Thiết bị phao xi măng cho giếng khí độc phải được đánh giá dựa trên toàn bộ môi trường hoạt động, không chỉ dựa trên định mức áp suất và nhiệt độ. Khi có hydro sulfide, NACE MR0175 và ISO 15156 xác định giới hạn vật liệu để ngăn ngừa nứt do ứng suất sulfide, trong khi carbon dioxide gây ăn mòn tấn công vỏ, lò xo và bề mặt làm kín. Một cổ phao hoặc mũi phao bị hỏng trong các điều kiện này có thể mất khả năng chống chảy ngược, cho phép xi măng chảy ngược, hoặc buộc phải sửa chữa tốn kém. Do đó, việc đánh giá nên bao gồm luyện kim của mọi bộ phận chịu tải, độ cứng và xử lý nhiệt của lò xo và bu lông, khả năng tương thích của các vòng đệm đàn hồi với H2S, CO2 và nhiệt độ, và các định mức chức năng được xác minh theo phương pháp thử nghiệm API Spec 10F và ISO 10427-2. Bài báo này giải thích cách các điều kiện độc và ăn mòn tấn công thiết bị phao, tại sao việc đánh giá có cấu trúc bảo vệ tính toàn vẹn của giếng và chi phí dự án, và làm thế nào người mua có thể chỉ định, xác minh và ghi lại thiết bị hoạt động trong suốt vòng đời của giếng.
Một giếng thường được phân loại là độc khi chất lỏng của nó chứa hydro sulfide ở áp suất riêng phần đủ cao để gây nứt các vật liệu nhạy cảm; NACE MR0175 và ISO 15156 thường áp dụng khi áp suất riêng phần của H2S vượt quá khoảng 0,05 psi (0,3 kPa) ở pha khí. Carbon dioxide thường cũng có mặt và hòa tan trong nước tạo thành axit cacbonic, gây ăn mòn mất khối lượng. Do đó, các công cụ dưới đáy giếng phải đối mặt với hai tác động riêng biệt: nứt do H2S, đột ngột và thảm khốc, và ăn mòn do CO2, dần dần và tích lũy.
Nứt do ứng suất sulfide là chế độ hỏng hóc nguy hiểm nhất. Thép cường độ cao, bao gồm lò xo cứng, chốt khóa và bu lông bên trong van phao, hấp thụ hydro do ăn mòn H2S tạo ra và bị nứt dưới ứng suất, đôi khi chỉ trong vài giờ. Biện pháp khắc phục cổ điển không phải là lớp phủ mà là lựa chọn vật liệu: thép có độ cứng được kiểm soát, thường dưới 22 HRC đối với thép cacbon và hợp kim thấp theo NACE MR0175 và ISO 15156, xử lý nhiệt phù hợp và giới hạn độ bền chảy. Hợp kim chống ăn mòn được chỉ định khi điều kiện vượt quá giới hạn đó.
Thiết bị phao gây thêm phức tạp vì nhiều bộ phận được thiết kế để có thể khoan được bằng gang, nhôm và nhựa nhiệt rắn. Mỗi vật liệu trong van, từ thân đến lò xo đến vòng đệm, phải được đánh giá riêng biệt: một vỏ đáp ứng tiêu chuẩn không bảo vệ được lò xo không đáp ứng. Các vật liệu không kim loại có thể khoan được như nhựa nhiệt rắn hoàn toàn tránh được nứt do ứng suất sulfide vì chúng không bị ăn mòn, nhưng các vòng đệm đàn hồi của chúng vẫn phải chống lại tác động của H2S và CO2, nhiệt độ cao và giảm áp suất khí nhanh chóng.
Nhiệt độ định hình lại bức tranh: hành vi nứt do ứng suất sulfide phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, ăn mòn CO2 tăng tốc khi nhiệt độ và áp suất riêng phần của CO2 tăng, và vật liệu đàn hồi bị suy giảm nhanh hơn ở nhiệt độ dưới đáy giếng cao. Do đó, việc đánh giá không phải là một lần kiểm tra vật liệu duy nhất mà là một ma trận các vật liệu, môi trường và nhiệt độ. Các yêu cầu chức năng vẫn đến từ API Spec 10F và ISO 10427-2, kiểm tra khả năng làm kín, khả năng chịu áp suất chênh lệch, khả năng chịu nhiệt độ và khả năng khoan dưới các điều kiện xác định. Lựa chọn cho dịch vụ độc bổ sung thêm chiều kích môi trường vào các bài kiểm tra chức năng đó.
