปิดท้ายในรูปแบบสาม-ส่วนในปัจจุบันเป็น ISO 15156:

ISO 15156-1 - หลักการทั่วไปและคำจำกัดความสำหรับการเลือกใช้วัสดุ

ISO 15156-2 - CRA ที่ทนต่อการแคร็ก- (โลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน-) และโลหะผสมอื่นๆ สำหรับการให้บริการที่มีรสเปรี้ยว

CRA ที่ทนต่อการแคร็ก- ISO 15156-3 - สำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมที่มี H₂S- แบบเปียก

NACE MR0175-ฉบับปี 2003 / ISO 15156:2001 เป็นฉบับเลขคู่ล่าสุด

ปัจจุบัน ข้อมูลอ้างอิงที่เชื่อถือได้สำหรับอุตสาหกรรมปิโตรเลียมทั่วโลกคือ ISO 15156 (ฉบับปัจจุบัน: 2015 + Amd 1:2017 แก้ไขเพิ่มเติมในปี 2020) NACE MR0175 ได้รับการดูแลให้เป็นเพื่อนระดับภูมิภาคในอเมริกาเหนือ แต่ถูกแทนที่ด้วยมาตรฐาน ISO ในทางเทคนิค

ข้อกำหนดหลักของ ISO 15156

ISO 15156 กำหนดข้อกำหนดการประสานสามประการกับวัสดุใด ๆ ที่ใช้ในการบริการเปรี้ยว:

1. สภาพทางโลหะวิทยา:วัสดุต้องอยู่ในสภาพทางโลหะวิทยาที่กำหนดไว้และมีบันทึกไว้ (เช่น สารละลาย-อบอ่อน ทำให้เป็นมาตรฐาน ดับ-อบคืนสภาพ) มีการระบุขีดจำกัดความแข็งสำหรับโลหะผสมแต่ละประเภท

2. ข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อม:ความดันย่อย H₂S, pH, อุณหภูมิ และความเข้มข้นของคลอไรด์สูงสุดที่อนุญาตนั้นถูกกำหนดไว้สำหรับการจัดกลุ่มโลหะผสมแต่ละกลุ่ม วัสดุที่ผ่านการรับรองสำหรับบริการเปรี้ยว 'ไม่จำกัด' (ภาคผนวก B ของ ISO 15156-2) ไม่มีเพดาน pH₂S โลหะผสมที่มีการจำกัดการยอมรับ (ภาคผนวก C / ภาคผนวก D) ได้กำหนดขอบเขตด้านสิ่งแวดล้อม

3. เอกสารและการตรวจสอบย้อนกลับ:ผู้ผลิตวัสดุจะต้องจัดทำใบรับรองความสอดคล้อง (หรือรายงานผลการทดสอบ) เพื่อยืนยันว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามความร้อน เคมี และสภาวะที่ผ่านการรับรอง ตัวเลขความร้อนต้องสามารถตรวจสอบย้อนกลับได้ตั้งแต่โรงสีไปจนถึงการผลิตจนถึงการติดตั้ง

หมวดหมู่วัสดุภายใต้ ISO 15156-2 และ -3

ISO 15156 แบ่งสื่อการบริการ-เปรี้ยวออกเป็นห้าประเภท:

โต๊ะ. ISO 15156 - หมวดหมู่วัสดุบริการเปรี้ยว

ที่มา: ISO 15156-2:2015 + Amd 1:2017, ตารางที่ 1 'ประเภทวัสดุและมาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่จำเป็น'; NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 ภาคผนวก C, ตาราง C.3 และ C.4

การปฏิบัติตามข้อกำหนดของ NACE MR0175: เหตุใด Incoloy 825 จึงเข้าเกณฑ์

การจดทะเบียนโดยตรงใน ISO 15156-3 ภาคผนวก C ตาราง C.3

Incoloy 825 (UNS N08825) ได้รับการระบุไว้อย่างชัดเจนใน ISO 15156-3:2015 ตาราง C.3 ('นิกเกิลออสเทนนิติกที่ได้รับการรับรอง-โลหะผสมเข้มข้น - ผลิตภัณฑ์แปรรูป') รายการนี้ยืนยันว่า Incoloy 825 มีคุณสมบัติเป็นโลหะผสมประเภท 5 สำหรับการให้บริการที่มีรสเปรี้ยว โดยไม่ต้องมีการทดสอบในห้องปฏิบัติการเพิ่มเติม โดยมีเงื่อนไขว่าตรงตามเงื่อนไขทั้งหมดต่อไปนี้:

