Bewertung von Zementflotgeräten bei Sauergas- und korrosiven Brunnenbedingungen

Die Zementflotgeräte für Sauergasbohrungen müssen nicht nur unter Berücksichtigung von Druck- und Temperaturwerte, sondern auch unter Berücksichtigung der gesamten Betriebsumgebung bewertet werden.NACE MR0175 und ISO 15156 definieren Stoffgrenzwerte, die das Sulfid-Stresskrecken verhindernEin Schwimmband oder Schwimmschuh, der unter diesen Bedingungen versagt, kann seine Gegendruckdichtung verlieren.Zementrückfluss ermöglichenDie Bewertung sollte daher die Metallurgie jedes tragenden Bauteils, die Härte und die Wärmebehandlung von Federn und Befestigungen abdecken.die Kompatibilität von Elastomerdichtungen mit H2S, CO2 und Temperatur sowie die nach API-Spezifikation 10F und ISO 10427-2 geprüften Funktionskennzahlen.Warum eine strukturierte Bewertung die Integrität der Brunnen und die Projektkosten schützt, und wie Käufer Geräte spezifizieren, überprüfen und dokumentieren können, die für die Lebensdauer des Brunns funktionieren.

Was unterscheidet den Sauergasdienst von der Flotteinrichtung?

Ein Brunnen wird im Allgemeinen als sauer eingestuft, wenn seine Flüssigkeiten Wasserstoffsulfid bei einem Teildruck enthalten, der hoch genug ist, um das Rissen anfälliger Materialien zu verursachen.NACE MR0175 und ISO 15156 gelten üblicherweise, wenn der H2S-Teildruck etwa 0 übersteigt0,05 psi (0,3 kPa) in der Gasphase. Kohlendioxid ist in der Regel ebenfalls vorhanden und löst sich in Wasser auf, um Kohlensäure zu bilden, was zur Korrosion bei Gewichtsverlust führt.Die Werkzeuge für die Verarbeitung von Abgründe sind daher zwei verschiedene Angriffe ausgesetzt.: H2S-getriebenes Cracken, das plötzlich und katastrophal ist, und CO2-getriebene Korrosion, die allmählich und kumulativ ist.

Die größte Gefahr besteht darin, dass ein Stahl mit hoher Festigkeit, einschließlich gehärteter Federn, Schlösser und Befestigungsvorrichtungen innerhalb von Schwimmbarten, ausfällt.absorbieren Wasserstoff, der durch H2S-Korrosion und Riss unter Spannung erzeugt wirdDie klassische Lösung ist nicht die Beschichtung, sondern die Materialauswahl: Stahl mit kontrollierter Härte,typischerweise unter 22 HRC für Kohlenstoff- und Leichtmetallstahl nach NACE MR0175 und ISO 15156Korrosionsbeständige Legierungen werden bei Bedingungen angegeben, die diese Grenzwerte überschreiten.

Die Float-Ausrüstung ist kompliziert, weil ein großer Teil von ihr mit Gusseisen, Aluminium und thermosetzendem Kunststoff gebohrt werden kann.vom Körper bis zur Quelle bis zum Siegel, müssen getrennt bewertet werden: ein Gehäuse, das die Norm erfüllt, schützt keine Feder, die dies nicht tut.Nichtmetallische Bohrmaterialien wie thermosettige Kunststoffe vermeiden das Rissgefühl durch Sulfidbelastung, da sie nicht korrodieren, aber ihre Elastomerdichtungen müssen dennoch H2S- und CO2-Angriffen, hoher Temperatur und schneller Gasdekompression widerstehen.

Die Temperatur verändert das Bild: Das Verhalten des Sulfid-Stresskreckens hängt stark von der Temperatur ab, die Korrosion durch CO2 beschleunigt sich mit dem Anstieg der Temperatur und des CO2-Teildrucks.und Elastomere werden bei erhöhten Temperaturen im Abgrund schneller abgebaut.Die Bewertung ist daher keine einzelne Materialprüfung, sondern eine Matrix aus Materialien, Umgebungen und Temperaturen.die Versiegelung prüfen, Differenzdruckfähigkeit, Temperaturbeständigkeit und Bohrbarkeit unter definierten Bedingungen.