Hậu quả của việc chỉ định thiết bị phao thông thường trong giếng độc là rất nghiêm trọng. Một lò xo bị nứt do ứng suất sulfide có thể khiến cánh phao không đóng kín, biến cổ phao thành một đường ống hở cho xi măng chảy ngược sau khi dịch chuyển. Khí vỉa sau đó có thể di chuyển lên cột xi măng chưa đóng rắn, tạo ra một đường dẫn dòng chảy vòng lên bề mặt. Trong một giếng có H2S, công việc khắc phục rất nguy hiểm và một lần hỏng hóc có thể khiến phi hành đoàn và môi trường tiếp xúc với khí độc. Thiết bị phao là một rào cản một chiều không thể kiểm tra hoặc sửa chữa sau khi xi măng đã được đặt.
Các lỗi ăn mòn phát triển chậm hơn nhưng cũng tốn kém không kém. CO2 hòa tan trong nước sản xuất tạo thành axit cacbonic tấn công vỏ, đế và bề mặt làm kín trong nhiều tháng hoặc nhiều năm. Triệu chứng đầu tiên có thể là một cổ phao không giữ được trong quá trình kiểm tra áp suất định kỳ, buộc phải sửa chữa mà lẽ ra đã có thể tránh được bằng lựa chọn vật liệu phù hợp.
Các giếng độc thường được điều chỉnh bởi các thông số kỹ thuật của dự án yêu cầu tuân thủ NACE MR0175 và ISO 15156, và bởi các tiêu chuẩn của công ty vận hành cho dịch vụ H2S. Tài liệu mua sắm phải chứng minh rằng mọi bộ phận chịu áp suất và chịu tải đều phù hợp với môi trường đã nêu. Việc đánh giá có cấu trúc tạo ra bằng chứng đó trước khi thiết bị được đặt hàng, không phải sau khi xảy ra sự cố.
Đánh giá dựa trên toàn bộ môi trường mang lại bốn lợi ích:
Dịch vụ độc thường trùng với áp suất cao và nhiệt độ cao, điều này càng thu hẹp các lựa chọn vật liệu: thép cường độ cao hơn có thể chống sập có thể vượt quá giới hạn độ cứng, trong khi hợp kim chống ăn mòn làm thay đổi bức tranh chi phí. Trong các giếng như vậy, mũi phao và cổ phao nên được xem xét như một hệ thống, với một bộ van kép cung cấp sự dự phòng trong trường hợp van chính bị hỏng trong quá trình khoan hoặc do mảnh vụn.
Nỗ lực đánh giá nên tương xứng với môi trường: một giếng có một lượng nhỏ CO2 cần ít phân tích hơn một giếng HPHT có hàm lượng H2S cao với lưu huỳnh nguyên tố. Nhưng mọi giếng độc đều xứng đáng có một quyết định vật liệu được ghi lại, bởi vì cổ phao và mũi phao tạo thành một rào cản sẽ chỉ được đánh giá khi đã quá muộn để thay đổi.
Một đánh giá thực tế tuân theo năm bước. Mỗi bước chuyển đổi môi trường giếng thành các yêu cầu thiết bị cụ thể và tài liệu có thể xác minh, do đó lựa chọn cuối cùng có thể được bảo vệ trong xem xét mua sắm và tại hiện trường.
Bắt đầu với môi trường, không phải danh mục. Thu thập áp suất riêng phần tối đa của H2S và CO2 dự kiến tại mũi phao, nhiệt độ và áp suất đáy giếng, pH và thành phần của nước vỉa và chất lỏng hoàn thiện, và liệu có lưu huỳnh nguyên tố hay không. Lưu ý phạm vi nhiệt độ trong quá trình thủy hóa xi măng, vì nhiệt thủy hóa có thể làm tăng nhiệt độ cục bộ tại van. Bao gồm áp suất xử lý và kiểm tra, vì thiết bị phải chống lại môi trường ở áp suất chênh lệch đầy đủ, thường là 5.000 đến 15.000 psi trong các giếng áp suất cao. Phạm vi dịch vụ là tài liệu tham khảo để kiểm tra mọi quyết định về vật liệu.