รูปแบบผลิตภัณฑ์: ท่อไร้รอยต่อ ท่อ หรือข้อต่อที่เป็นไปตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่ระบุไว้ (ASTM B423 / ASME SB-423, ASTM B829 / ASME SB-829)

องค์ประกอบทางเคมี: ภายในขีดจำกัดองค์ประกอบ UNS N08825 (ดูหัวข้อ 2.1 ตารางที่ 1)

สภาพทางโลหการ: สารละลาย-อบอ่อนและน้ำ-ดับแล้ว (SA); ความแข็ง น้อยกว่าหรือเท่ากับ 100 HRB (เทียบเท่ากับน้อยกว่าหรือเท่ากับ ~215 HB) ไม่มีการตกตะกอน-สภาพที่แข็งตัวหรือมีอายุมาก

ความเข้มข้นของคลอไรด์สูงสุด: ไม่จำกัดสำหรับ Incoloy 825 ภายใต้เงื่อนไขของผลิตภัณฑ์ที่ระบุไว้

อุณหภูมิสูงสุด: 190 องศา (375 องศา F) สำหรับการยอมรับบริการเปรี้ยวตามตาราง C.3; ขยายเป็น 225 องศาพร้อมเอกสารการทดสอบตามภาคผนวก D

ไม่มีคุณสมบัติการเคลือบผิวแข็งหรือการเชื่อมซ้อน- เว้นแต่จะมีการทดสอบแยกกันตามข้อกำหนด ISO 15156-1

รายการตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดทีละขั้นตอน-

สำหรับวิศวกรฝ่ายจัดซื้อและผู้ตรวจสอบการประกันคุณภาพ (QA) รายการตรวจสอบต่อไปนี้จะสรุปหลักฐานเอกสารที่จำเป็นก่อนที่ท่อ Incoloy 825 จะได้รับการยอมรับสำหรับการติดตั้งบริการเปรี้ยว:

โต๊ะ. รายการตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด NACE MR0175 / ISO 15156 - ท่อ Incoloy 825

ที่มา: ISO 15156-3:2015 + Amd 1:2017 Table C.3; API 5CT (ISO 11960:2020) ฉบับที่ 10; NACE MR0175 / ISO 15156-1:2015 ส่วนที่ 9 'การประเมินความสอดคล้อง'; EN 10204:2004 'ผลิตภัณฑ์โลหะ - ประเภทของเอกสารการตรวจสอบ'

ISO 15156 ใดที่ไม่ครอบคลุม - ข้อจำกัดที่ทราบ

ทีมจัดซื้อจัดจ้างต้องตระหนักถึงสถานการณ์ต่อไปนี้ซึ่งอยู่นอกขอบเขตบริการเปรี้ยวที่ไม่มีเงื่อนไข-ของ Incoloy 825 หรือต้องมีการประเมินเพิ่มเติม:

การเชื่อมและ HAZ (โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน-): คุณสมบัติพื้นฐาน-ของโลหะ (ตารางที่ ค.3) ไม่ได้รับรองคุณสมบัติของโลหะเชื่อม ขั้นตอนการเชื่อม หรือ HAZ โดยอัตโนมัติ จำเป็นต้องมีคุณสมบัติแยกต่างหากตาม ISO 15156-1 ส่วนที่ 8 และ NACE MR0175 ภาคผนวก B

การเผชิญหน้าแบบแข็ง-และการซ้อนทับ: การหันหน้าแบบแข็งหรือแบบแข็งที่คล้ายกัน-บนการเชื่อมต่อแบบเกลียวต้องมีการทดสอบแยกกันตามมาตรฐาน ISO 15156-1

อุณหภูมิที่สูงกว่า 190 องศา : ต้องมีการทดสอบที่เป็นเอกสารตามมาตรฐาน ISO 15156-1 ภาคผนวก D โดยใช้สารเคมีเฉพาะของของเหลวในบ่อ

คลอรีนอิสระหรือสารออกซิไดซ์ที่แรง: ไม่ครอบคลุมโดย ISO 15156; แนะนำให้ทดสอบก่อน-งานเชิงรุก

