Hvad er NACE MR0175/ISO 15156?

Hvad er NACE MR0175/ISO 15156?

/i /af

NACE MR0175/ISO 15156 er en globalt anerkendt standard, der giver retningslinjer for udvælgelse af materialer, der er resistente over for sulfid stress cracking (SSC) og andre former for hydrogen-induceret revnedannelse i miljøer, der indeholder hydrogensulfid (H₂S). Denne standard er afgørende for at sikre pålideligheden og sikkerheden af udstyr, der bruges i olie- og gasindustrien, især i sure servicemiljøer.

Kritiske aspekter af NACE MR0175/ISO 15156

  1. Omfang og formål:
    • Standarden omhandler udvælgelse af materialer til udstyr, der anvendes i olie- og gasproduktion, som er udsat for miljøer, der indeholder H₂S, som kan forårsage forskellige former for revner.
    • Det har til formål at forhindre materialefejl på grund af sulfidspænding, korrosion, brint-induceret revnedannelse og andre relaterede mekanismer.
  2. Materialevalg:
    • Denne vejledning giver retningslinjer for valg af egnede materialer, herunder kulstofstål, lavlegeret stål, rustfrit stål, nikkelbaserede legeringer og andre korrosionsbestandige legeringer.
    • Specificerer de miljømæssige forhold og stressniveauer, som hvert materiale kan modstå uden at opleve revner.
  3. Kvalifikation og test:
    • Dette papir beskriver de nødvendige testprocedurer for at kvalificere materialer til sur service, herunder laboratorietest, der simulerer de korrosive forhold, der findes i H₂S-miljøer.
    • Specificerer kriterierne for acceptabel ydeevne i disse test, hvilket sikrer, at materialer modstår revner under specificerede forhold.
  4. Design og fremstilling:
    • Indeholder anbefalinger til design og fremstilling af udstyr for at minimere risikoen for brint-induceret revnedannelse.
    • Understreger vigtigheden af fremstillingsprocesser, svejseteknikker og varmebehandlinger, der kan påvirke materialets modstandsdygtighed over for H₂S-induceret revnedannelse.
  5. Vedligeholdelse og overvågning:
    • Rådgiver om vedligeholdelsespraksis og overvågningsstrategier for at opdage og forhindre revner i drift.
    • Regelmæssige inspektioner og ikke-destruktive testmetoder anbefales for at sikre udstyrets løbende integritet.

Betydning i branchen

  • Sikkerhed: Sikrer sikker drift af udstyr i sure servicemiljøer ved at reducere risikoen for katastrofale fejl på grund af revner.
  • Pålidelighed: Forbedrer udstyrets pålidelighed og levetid, hvilket reducerer nedetid og vedligeholdelsesomkostninger.
  • Overholdelse: Hjælper virksomheder med at overholde lovmæssige krav og industristandarder og undgår juridiske og økonomiske konsekvenser.

NACE MR0175/ISO 15156 er opdelt i tre dele, der hver især fokuserer på forskellige aspekter af udvælgelse af materialer til brug i sure servicemiljøer. Her er en mere detaljeret opdeling:

Del 1: Generelle principper for udvælgelse af revnebestandige materialer

  • Omfang: Giver overordnede retningslinjer og principper for valg af materialer, der er modstandsdygtige over for revner i H₂S-holdige miljøer.
  • Indhold:
    • Definerer nøgletermer og begreber relateret til sure servicemiljøer og materialeforringelse.
    • Skitserer generelle kriterier for vurdering af materialers egnethed til sur service.
    • Beskriver vigtigheden af at tage hensyn til miljøfaktorer, materialeegenskaber og driftsforhold ved valg af materialer.
    • Giver en ramme for at udføre risikovurderinger og træffe informerede materialevalgsbeslutninger.

Del 2: Revnebestandigt kulstof og lavlegeret stål og brugen af støbejern

  • Omfang: Dette papir fokuserer på kravene og retningslinjerne for brug af kulstofstål, lavlegeret stål og støbejern i sure servicemiljøer.
  • Indhold:
    • Angiver de specifikke forhold, under hvilke disse materialer kan bruges sikkert.
    • Angiver de mekaniske egenskaber og kemiske sammensætninger, der kræves for, at disse materialer kan modstå sulfidspændingsrevner (SSC) og andre former for brint-induceret skade.
    • Giver retningslinjer for varmebehandling og fremstillingsprocesser, der kan øge disse materialers modstandsdygtighed over for revner.
    • Diskuterer nødvendigheden af korrekt materialeprøvning og kvalifikationsprocedurer for at sikre overholdelse af standarden.