Warum man nicht nachdenken sollte, wenn man einen souren Dienst anbietet

Die Folgen, die mit der Anbringung normaler Schwimmgeräte in einem sauren Brunnen verbunden sind, sind schwerwiegend.Umwandlung der Schwimmbänder in einen offenen Kanal für den Zementrückfluss nach der VerlagerungIn einem Brunnen mit H2S ist die Sanierung gefährlich.und ein einziger Ausfall kann die Besatzung und die Umwelt giftigem Gas aussetzenDie Schwimmmaschine ist eine einseitige Barriere, die nicht mehr überprüft oder repariert werden kann, sobald der Zement an Ort und Stelle ist.

Korrosionsfehler entstehen langsamer, sind aber ebenso kostspielig. CO2 löst sich im produzierten Wasser auf und bildet Kohlensäure, die über Monate oder Jahre Gehäuse, Sitze und Dichtflächen angreifen kann.Das erste Symptom kann ein Schwimmband sein, das bei einer Routine-Druckprüfung nicht hält, die eine Umbauvorbereitung erfordern, die eine richtige Materialwahl verhindert hätte.

Soure Brunnen unterliegen in der Regel Projektspezifikationen, die die Einhaltung der NACE MR0175 und ISO 15156 sowie der Standards der Betreiberunternehmen für den H2S-Service erfordern.Die Beschaffungsunterlagen müssen nachweisen, dass jedes druckhaltige und lasttragende Teil für die angegebene Umgebung geeignet ist.Eine strukturierte Bewertung schafft diese Beweise, bevor die Ausrüstung bestellt wird, nicht nach einem Ausfall.

Die Bewertung im Hinblick auf die gesamte Umwelt bringt vier Vorteile:

• Brunnentechnik und Sicherheit der Besatzung: Materialien, die nach NACE MR0175 und ISO 15156 ausgewählt wurden, halten das Gegendruckventil funktionsfähig und verhindern Zementrückfluss, Gasmigration und unkontrollierte Freisetzung von H2S.
• Einhaltung der Vorgaben des Projekts: Dokumentierte Materialauswahl und Prüfbeweise erfüllen die Spezifikationen für den Sour-Service und bieten den Beschaffungs- und Qualitätssicherungsteams die erforderliche Rückverfolgbarkeit.
• Vorhersagbare Langzeitleistung: Die Übereinstimmung von Metallen, Elastomeren und Nennwerten mit der tatsächlichen Gaszusammensetzung und Temperatur verhindert sowohl plötzliche Rissfehler als auch allmähliche Korrosionsschäden.
• Niedrigere Gesamtkosten: Beurteilung, Prüfung und Dokumentation in der Planungsphase kosten einen Bruchteil der Kosten für einen Zementwiederherstellungsvorgang, für eine Überarbeitung oder für eine Nebenbehandlung nach Ausfall der Ausrüstung.

Der Sauerbetrieb fällt häufig mit hohem Druck und hoher Temperatur zusammen, was die Materialauswahl weiter einschränkt: Stähle mit höherer Festigkeit, die dem Zusammenbruch widerstehen, können die Härtegrenzen überschreiten,Während korrosionsbeständige Legierungen das Kostenbild verändernIn solchen Bohrungen sollte der Schwimmschuh und der Schwimmband als ein System überprüft werden, wobei eine Doppelventil-Anordnung die Redundanz bietet, falls das Hauptventil während des Bohrens oder durch Trümmer beschädigt wird..

Der Bewertungsaufwand sollte proportional zur Umwelt sein: Eine Quelle mit einer Spur von CO2 benötigt weniger Analyse als eine HPHT-Brunne mit hohem H2S-Gehalt und elementarem Schwefel.Aber jeder saure Brunnen verdient eine dokumentierte materielle Entscheidung, weil der Schwimmkragen und der Schwimmschuh eine Barriere bilden, die erst beurteilt wird, wenn es zu spät ist, sich zu ändern.

Wie man Schwimmgeräte für saure Gase und korrosive Brunnen bewertet

Eine praktische Bewertung folgt fünf Schritten, in denen die Brunnenumgebung in konkrete Anforderung an Ausrüstung und nachprüfbare Dokumentation umgewandelt wird.So kann die endgültige Auswahl in der Beschaffungsprüfung und im Feld verteidigt werden.