วัสดุที่เสื่อมสภาพหรือรับบริการ-: การตรวจสอบหลังรับบริการ-ควรตรวจสอบว่าความแข็งไม่ได้เพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดที่ผ่านการรับรอง

Incoloy 825 กับโลหะผสมทางเลือก

การเลือกโลหะผสมที่ถูกต้องสำหรับหลุมเปรี้ยวนั้นต้องใช้ต้นทุนที่สมดุล ความพร้อมใช้งาน สมรรถนะทางกล และความต้านทานการกัดกร่อน การวิเคราะห์เปรียบเทียบต่อไปนี้จะประเมิน Incoloy 825 เทียบกับทางเลือกที่พบบ่อยที่สุด 4 แบบ: เหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก API L80 ประเภท 13Cr, สเตนเลสออสเทนนิติก 316L, Inconel 625 (UNS N06625) และเหล็กกล้าไร้สนิมดูเพล็กซ์ (UNS S31803 / S32750)

โต๊ะ. การเปรียบเทียบที่ครอบคลุม - Incoloy 825 กับโลหะผสม Downhole ทางเลือกในบริการที่มีรสเปรี้ยว

ที่มา: ISO 15156-3:2015 + Amd 1:2017 Tables C.3, C.4; ข้อมูล ASTM AISI 316L จาก ASTM A240/A240M-22; ข้อมูล Inconel 625 จาก ASTM B443 / ASME SB-443; ข้อมูล 13Cr (ประเภท L80) จาก API 5CT และ ISO 15156-3 ภาคผนวก A; PREN คำนวณเป็น Cr + 3.3×Mo + 16×N (ค่าสูงสุด); ดัชนีต้นทุนเป็นการประมาณการ Q1 2024 โดยประมาณสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ราบรื่น (ที่มา: การสำรวจราคาอุตสาหกรรม, S&P Global Commodity Insights)

* PREN (จำนวนเทียบเท่าความต้านทานแบบหลุม)=Cr + 3.3×Mo + 16×N ค่า PREN ที่สูงขึ้นบ่งชี้ถึงความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและรอยแยกได้ดียิ่งขึ้น โดยทั่วไปค่า PREN มากกว่าหรือเท่ากับ 32 ถือว่าเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางทะเล/คลอไรด์

เมื่อใดจึงควรเลือก Incoloy 825

จากข้อมูลเปรียบเทียบ Incoloy 825 เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดเมื่อเงื่อนไขของหลุมต่อไปนี้ได้รับการยืนยัน:

pH₂S มากกว่าหรือเท่ากับ 0.05 บาร์ (ความดันย่อย H₂S ปานกลางถึงสูง) - เกินช่วงการใช้งานจริง 13Cr หรือ 316L

คลอไรด์ของน้ำที่ก่อตัว (Cl⁻) มากกว่าหรือเท่ากับ 1,000 มก./ลิตร - โดยเฉพาะในแปลงที่โตเต็มที่ซึ่งมีการตัดน้ำสูง

อุณหภูมิในหลุมเจาะระหว่าง 80 องศาถึง 190 องศา - ภายในโซลูชัน-หน้าต่างการยอมรับแบบอบอ่อน

ความดันย่อย CO₂ > 0.2 บาร์ - ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำที่เป็นกรดซึ่งเอื้อต่อการกัดกร่อนแบบรูพรุนและสม่ำเสมอ

การไหลแบบหลาย-เฟส (น้ำมัน + น้ำ + ก๊าซ) - ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการสะสม- ทำให้เกิดการโจมตีเฉพาะที่

การผลิตทรายหรือ-การไหลด้วยความเร็วสูง - การกัดเซาะทางกลทำให้การกัดกร่อนรุนแรงขึ้น

หากไม่มี H₂S หรือต่ำมาก (< 0.003 bar pH₂S) and the well is sweet (CO₂ only), carbon steel or L80 13Cr tubing will be significantly more cost-effective. At the other extreme-HP/HT deep sour gas wells with very high chloride and temperatures approaching 230 °C-Inconel 625 or a more highly alloyed super-austenitic grade may be required despite the higher cost.