Del 3: Revnebestandige CRA'er (korrosionsbestandige legeringer) og andre legeringer

  • Omfang: Omhandler korrosionsbestandige legeringer (CRA'er) og andre speciallegeringer i sure servicemiljøer.
  • Indhold:
    • Identificerer forskellige typer CRA'er, såsom rustfrit stål, nikkelbaserede legeringer og andre højtydende legeringer, og deres egnethed til sur service.
    • Specificerer de kemiske sammensætninger, mekaniske egenskaber og varmebehandlinger, der kræves for, at disse materialer kan modstå revner.
    • Giver retningslinjer for udvælgelse, test og kvalificerende CRA'er for at sikre deres ydeevne i H₂S-miljøer.
    • Dette papir diskuterer vigtigheden af at overveje både korrosionsbestandigheden og de mekaniske egenskaber af disse legeringer, når du vælger materialer til specifikke applikationer.

NACE MR0175/ISO 15156 er en omfattende standard, der hjælper med at sikre materialers sikker og effektiv brug i sure servicemiljøer. Hver del omhandler forskellige kategorier af materialer og giver detaljerede retningslinjer for deres valg, test og kvalifikation. Ved at følge disse retningslinjer kan virksomheder reducere risikoen for materialefejl og øge sikkerheden og pålideligheden af deres operationer i H₂S-holdige miljøer.

Brøndafslutning: Anvendelses- og installationssekvenser af OCTG i olie- og gasbrønde

/i /af

Indledning

Olie- og gasefterforskning og -produktion involverer komplekst udstyr og processer. Blandt disse er korrekt udvælgelse og brug af rørformede varer - borerør, borekraver, borekroner, foringsrør, rør, sugestænger og rørledninger - afgørende for effektiviteten og sikkerheden ved boreoperationer. Denne blog har til formål at give et detaljeret overblik over disse komponenter, deres størrelser og deres sekventielle brug i olie- og gasbrønde.

1. Størrelser på borerør, borekrave og bor

Borerør er rygraden i boreoperationen, der overfører kraft fra overfladen til boret, mens borevæsken cirkulerer. Almindelige størrelser inkluderer:

  • 3 1/2 tommer (88,9 mm)
  • 4 tommer (101,6 mm)
  • 4 1/2 tommer (114,3 mm)
  • 5 tommer (127 mm)
  • 5 1/2 tommer (139,7 mm)

Borekraver tilføj vægt til boret, og sørg for, at det trænger effektivt ind i klippen. Typiske størrelser er:

  • 3 1/8 tommer (79,4 mm)
  • 4 3/4 tommer (120,7 mm)
  • 6 1/4 tommer (158,8 mm)
  • 8 tommer (203,2 mm)

Borebits er designet til at knuse og skære gennem klippeformationer. Deres størrelser varierer betydeligt afhængigt af den nødvendige borehulsdiameter:

  • 3 7/8 tommer (98,4 mm) til 26 tommer (660,4 mm)

2. Foringsrør og slangestørrelser

Husrør stabiliserer boringen, forhindrer kollaps og isolerer forskellige geologiske formationer. Den installeres i etaper, hvor hver streng har en større diameter end den inde i den:

  • Overfladebeklædning: 13 3/8 tommer (339,7 mm) eller 16 tommer (406,4 mm)
  • Mellemhus: 9 5/8 tommer (244,5 mm) eller 10 3/4 tommer (273,1 mm)
  • Produktionshus: 7 tommer (177,8 mm) eller 5 1/2 tommer (139,7 mm)

Olieslange er indsat inde i huset for at transportere olie og gas til overfladen. Typiske rørstørrelser inkluderer:

  • 1.050 tommer (26,7 mm)
  • 1,315 tommer (33,4 mm)
  • 1.660 tommer (42,2 mm)
  • 1.900 tommer (48,3 mm)
  • 2 3/8 tommer (60,3 mm)
  • 2 7/8 tommer (73,0 mm)
  • 3 1/2 tommer (88,9 mm)
  • 4 tommer (101,6 mm)