Xem xét luyện kim của từng bộ phận chịu tải: thân, đế, lò xo, chốt bản lề, bu lông và vòng khóa. Thép cacbon và hợp kim thấp phải đáp ứng giới hạn độ cứng và xử lý nhiệt của NACE MR0175 và ISO 15156; đối với hầu hết các ứng dụng, điều này có nghĩa là độ cứng được kiểm soát, tôi luyện phù hợp và không có bộ phận có độ cứng cao được gia công nguội dưới ứng suất kéo. Lò xo là mắt xích yếu nhất trong nhiều van phao, vì vậy hãy xác nhận vật liệu lò xo, mức ứng suất và thiết kế. Khi điều kiện vượt quá giới hạn của thép hợp kim thấp, hãy chỉ định hợp kim chống ăn mòn hoặc thiết kế có thể khoan được hoàn toàn bằng vật liệu không kim loại. Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp chứng chỉ vật liệu và cơ sở của tuyên bố tuân thủ.
Các vòng đệm đàn hồi phải đối mặt với thử thách ba lần: tấn công hóa học bởi H2S và CO2, nhiệt độ cao và giảm áp suất khí nhanh chóng khi áp suất được xả nhanh. Cao su nitrile tiêu chuẩn thường không đủ cho dịch vụ độc ở nhiệt độ cao; nitrile hydro hóa (HNBR), fluoroelastomer (FKM) và các hợp chất đặc biệt khác là những nâng cấp phổ biến. Xác nhận định mức nhiệt độ của hệ thống vòng đệm so với nhiệt độ đáy giếng tối đa, lên đến khoảng 350 đến 400 độ Fahrenheit đối với thiết kế tiêu chuẩn và cao hơn đối với thiết bị đặc biệt. Hỏi xem nhà cung cấp đã đủ điều kiện hợp chất vòng đệm cho dịch vụ khí độc và giảm áp suất khí nhanh chóng chưa, và xác nhận các yêu cầu về bảo quản và thời hạn sử dụng.
Tuân thủ vật liệu thôi là chưa đủ để tạo nên một van phao. Thiết bị cũng phải vượt qua các bài kiểm tra chức năng của API Spec 10F và ISO 10427-2: tính toàn vẹn của vòng đệm theo cả hai hướng, khả năng chịu áp suất chênh lệch ở áp suất định mức, chu kỳ nhiệt độ và hành vi khoan có thể dự đoán được đối với thiết kế có thể khoan. Đối với dịch vụ độc, hãy hỏi nhà cung cấp xác minh hiệu suất trong các điều kiện đại diện như thế nào và liệu có sẵn chứng chỉ kiểm tra không. Xác nhận rằng định mức áp suất bao gồm áp suất chênh lệch trường hợp xấu nhất trong quá trình dịch chuyển, khi cột xi măng từ 15,8 đến 20 ppg cân bằng với chất lỏng vòng có trọng lượng nhẹ hơn, và kích thước, kết nối và mô-men xoắn lắp ráp khớp với bảng kê ống chống.
Yêu cầu một gói tài liệu bao gồm báo cáo thử nghiệm vật liệu với số lô, xác minh độ cứng, dữ liệu hợp chất đàn hồi, chứng chỉ kiểm tra chức năng và một tuyên bố rõ ràng về việc tuân thủ NACE MR0175 và ISO 15156 cho phạm vi dịch vụ đã chỉ định. Xác nhận rằng nhà cung cấp hoạt động theo hệ thống chất lượng API Spec Q1 hoặc ISO 9001. Cuối cùng, lập kế hoạch bảo quản và xử lý để bảo vệ thiết bị dịch vụ độc: giữ cho vòng đệm sạch sẽ và được bảo vệ khỏi ozone, ánh nắng mặt trời và nhiệt, sử dụng nắp bảo vệ ren và tránh hư hỏng do va đập có thể tạo ra các điểm tập trung ứng suất trong các bộ phận phải chống lại nứt do ứng suất sulfide.
Không có ngưỡng chung, nhưng NACE MR0175 và ISO 15156 thường được áp dụng khi áp suất riêng phần của H2S trong pha khí vượt quá khoảng 0,05 psi (0,3 kPa). Áp suất riêng phần phụ thuộc vào cả nồng độ và áp suất hệ thống tổng thể, vì vậy khí có nồng độ thấp ở áp suất cao vẫn có thể là độc. Cung cấp phân tích khí đầy đủ.