Definition der vollständigen Dienstleistung

Beginnen Sie mit der Umgebung, nicht mit dem Katalog.pH-Wert und Zusammensetzung des Bildungsspeichers und der Vervollständigungsflüssigkeiten, und ob elementares Schwefel vorhanden ist. Beachten Sie den Temperaturbereich während der Zementhydratation, da die Hydratationswärme die lokale Temperatur am Ventil erhöhen kann.Einbeziehung von Behandlungs- und Prüfdruck, weil die Ausrüstung der Umgebung bei vollem Differenzdruck widerstehen muss, typischerweise 5.000 bis 15.000 psi in Hochdruckbohrungen.Die Dienstleistungsschrift ist der Bezugspunkt, mit dem jede wesentliche Entscheidung überprüft wird.

Überprüfung jedes Materials nach NACE MR0175 und ISO 15156

Überprüfen Sie die Metallurgie jedes tragbaren Bauteils: Körper, Sitz, Federn, Scharnier, Befestigungsmittel und Schließringe.Kohlenstoff- und Niedriglegierstahl müssen die Grenzwerte für Härte und Wärmebehandlung der NACE MR0175 und ISO 15156 erfüllenFür die meisten Anwendungen bedeutet dies eine kontrollierte Härte, eine angemessene Härtung und keine kaltbearbeiteten hochharten Teile unter Zugbelastung.Also bestätigen Sie das QuellmaterialBei Bedingungen, die die Grenzwerte von Stahl mit geringer Legierung überschreiten, sind korrosionsbeständige Legierungen oder vollständig nichtmetallische Bohrkonstruktionen anzugeben.Fragen Sie den Lieferanten nach Materialzertifikaten und der Grundlage der Konformitätserklärung.

Evaluieren Sie die Kompatibilität von Elastomer und Dichtung

Elastomerdichtungen stehen vor einer dreifachen Herausforderung: chemische Angriffe durch H2S und CO2, hohe Temperatur und schnelle Gasdekompression, wenn der Druck schnell abläuft.Standard-Nitrilkautschuk eignet sich häufig nicht für sauren Dienst bei erhöhter Temperatur■ Hydriertes Nitril (HNBR), Fluorelastomere (FKM) und andere Spezialverbindungen sind häufige Upgrades.bis zu etwa 350 bis 400 Grad Fahrenheit für Standardkonstruktionen und höher für SpezialgeräteFragen Sie, ob der Lieferant die Dichtungsmischung für den Sauergas-Service und die schnelle Gasdekompression qualifiziert hat, und bestätigen Sie die Anforderungen an Lagerung und Haltbarkeit.

Überprüfung der Funktionskennzahlen und Prüfbeweise

Die Anlage muss auch die Funktionsprüfungen der API-Spezifikation 10F und ISO 10427-2 bestehen: Dichtheit in beiden Richtungen,Differenzdruckfähigkeit bei Nenndruck, Temperaturzyklus und vorhersehbares Bohrverhalten für Bohrkonstruktionen.Fragen Sie, wie der Lieferant die Leistung unter repräsentativen Bedingungen überprüft und ob Prüfbescheinigungen vorliegen- Bestätigen Sie, daß der Drucksatz die schlechteste Differenz bei der Verlagerung abdeckt, wenn eine Zementsäule von 15,8 bis 20 ppg gegen leichtere Ringflüssigkeit ausgeglichen wird, und daß die GrößeVerbindung, und das Schleifmoment entspricht dem Gehäusewert.

Prüfungsdokumentation, Rückverfolgbarkeit und Handhabung

Anfordern Sie ein Dokumentationspaket, das Materialprüfberichte mit Wärmemengen, Härteüberprüfung, Elastomerverbindungsdaten, Funktionsprüfbescheinigungen enthält,und eine eindeutige Erklärung der Konformität mit der NACE MR0175 und ISO 15156 für den spezifizierten Dienstleistungsbereich. Bestätigen Sie, dass der Lieferant nach den Qualitätssystemen API Spec Q1 oder ISO 9001 arbeitet. Schließlich planen Sie Lagerung und Handhabung, die Sauer-Service-Ausrüstung schützt: halten Sie Dichtungen sauber und vor Ozon geschützt,Sonnenlicht, und Wärme, verwenden Sie Gewindenschutzmittel und vermeiden Sie Aufprallschäden, die zu Spannungskonzentrationen in Komponenten führen könnten, die dem Spannungscracking durch Sulfid widerstehen müssen.

Häufig gestellte Fragen

Welcher H2S-Gehalt macht einen Brunnen für die Auswahl von Schwimmgeräten sauer?