3. Sugestang og slangestørrelser

Suge stænger forbinde overfladepumpeenheden til borehulspumpen, hvilket muliggør løftning af væsker fra brønden. De vælges baseret på slangestørrelsen:

  • Til 2 3/8 tommer rør: 5/8 tommer (15,9 mm), 3/4 tommer (19,1 mm) eller 7/8 tommer (22,2 mm)
  • Til 2 7/8 tommer slanger: 3/4 tommer (19,1 mm), 7/8 tommer (22,2 mm) eller 1 tomme (25,4 mm)

4. Line Pipe Størrelser

Linjerør transportere de producerede kulbrinter fra brøndhovedet til procesanlæg eller rørledninger. De er valgt ud fra produktionsvolumen:

  • Små felter: 2 tommer (60,3 mm), 4 tommer (114,3 mm)
  • Mellemstore felter: 6 tommer (168,3 mm), 8 tommer (219,1 mm)
  • Store felter: 10 tommer (273,1 mm), 12 tommer (323,9 mm), 16 tommer (406,4 mm)

Sekventiel brug af rør i olie- og gasbrønde

1. Borestadie

  • Boreoperationen begynder med borehoved bryde gennem de geologiske formationer.
  • Borerør overføre roterende kraft og borevæske til boret.
  • Borekraver føje vægt til bittet og sikre, at det trænger effektivt ind.

2. Casing Stage

  • Når en vis dybde er nået, a beklædning er installeret for at beskytte borehullet og isolere forskellige formationer.
  • Overflade-, mellem- og produktionsforingsstrenge køres sekventielt, efterhånden som boringen skrider frem.

3. Færdiggørelse og produktionsfase

  • Slange er installeret inde i produktionshuset for at lette strømmen af kulbrinter til overfladen.
  • Suge stænger bruges i brønde med kunstige løftesystemer, der forbinder borehulspumpen til overfladeenheden.

4. Overfladetransportfase

  • Linjerør transporterer olie og gas produceret fra brøndhovedet til procesanlæg eller hovedrørledninger.

Konklusion

At forstå disse rørformede varers roller, størrelser og sekventielle brug er afgørende for effektiv og sikker olie- og gasdrift. Korrekt valg og håndtering af borerør, borekraver, borekroner, foringsrør, slanger, sugestænger og rørledninger sikrer brøndens strukturelle integritet og optimerer produktionsydelsen.

Ved effektivt at integrere disse komponenter kan olie- og gasindustrien fortsætte med at opfylde verdens energibehov og samtidig opretholde høje standarder for sikkerhed og driftseffektivitet.

13Cr vs Super 13Cr: En sammenlignende analyse

/i /af

I olie- og gasindustriens udfordrende landskab er materialevalg afgørende for at sikre driftens levetid og effektivitet. Blandt det utal af tilgængelige materialer skiller 13Cr og Super 13Cr rustfrit stål sig ud for deres bemærkelsesværdige egenskaber og egnethed i krævende miljøer. Disse materialer har revolutioneret industrien og giver enestående modstandsdygtighed over for korrosion og robust mekanisk ydeevne. Lad os dykke ned i de unikke egenskaber og anvendelser af 13Cr og Super 13Cr rustfrit stål.

Forståelse af 13Cr rustfrit stål

13Cr rustfrit stål, en martensitisk legering indeholdende ca. 13% chrom, er blevet en fast bestanddel i olie- og gassektoren. Dens sammensætning omfatter typisk små mængder kulstof, mangan, silicium, fosfor, svovl og molybdæn, hvilket skaber en balance mellem ydeevne og omkostninger.

Kritiske egenskaber ved 13Cr:

  • Korrosionsbestandighed: 13Cr tilbyder prisværdig modstand mod korrosion, især i miljøer, der indeholder CO2. Dette gør den ideel til brug i borehulsrør og foringsrør, hvor eksponering for ætsende elementer forventes.
  • Mekanisk styrke: Med moderat mekanisk styrke giver 13Cr den nødvendige holdbarhed til forskellige applikationer.
  • Sejhed og hårdhed: Materialet udviser god sejhed og hårdhed, som er afgørende for at modstå de mekaniske belastninger, der opstår i bore- og ekstraktionsprocesserne.
  • Svejsbarhed: 13Cr er kendt for sin rimelig gode svejsbarhed, hvilket letter dens anvendelse i forskellige applikationer uden væsentlige komplikationer under fremstillingen.