Có, với lựa chọn đúng. Thiết kế có thể khoan được bằng nhựa nhiệt rắn và các vật liệu không kim loại khác hoàn toàn không chứa bộ phận kim loại chịu nứt do ứng suất sulfide và được sử dụng trong dịch vụ độc. Các bộ phận bằng nhôm và gang phải được kiểm tra theo NACE MR0175 và ISO 15156 cho môi trường cụ thể, và các vòng đệm đàn hồi phải phù hợp với thành phần khí và nhiệt độ.
Lò xo là các bộ phận thép có độ cứng cao, được gia công nguội dưới ứng suất liên tục, chính là sự kết hợp mà nứt do ứng suất sulfide tấn công. Một lò xo bị nứt trong van cánh phao sẽ khiến cánh phao không đóng kín, phá hủy rào cản chống chảy ngược. Do đó, van dịch vụ độc sử dụng lò xo có độ cứng và xử lý nhiệt được kiểm soát, hợp kim lò xo thay thế hoặc thiết kế không lò xo đóng kín bằng trọng lực hoặc áp suất chênh lệch.
Chúng có thể. H2S và CO2 tấn công nhiều loại cao su đa dụng, gây phồng, cứng và mất lực làm kín, và nhiệt độ cao làm tăng tốc độ hư hỏng. Xả áp suất nhanh cũng có thể gây hư hỏng do giảm áp nổ bên trong vòng đệm. Đối với giếng độc, các hợp chất đặc biệt như HNBR và FKM, được đủ điều kiện cho thành phần khí, nhiệt độ và điều kiện giảm áp, thường được yêu cầu.
Chúng tấn công theo những cách khác nhau. H2S gây nứt do ứng suất sulfide của thép cứng và cũng có thể gây ăn mòn mất khối lượng. CO2 hòa tan trong nước tạo thành axit cacbonic, gây ăn mòn dần dần đế, vỏ và ống chống. Cùng nhau, chúng đòi hỏi luyện kim chống nứt cộng với dung sai ăn mòn hoặc vật liệu chống ăn mòn, và các vòng đệm chống lại cả hai loại khí ở nhiệt độ đáy giếng.
Yêu cầu báo cáo thử nghiệm vật liệu với số lô, hồ sơ độ cứng và xử lý nhiệt cho các bộ phận chịu tải, dữ liệu hợp chất đàn hồi và bản sao chứng chỉ kiểm tra chức năng. Yêu cầu một tuyên bố bằng văn bản về việc tuân thủ NACE MR0175 và ISO 15156, nêu rõ phạm vi dịch vụ, bao gồm áp suất riêng phần của H2S và CO2 và nhiệt độ. Khả năng truy xuất nguồn gốc từ chứng chỉ nhà máy đến công cụ hoàn chỉnh là điều cần thiết.
Dịch vụ khí độc làm thay đổi ý nghĩa của việc lựa chọn thiết bị phao. Định mức áp suất và kích thước ống chống vẫn là điểm khởi đầu, nhưng quyết định cuối cùng được đưa ra bởi môi trường: áp suất riêng phần của H2S và CO2, nhiệt độ, và các vật liệu và vật liệu đàn hồi có thể tồn tại trong đó. Một đánh giá có cấu trúc, bao gồm luyện kim theo NACE MR0175 và ISO 15156, khả năng tương thích của vòng đệm, định mức chức năng theo API Spec 10F và ISO 10427-2, và tài liệu đầy đủ, biến một giao dịch mua hàng hóa thành một quyết định về rào cản kỹ thuật. Chi phí đánh giá là nhỏ; chi phí của một cổ phao bị hỏng trong giếng độc thì không. Khi dự án tiếp theo của bạn liên quan đến khí độc hoặc chất lỏng ăn mòn, hãy liên hệ với các kỹ sư ứng dụng của chúng tôi với phân tích khí, dữ liệu nhiệt độ và áp suất, và chương trình ống chống, để mũi phao và cổ phao có thể được chỉ định, kiểm tra và ghi lại cho điều kiện dịch vụ chính xác của bạn.
