在石油和天然气的勘探、钻井开采过程中,需要对下各项技术参数(包括温度、压力、液面位置和介质成分及含量等)进行测量和监控, 通常用单根录井钢丝吊装各种测井仪器深入井下采集或测量各项技术参数,井有多深,钢丝就必须有多长。
油气井下除石油和天然气外还含有大量的硫化氢、二氧化碳、氯化物及有机硫化物等强腐蚀介质,吊装测井仪器的钢丝在井下停留时间过长,极易造成腐蚀断裂。
瑞典山特维克已成功开发了一种适合在腐蚀性油气环境中工作的镍-铬-钼合金产品——Sanicro 56Mo钢丝。该产品可以替代竞争对手昂贵的产品并可以承受钻井施工恶劣的环境,因此非常适合在油气田开采使用。
先前,国内主要使用镀锌碳素录井钢丝测井,井下腐蚀介质含量偏高、使用不当、维护不好、更换不及时都有可能 造成录井钢丝断裂,引发贵重仪器落井、甚至造成油气井报废事故。因担心钢丝腐蚀断裂,经常无法完整记录油气井勘探或运行状况。 而选用不锈录井钢丝可以很好地解决钢丝腐蚀断裂问题,为油气井的连续测量和监控提供了可靠的保证。不锈录井钢丝每次使用后,只需稍做擦拭即可,减轻了维护保养的工作量。
“多年以来,在酸性和油气腐蚀的工业化环境中,我们一直面临着极大的挑战”Sandvik全球石油与天然气业务主管Nigel Haworth 说道 “Sanicro 56Mo的研制成功,不仅能给我们提供业界内最高的机械性能;而且在成本效益上,还比同类竞争产品更具优势”。
山特维克应用专家Patrik Kjellström表示, Sanicro 56Mo含有的镍钼铬使它可以耐受酸性物质,工作温度上限可达475华氏度(250℃)。
Sanicro 56Mo钢种性能介绍
标准:
–ISO 18274: NiCr15Mo16Fe6W4/Ni 6276
–AWS A5.14/ASME SAF-5.14: ERNiCrMo-4
–W.Nr.: 2.4819
1、化学成分
C≤0.02
Si≤0.08
Mn≤1.0
P≤0.030
S≤0.030
Cr16
Ni56
Mo16
W3.5
Co≤2.5
V
Fe5
2、机械性能(20℃下的实验结果)
抗拉强度:750MPa
屈服强度:470MPa
伸长率:40%
断面收缩率:45%
冲击强度:170J(-196℃为130J)
硬度:240HV
3、Sanicro 56Mo的特点
·在H2S、CO2和氯化物的环境中,有着超强的耐腐蚀性能
·PRE(孔蚀抗力当量值)高达68,具有优越的抗点蚀性能(注:PRE = %Cr + 3.3 x %Mo + 16 x %N)
·盐酸环境中,有着优秀的耐腐蚀性能
·在温度高达250℃的高温井中仍然能保持着很好的性能。
·抗拉强度高
4、物理性能
密度:8.8 g/cm3 , 0.32 lb/in
电阻率:20℃环境下,1.16 μΩm, 45.5μΩin
弹性模量:20℃环境下,205 000 MPa (29 700 ksi)
油气井中的气相腐蚀介质以硫化氢和二氧化碳为主,液相腐蚀介质主要是硫化氢、甲酸、乙酸的水溶液和溶有大量氯化物和有机硫化物的地层水、气凝水。 这种环境对录井钢丝造成的破坏主要有三种形式:氢脆 断裂、点蚀穿孔和应力腐蚀断裂。
不锈钢的耐腐蚀性能一般随着铬含量的增加而提高, 当钢中含有足够铬时,会在钢的表面形成一层非常薄(5~10nm),但很致密的氧化膜(通称钝化膜),保护基体不再被氧化或腐蚀,不锈钢因此具有优良的耐蚀性能。
纯化膜不是固定不变的,而是处于动态平衡中:在氧化性环境中,钝化膜一直处于不断破坏又不断回复过程中,呈稳定状态。 在酸性、还原性环境中纯化膜可能遭受破坏而无法恢复,造成钢的腐蚀。油气井中的环境恰好是酸性、还原性环境,因此并不是所有不锈钢都能承受这种环境, 必须对制作录井钢丝的不锈钢有着严格的要求。