Anvendelser i olie og gas: 13Cr rustfrit stål bruges i vid udstrækning til konstruktion af rør, kappe og andre komponenter, der er udsat for mildt korrosive miljøer. Dens afbalancerede egenskaber gør det til et pålideligt valg til at sikre integriteten og effektiviteten af olie- og gasdrift.

Introduktion Super 13Cr: Den forbedrede legering

Super 13Cr tager fordelene ved 13Cr et skridt videre ved at inkorporere yderligere legeringselementer som nikkel og molybdæn. Dette forbedrer egenskaberne, hvilket gør den velegnet til mere aggressive korrosive miljøer.

Kritiske egenskaber ved Super 13Cr:

  • Overlegen korrosionsbestandighed: Super 13Cr tilbyder forbedret korrosionsbestandighed sammenlignet med standard 13Cr, især i miljøer, der indeholder højere niveauer af CO2 og tilstedeværelsen af H2S. Dette gør det til et fremragende valg til mere udfordrende forhold.
  • Højere mekanisk styrke: Legeringen har højere mekanisk styrke, hvilket sikrer, at den kan modstå større belastninger og tryk.
  • Forbedret sejhed og hårdhed: Med bedre sejhed og hårdhed giver Super 13Cr forbedret holdbarhed og lang levetid i krævende applikationer.
  • Forbedret svejsbarhed: Super 13Crs forbedrede sammensætning resulterer i bedre svejsbarhed, hvilket letter brugen i komplekse fremstillingsprocesser.

Anvendelser i olie og gas: Super 13Cr er skræddersyet til brug i mere aggressive korrosive miljøer, såsom dem med højere niveauer af CO2 og tilstedeværelsen af H2S. Dens overlegne egenskaber er ideelle til borehulsrør, foringsrør og andre kritiske komponenter i udfordrende olie- og gasfelter.

Vælg den rigtige legering til dine behov

Valget mellem 13Cr og Super 13Cr rustfrit stål afhænger i sidste ende af din olie- og gasdrifts specifikke miljøforhold og ydeevnekrav. Mens 13Cr giver en omkostningseffektiv løsning med god korrosionsbestandighed og mekaniske egenskaber, tilbyder Super 13Cr forbedret ydeevne til mere krævende miljøer.

Nøgleovervejelser:

  • Miljøbetingelser: Vurder CO2, H2S og andre ætsende elementer i driftsmiljøet.
  • Ydelseskrav: Bestem den nødvendige mekaniske styrke, sejhed og hårdhed til den specifikke anvendelse.
  • Omkostninger vs. fordele: Afvej materialets omkostninger mod fordelene ved forbedrede egenskaber og længere levetid.

Konklusion

I den stadigt udviklende olie- og gasindustri er valg af materialer som 13Cr og Super 13Cr rustfrit stål afgørende for at sikre driftens pålidelighed, effektivitet og sikkerhed. At forstå de unikke egenskaber og anvendelser af disse legeringer giver branchefolk mulighed for at træffe informerede beslutninger, hvilket i sidste ende bidrager til succes og bæredygtighed af deres projekter. Uanset om det er den afbalancerede ydeevne af 13Cr eller de overlegne egenskaber ved Super 13Cr, fortsætter disse materialer med at spille en central rolle i at fremme olie- og gassektorens muligheder.

Oil Country Tubular Goods (OCTG)

/i /af

Olieland rørformede varer (OCTG) er en familie af sømløse valsede produkter bestående af borerør, foringsrør og rør udsat for belastningsforhold i henhold til deres specifikke anvendelse. (se figur 1 for et skematisk billede af en dyb brønd):

Det Borerør er et tungt sømløst rør, der roterer boret og cirkulerer borevæske. Rørsegmenter på 9 m (30 fod) er koblet sammen med værktøjssamlinger. Borerøret udsættes samtidigt for højt drejningsmoment ved boring, aksial spænding ved sin egenvægt og indre tryk ved udrensning af borevæske. Derudover kan vekslende bøjningsbelastninger på grund af ikke-lodrette eller afbøjede boringer overlejres på disse grundlæggende belastningsmønstre.
Foringsrør forer borehullet. Det er udsat for aksial spænding fra sin egenvægt, indre tryk fra væskeudrensning og eksternt tryk fra omgivende klippeformationer. Den pumpede olie- eller gasemulsion udsætter især huset for aksial spænding og indre tryk.
Rør er et rør, hvorigennem olie eller gas transporteres fra brøndboringen. Rørsegmenter er generelt omkring 9 m lange og har en gevindforbindelse i hver ende.