Thiết bị phao xi măng cho giếng khí độc phải được đánh giá dựa trên toàn bộ môi trường hoạt động, không chỉ dựa trên định mức áp suất và nhiệt độ. Khi có hydro sulfide, NACE MR0175 và ISO 15156 xác định giới hạn vật liệu để ngăn ngừa nứt do ứng suất sulfide, trong khi carbon dioxide gây ăn mòn tấn công vỏ, lò xo và bề mặt làm kín. Một cổ phao hoặc mũi phao bị hỏng trong các điều kiện này có thể mất khả năng chống chảy ngược, cho phép xi măng chảy ngược, hoặc buộc phải sửa chữa tốn kém. Do đó, việc đánh giá nên bao gồm luyện kim của mọi bộ phận chịu tải, độ cứng và xử lý nhiệt của lò xo và bu lông, khả năng tương thích của các vòng đệm đàn hồi với H2S, CO2 và nhiệt độ, và các định mức chức năng được xác minh theo phương pháp thử nghiệm API Spec 10F và ISO 10427-2. Bài báo này giải thích cách các điều kiện độc và ăn mòn tấn công thiết bị phao, tại sao việc đánh giá có cấu trúc bảo vệ tính toàn vẹn của giếng và chi phí dự án, và làm thế nào người mua có thể chỉ định, xác minh và ghi lại thiết bị hoạt động trong suốt vòng đời của giếng.
Một giếng thường được phân loại là độc khi chất lỏng của nó chứa hydro sulfide ở áp suất riêng phần đủ cao để gây nứt các vật liệu nhạy cảm; NACE MR0175 và ISO 15156 thường áp dụng khi áp suất riêng phần của H2S vượt quá khoảng 0,05 psi (0,3 kPa) ở pha khí. Carbon dioxide thường cũng có mặt và hòa tan trong nước tạo thành axit cacbonic, gây ăn mòn mất khối lượng. Do đó, các công cụ dưới đáy giếng phải đối mặt với hai tác động riêng biệt: nứt do H2S, đột ngột và thảm khốc, và ăn mòn do CO2, dần dần và tích lũy.
Nứt do ứng suất sulfide là chế độ hỏng hóc nguy hiểm nhất. Thép cường độ cao, bao gồm lò xo cứng, chốt khóa và bu lông bên trong van phao, hấp thụ hydro do ăn mòn H2S tạo ra và bị nứt dưới ứng suất, đôi khi chỉ trong vài giờ. Biện pháp khắc phục cổ điển không phải là lớp phủ mà là lựa chọn vật liệu: thép có độ cứng được kiểm soát, thường dưới 22 HRC đối với thép cacbon và hợp kim thấp theo NACE MR0175 và ISO 15156, xử lý nhiệt phù hợp và giới hạn độ bền chảy. Hợp kim chống ăn mòn được chỉ định khi điều kiện vượt quá giới hạn đó.
Thiết bị phao gây thêm phức tạp vì nhiều bộ phận được thiết kế để có thể khoan được bằng gang, nhôm và nhựa nhiệt rắn. Mỗi vật liệu trong van, từ thân đến lò xo đến vòng đệm, phải được đánh giá riêng biệt: một vỏ đáp ứng tiêu chuẩn không bảo vệ được lò xo không đáp ứng. Các vật liệu không kim loại có thể khoan được như nhựa nhiệt rắn hoàn toàn tránh được nứt do ứng suất sulfide vì chúng không bị ăn mòn, nhưng các vòng đệm đàn hồi của chúng vẫn phải chống lại tác động của H2S và CO2, nhiệt độ cao và giảm áp suất khí nhanh chóng.
Nhiệt độ định hình lại bức tranh: hành vi nứt do ứng suất sulfide phụ thuộc mạnh vào nhiệt độ, ăn mòn CO2 tăng tốc khi nhiệt độ và áp suất riêng phần của CO2 tăng, và vật liệu đàn hồi bị suy giảm nhanh hơn ở nhiệt độ dưới đáy giếng cao. Do đó, việc đánh giá không phải là một lần kiểm tra vật liệu duy nhất mà là một ma trận các vật liệu, môi trường và nhiệt độ. Các yêu cầu chức năng vẫn đến từ API Spec 10F và ISO 10427-2, kiểm tra khả năng làm kín, khả năng chịu áp suất chênh lệch, khả năng chịu nhiệt độ và khả năng khoan dưới các điều kiện xác định. Lựa chọn cho dịch vụ độc bổ sung thêm chiều kích môi trường vào các bài kiểm tra chức năng đó.