Es gibt keine universelle Grenze, aber die NACE MR0175 und ISO 15156 werden üblicherweise angewendet, wenn der Teildruck von H2S in der Gasphase etwa 0,05 psi (0,3 kPa) übersteigt.Der Teildruck hängt sowohl von der Konzentration als auch vom Gesamtsystemdruck ab., so dass ein Gas mit geringer Konzentration bei hohem Druck immer noch sauer sein kann.

Kann in Sauerbrunnen ein bohrbares Schwimmgerät eingesetzt werden?

Das Problem besteht darin, daß die Verarbeitung von Kunststoffen, die in der Verpackung verwendet werden, nicht durch die Verarbeitung von Schadstoffen erfolgt, sondern durch die Verarbeitung von Schadstoffen.Aluminium- und Gusseisenbauteile müssen für die spezifische Umgebung anhand der NACE MR0175 und ISO 15156 überprüft werden., und Elastomerdichtungen müssen der Gaszusammensetzung und Temperatur entsprechen.

Warum sind Quellen ein besonderes Anliegen im sauren Dienst?

Federn sind kaltbearbeitete, hochharteste Stahlteile unter kontinuierlicher Belastung, genau die Kombination, die durch Sulfid-Stress-Kreckungen angegriffen wird.Eine gerissene Feder in einem Klappenventil lässt den Klappen nicht sitzenSo verwenden Sauerversorgungsventile daher Federn mit kontrollierter Härte und Wärmebehandlung, alternative Federlegierungen,mit einer Breite von mehr als 20 mm,.

Versagen Standard-Elastomerdichtungen in Säure-Gas-Umgebungen?

H2S und CO2 greifen viele allgemein genutzte Gummiprodukte an und verursachen Schwellungen, Härtung und Verlust der Dichtungskraft, und hohe Temperaturen beschleunigen den Schaden.Schnelle Druckblutungen können auch explosive Dekompressionsschäden im Inneren der Dichtung verursachenFür saure Bohrungen werden üblicherweise spezielle Verbindungen wie HNBR und FKM benötigt, die für die Gaszusammensetzung, Temperatur und Dekompressionsbedingungen geeignet sind.

Wie wirken sich CO2 und H2S zusammen auf Schwimmmaschinen aus?

Sie greifen auf verschiedene Weise an. H2S treibt Sulfid-Stresskreckungen von harten Stählen an und kann auch Gewichtsverlust-Korrosion verursachen. CO2 löst sich in Wasser und bildet Kohlensäure.Verursacht eine allmähliche Korrosion der SitzeZusammen erfordern sie eine knackfeste Metallurgie sowie korrosionsbeständige Materialien und Dichtungen, die beiden Gasen bei Temperaturen unterhalb des Loches widerstehen.

Welche Unterlagen sollte der Käufer für die Schwimmmaschinen für Säuredienstleistungen anfordern?

Anfordern Sie Materialprüfberichte mit Wärmenzahlen, Härte- und Wärmebehandlungsdaten für belastbare Teile, Daten über Elastomerverbindungen und Kopien der Funktionsprüfbescheinigungen.Bitte um eine schriftliche Erklärung über die Einhaltung der NACE MR0175 und ISO 15156, in der der Dienstleistungsbereich genannt wirdDie Rückverfolgbarkeit von der Werkzeugzeugbescheinigung bis zum fertigen Werkzeug ist unerlässlich.

Schlussfolgerung

Der Service für Sauergas ändert die Bedeutung der Auswahl der Schwimmgeräte: Druckwerte und Gehäusegrößen sind immer noch der Ausgangspunkt, aber die Entscheidung fällt letztlich auf die Umwelt:H2S- und CO2-TeildruckEine strukturierte Bewertung der Metallurgie nach NACE MR0175 und ISO 15156, Verschlussverträglichkeit,Funktionsberechtigungen nach API-Spezifikation 10F und ISO 10427-2Die Kosten für die Bewertung sind gering; die Kosten für einen Schwimmband, der in einem sauren Brunnen versagt, sind es nicht.Wenn Ihr nächstes Projekt saure Gase oder ätzende Flüssigkeiten beinhaltet, wenden Sie sich an unsere Anwendungsingenieure mit der Gasanalyse, Temperatur und Druckdaten, und Gehäuse Programm, so dass die Schwimmschuhe und Schwimmslips spezifiziert werden kann, getestet,und dokumentiert für Ihre genauen Dienstbedingungen.