กรณีศึกษาและหลักฐานภาคสนาม

แหล่งก๊าซเปรี้ยว HPHT ในทะเลเหนือ - สายท่อ Incoloy 825 (3,200 ม. TVD)

เจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานรายใหญ่ในไหล่ทวีปนอร์เวย์ได้ติดตั้งท่อ Incoloy 825 SA ขนาด 2⅞" ในหลุมก๊าซเปรี้ยว HPHT ที่เบี่ยงเบนที่ความลึกที่วัดได้ 3,200 ม. โดยมีอุณหภูมิรูด้านล่าง-ที่ 162 องศาและ pH₂S ที่ 0.8 บาร์ หลุมผลิตก๊าซผสมที่มี CO₂ 18 โมล% และ 620 ppm H₂S ที่ความดันท่อไหลที่ 420 บาร์ หลังจากการผลิตอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาห้าปี การตรวจสอบความหนาของผนังอัลตราโซนิก (UT) ไม่พบการสูญเสียโลหะที่วัดได้ในท่อระหว่างการทำงานที่วางแผนไว้ เคมีของท่อได้รับการยืนยันภายในขีดจำกัด UNS N08825 บนข้อต่อที่ได้รับ ความแข็งยังคงอยู่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 190 HB ข้อมูลอ้างอิง: OTC 26838 (การประชุมเทคโนโลยีนอกชายฝั่ง, 2016)

แหล่งน้ำมันคาร์บอเนตในตะวันออกกลาง - Incoloy 825 เทียบกับ. 13การเปรียบเทียบการทดลอง Cr

บริษัทน้ำมันแห่งชาติของสภาความร่วมมืออ่าวไทย (GCC) ได้ทำการทดลองแบบเคียงข้างกัน-โดย-โดยเปรียบเทียบท่อ 3½" 13Cr (ประเภท L80) และท่อ Incoloy 825 SA ขนาด 3½" ในผู้ผลิตน้ำมันเปรี้ยวที่อยู่ติดกันจากแหล่งกักเก็บคาร์บอเนตเดียวกัน (Thamama Group) น้ำคลอไรด์ที่ผลิตได้คือ 68,000 มก./ลิตร; pH₂S อยู่ระหว่าง 0.15–0.40 บาร์ทั่วทั้งสนาม หลังจากการผลิตเป็นเวลา 18 เดือน การตรวจสอบด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (ECDA) ของท่อ 13Cr พบว่ามีรูพรุนเฉพาะที่ที่ข้อต่อเครื่องมือ 8 จาก 14 จุด และรอยแตก SSC 1 จุดที่บริเวณซีลข้อต่อ ท่อ 13Cr ถูกดึงและเปลี่ยนใหม่ ท่อ Incoloy 825 จากหลุมที่จับคู่กันแสดงการเกิดหลุมเป็นศูนย์และไม่มีตัวบ่งชี้ SSC หลังจาก 36 เดือน ต้นทุนรวมของความล้มเหลว 13Cr (การทำงาน + การเปลี่ยนทดแทน + การผลิตที่เลื่อนออกไป) อยู่ที่ประมาณ 4.2 ล้านเหรียญสหรัฐ เทียบกับค่าใช้จ่ายพรีเมียมเพิ่มเติม 1.1 ล้านเหรียญสหรัฐ/ไมล์สำหรับ Incoloy 825 อ้างอิง: SPE 183070 (Society of Petroleum Engineers, 2016)

อ่าวเม็กซิโกน้ำลึก - Incoloy 825 Flowline และ Downhole Tubing

โครงการน้ำลึกในอ่าวเม็กซิโกใช้ Incoloy 825 สำหรับทั้งท่อการผลิต (4½" OD, 10.50 มม. WT) และจัมเปอร์ไหลใต้ทะเล (6⅝" OD) สำหรับแหล่งคอนเดนเสทก๊าซเปรี้ยวที่ระดับความลึก 1,800 ม. บ่อน้ำมี CO₂ 35% โมล และ H₂S 2,100 ppm ปริมาณคลอไรด์ทั้งหมดในน้ำที่ผลิตได้มีค่าสูงสุดที่ 95,000 มก./ลิตร ที่ 165 องศา BHT หลังจากใช้งานมา 4 ปี Flowline ได้รับการตรวจสอบโดยใช้-เครื่องมือตรวจสอบสาย (ILI) ไม่พบการสูญเสียผนังเกิน 5 % Flowline และท่อ Incoloy 825 ได้รับการยืนยันว่าสอดคล้องกับ NACE MR0175 และข้อกำหนดของผู้ปฏิบัติงานโดยสมบูรณ์ อ้างอิง: OTC 27859, 2017