Hậu quả của việc chỉ định thiết bị phao thông thường trong giếng độc là rất nghiêm trọng. Một lò xo bị nứt do ứng suất sulfide có thể khiến cánh phao không đóng kín, biến cổ phao thành một đường ống hở cho xi măng chảy ngược sau khi dịch chuyển. Khí vỉa sau đó có thể di chuyển lên cột xi măng chưa đóng rắn, tạo ra một đường dẫn dòng chảy vòng lên bề mặt. Trong một giếng có H2S, công việc khắc phục rất nguy hiểm và một lần hỏng hóc có thể khiến phi hành đoàn và môi trường tiếp xúc với khí độc. Thiết bị phao là một rào cản một chiều không thể kiểm tra hoặc sửa chữa sau khi xi măng đã được đặt.
Các lỗi ăn mòn phát triển chậm hơn nhưng cũng tốn kém không kém. CO2 hòa tan trong nước sản xuất tạo thành axit cacbonic tấn công vỏ, đế và bề mặt làm kín trong nhiều tháng hoặc nhiều năm. Triệu chứng đầu tiên có thể là một cổ phao không giữ được trong quá trình kiểm tra áp suất định kỳ, buộc phải sửa chữa mà lẽ ra đã có thể tránh được bằng lựa chọn vật liệu phù hợp.
Các giếng độc thường được điều chỉnh bởi các thông số kỹ thuật của dự án yêu cầu tuân thủ NACE MR0175 và ISO 15156, và bởi các tiêu chuẩn của công ty vận hành cho dịch vụ H2S. Tài liệu mua sắm phải chứng minh rằng mọi bộ phận chịu áp suất và chịu tải đều phù hợp với môi trường đã nêu. Việc đánh giá có cấu trúc tạo ra bằng chứng đó trước khi thiết bị được đặt hàng, không phải sau khi xảy ra sự cố.
Đánh giá dựa trên toàn bộ môi trường mang lại bốn lợi ích:
Dịch vụ độc thường trùng với áp suất cao và nhiệt độ cao, điều này càng thu hẹp các lựa chọn vật liệu: thép cường độ cao hơn có thể chống sập có thể vượt quá giới hạn độ cứng, trong khi hợp kim chống ăn mòn làm thay đổi bức tranh chi phí. Trong các giếng như vậy, mũi phao và cổ phao nên được xem xét như một hệ thống, với một bộ van kép cung cấp sự dự phòng trong trường hợp van chính bị hỏng trong quá trình khoan hoặc do mảnh vụn.
Nỗ lực đánh giá nên tương xứng với môi trường: một giếng có một lượng nhỏ CO2 cần ít phân tích hơn một giếng HPHT có hàm lượng H2S cao với lưu huỳnh nguyên tố. Nhưng mọi giếng độc đều xứng đáng có một quyết định vật liệu được ghi lại, bởi vì cổ phao và mũi phao tạo thành một rào cản sẽ chỉ được đánh giá khi đã quá muộn để thay đổi.
Một đánh giá thực tế tuân theo năm bước. Mỗi bước chuyển đổi môi trường giếng thành các yêu cầu thiết bị cụ thể và tài liệu có thể xác minh, do đó lựa chọn cuối cùng có thể được bảo vệ trong xem xét mua sắm và tại hiện trường.
Bắt đầu với môi trường, không phải danh mục. Thu thập áp suất riêng phần tối đa của H2S và CO2 dự kiến tại mũi phao, nhiệt độ và áp suất đáy giếng, pH và thành phần của nước vỉa và chất lỏng hoàn thiện, và liệu có lưu huỳnh nguyên tố hay không. Lưu ý phạm vi nhiệt độ trong quá trình thủy hóa xi măng, vì nhiệt thủy hóa có thể làm tăng nhiệt độ cục bộ tại van. Bao gồm áp suất xử lý và kiểm tra, vì thiết bị phải chống lại môi trường ở áp suất chênh lệch đầy đủ, thường là 5.000 đến 15.000 psi trong các giếng áp suất cao. Phạm vi dịch vụ là tài liệu tham khảo để kiểm tra mọi quyết định về vật liệu.
Xem xét luyện kim của từng bộ phận chịu tải: thân, đế, lò xo, chốt bản lề, bu lông và vòng khóa. Thép cacbon và hợp kim thấp phải đáp ứng giới hạn độ cứng và xử lý nhiệt của NACE MR0175 và ISO 15156; đối với hầu hết các ứng dụng, điều này có nghĩa là độ cứng được kiểm soát, tôi luyện phù hợp và không có bộ phận có độ cứng cao được gia công nguội dưới ứng suất kéo. Lò xo là mắt xích yếu nhất trong nhiều van phao, vì vậy hãy xác nhận vật liệu lò xo, mức ứng suất và thiết kế. Khi điều kiện vượt quá giới hạn của thép hợp kim thấp, hãy chỉ định hợp kim chống ăn mòn hoặc thiết kế có thể khoan được hoàn toàn bằng vật liệu không kim loại. Yêu cầu nhà cung cấp cung cấp chứng chỉ vật liệu và cơ sở của tuyên bố tuân thủ.
Các vòng đệm đàn hồi phải đối mặt với thử thách ba lần: tấn công hóa học bởi H2S và CO2, nhiệt độ cao và giảm áp suất khí nhanh chóng khi áp suất được xả nhanh. Cao su nitrile tiêu chuẩn thường không đủ cho dịch vụ độc ở nhiệt độ cao; nitrile hydro hóa (HNBR), fluoroelastomer (FKM) và các hợp chất đặc biệt khác là những nâng cấp phổ biến. Xác nhận định mức nhiệt độ của hệ thống vòng đệm so với nhiệt độ đáy giếng tối đa, lên đến khoảng 350 đến 400 độ Fahrenheit đối với thiết kế tiêu chuẩn và cao hơn đối với thiết bị đặc biệt. Hỏi xem nhà cung cấp đã đủ điều kiện hợp chất vòng đệm cho dịch vụ khí độc và giảm áp suất khí nhanh chóng chưa, và xác nhận các yêu cầu về bảo quản và thời hạn sử dụng.
Tuân thủ vật liệu thôi là chưa đủ để tạo nên một van phao. Thiết bị cũng phải vượt qua các bài kiểm tra chức năng của API Spec 10F và ISO 10427-2: tính toàn vẹn của vòng đệm theo cả hai hướng, khả năng chịu áp suất chênh lệch ở áp suất định mức, chu kỳ nhiệt độ và hành vi khoan có thể dự đoán được đối với thiết kế có thể khoan. Đối với dịch vụ độc, hãy hỏi nhà cung cấp xác minh hiệu suất trong các điều kiện đại diện như thế nào và liệu có sẵn chứng chỉ kiểm tra không. Xác nhận rằng định mức áp suất bao gồm áp suất chênh lệch trường hợp xấu nhất trong quá trình dịch chuyển, khi cột xi măng từ 15,8 đến 20 ppg cân bằng với chất lỏng vòng có trọng lượng nhẹ hơn, và kích thước, kết nối và mô-men xoắn lắp ráp khớp với bảng kê ống chống.
Yêu cầu một gói tài liệu bao gồm báo cáo thử nghiệm vật liệu với số lô, xác minh độ cứng, dữ liệu hợp chất đàn hồi, chứng chỉ kiểm tra chức năng và một tuyên bố rõ ràng về việc tuân thủ NACE MR0175 và ISO 15156 cho phạm vi dịch vụ đã chỉ định. Xác nhận rằng nhà cung cấp hoạt động theo hệ thống chất lượng API Spec Q1 hoặc ISO 9001. Cuối cùng, lập kế hoạch bảo quản và xử lý để bảo vệ thiết bị dịch vụ độc: giữ cho vòng đệm sạch sẽ và được bảo vệ khỏi ozone, ánh nắng mặt trời và nhiệt, sử dụng nắp bảo vệ ren và tránh hư hỏng do va đập có thể tạo ra các điểm tập trung ứng suất trong các bộ phận phải chống lại nứt do ứng suất sulfide.
Không có ngưỡng chung, nhưng NACE MR0175 và ISO 15156 thường được áp dụng khi áp suất riêng phần của H2S trong pha khí vượt quá khoảng 0,05 psi (0,3 kPa). Áp suất riêng phần phụ thuộc vào cả nồng độ và áp suất hệ thống tổng thể, vì vậy khí có nồng độ thấp ở áp suất cao vẫn có thể là độc. Cung cấp phân tích khí đầy đủ.
Có, với lựa chọn đúng. Thiết kế có thể khoan được bằng nhựa nhiệt rắn và các vật liệu không kim loại khác hoàn toàn không chứa bộ phận kim loại chịu nứt do ứng suất sulfide và được sử dụng trong dịch vụ độc. Các bộ phận bằng nhôm và gang phải được kiểm tra theo NACE MR0175 và ISO 15156 cho môi trường cụ thể, và các vòng đệm đàn hồi phải phù hợp với thành phần khí và nhiệt độ.
Lò xo là các bộ phận thép có độ cứng cao, được gia công nguội dưới ứng suất liên tục, chính là sự kết hợp mà nứt do ứng suất sulfide tấn công. Một lò xo bị nứt trong van cánh phao sẽ khiến cánh phao không đóng kín, phá hủy rào cản chống chảy ngược. Do đó, van dịch vụ độc sử dụng lò xo có độ cứng và xử lý nhiệt được kiểm soát, hợp kim lò xo thay thế hoặc thiết kế không lò xo đóng kín bằng trọng lực hoặc áp suất chênh lệch.
Chúng có thể. H2S và CO2 tấn công nhiều loại cao su đa dụng, gây phồng, cứng và mất lực làm kín, và nhiệt độ cao làm tăng tốc độ hư hỏng. Xả áp suất nhanh cũng có thể gây hư hỏng do giảm áp nổ bên trong vòng đệm. Đối với giếng độc, các hợp chất đặc biệt như HNBR và FKM, được đủ điều kiện cho thành phần khí, nhiệt độ và điều kiện giảm áp, thường được yêu cầu.
Chúng tấn công theo những cách khác nhau. H2S gây nứt do ứng suất sulfide của thép cứng và cũng có thể gây ăn mòn mất khối lượng. CO2 hòa tan trong nước tạo thành axit cacbonic, gây ăn mòn dần dần đế, vỏ và ống chống. Cùng nhau, chúng đòi hỏi luyện kim chống nứt cộng với dung sai ăn mòn hoặc vật liệu chống ăn mòn, và các vòng đệm chống lại cả hai loại khí ở nhiệt độ đáy giếng.
Yêu cầu báo cáo thử nghiệm vật liệu với số lô, hồ sơ độ cứng và xử lý nhiệt cho các bộ phận chịu tải, dữ liệu hợp chất đàn hồi và bản sao chứng chỉ kiểm tra chức năng. Yêu cầu một tuyên bố bằng văn bản về việc tuân thủ NACE MR0175 và ISO 15156, nêu rõ phạm vi dịch vụ, bao gồm áp suất riêng phần của H2S và CO2 và nhiệt độ. Khả năng truy xuất nguồn gốc từ chứng chỉ nhà máy đến công cụ hoàn chỉnh là điều cần thiết.
Dịch vụ khí độc làm thay đổi ý nghĩa của việc lựa chọn thiết bị phao. Định mức áp suất và kích thước ống chống vẫn là điểm khởi đầu, nhưng quyết định cuối cùng được đưa ra bởi môi trường: áp suất riêng phần của H2S và CO2, nhiệt độ, và các vật liệu và vật liệu đàn hồi có thể tồn tại trong đó. Một đánh giá có cấu trúc, bao gồm luyện kim theo NACE MR0175 và ISO 15156, khả năng tương thích của vòng đệm, định mức chức năng theo API Spec 10F và ISO 10427-2, và tài liệu đầy đủ, biến một giao dịch mua hàng hóa thành một quyết định về rào cản kỹ thuật. Chi phí đánh giá là nhỏ; chi phí của một cổ phao bị hỏng trong giếng độc thì không. Khi dự án tiếp theo của bạn liên quan đến khí độc hoặc chất lỏng ăn mòn, hãy liên hệ với các kỹ sư ứng dụng của chúng tôi với phân tích khí, dữ liệu nhiệt độ và áp suất, và chương trình ống chống, để mũi phao và cổ phao có thể được chỉ định, kiểm tra và ghi lại cho điều kiện dịch vụ chính xác của bạn.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
हिन्दी
Türkçe
indonesia
tiếng Việt
ไทย
বাংলা
فارسی
polski