Korrosionsbestandighed under sure driftsforhold er en afgørende OCTG-egenskab, især for foringsrør og rør.

Typiske OCTG-fremstillingsprocesser omfatter (alle dimensionsområder er omtrentlige)

Kontinuerlig dornrulning og skubbebænk-processer til størrelser mellem 21 og 178 mm OD.
Stikmøllevalsning til størrelser mellem 140 og 406 mm OD.
Cross-roll piercing og pilger rolling til størrelser mellem 250 og 660 mm OD.
Disse processer tillader typisk ikke den termomekaniske bearbejdning, der er sædvanlig for de strimmel- og pladeprodukter, der anvendes til det svejste rør. Derfor skal højstyrke sømløse rør fremstilles ved at øge legeringsindholdet i kombination med en passende varmebehandling, såsom quench og temperering.

Figur 1. Skematisk over en dybt blomstrende færdiggørelse

At opfylde de grundlæggende krav til en fuldt martensitisk mikrostruktur, selv ved store rørvægstykkelser, kræver god hærdbarhed. Cr og Mn er de vigtigste legeringselementer, der giver god hærdbarhed i konventionelt varmebehandleligt stål. Kravet om god modstand mod sulfidspændingsrevner (SSC) begrænser deres anvendelse. Mn har en tendens til at adskille sig under kontinuerlig støbning og kan danne store MnS indeslutninger, der reducerer hydrogen-induceret revnedannelse (HIC) modstand. Højere niveauer af Cr kan føre til dannelsen af Cr7C3-udfældninger med grov pladeformet morfologi, som fungerer som brintopsamlere og revneinitiatorer. Legering med molybdæn kan overvinde begrænsningerne ved Mn- og Cr-legering. Mo er en meget stærkere hærder end Mn og Cr, så den kan hurtigt genvinde effekten af en reduceret mængde af disse elementer.

Traditionelt var OCTG-kvaliteter kul-manganstål (op til 55-ksi-styrkeniveauet) eller Mo-holdige kvaliteter op til 0,4% Mo. I de senere år har dyb brøndboring og reservoirer indeholdende forurenende stoffer, der forårsager korrosive angreb, skabt en stærk efterspørgsel til materialer med højere styrke, der er modstandsdygtige over for brintskørhed og SCC. Højt hærdet martensit er den struktur, der er mest modstandsdygtig over for SSC ved højere styrkeniveauer, og 0,75% Mo-koncentration giver den optimale kombination af flydestyrke og SSC-modstand.

Noget du behøver at vide: Flangefladefinish

/i /af

Det ASME B16.5 kode kræver, at flangefladen (forhøjet flade og flad flade) har en specifik ruhed for at sikre, at denne overflade er kompatibel med pakningen og giver en tætning af høj kvalitet.

En takket finish, enten koncentrisk eller spiral, er påkrævet med 30 til 55 riller pr. tomme og en resulterende ruhed mellem 125 og 500 mikrotommer. Dette gør det muligt at stille forskellige kvaliteter af overfladefinish til rådighed af flangeproducenter til pakningskontaktfladen på metalflanger.

Flangefladefinish

Takket finish

Lagerfinish
Den mest udbredte af enhver flange overfladefinish, fordi praktisk talt er velegnet til alle almindelige serviceforhold. Under kompression vil den bløde flade fra en pakning indlejres i denne finish, hvilket hjælper med at skabe en tætning, og der genereres et højt niveau af friktion mellem de sammenpassende overflader.

Finishen til disse flanger er genereret af et 1,6 mm radius rundnæset værktøj ved en fremføringshastighed på 0,8 mm pr. omdrejning op til 12 tommer. For størrelser 14 tommer og større er finishen lavet med et 3,2 mm værktøj med rund næse ved en fremføring på 1,2 mm pr. omdrejning.

Flangefladefinish - LagerfinishFlangefladefinish - Lagerfinish

Spiral takket
Dette er også en kontinuert eller fonografisk spiralrille, men den adskiller sig fra stamfinishen ved, at rillen typisk er genereret ved hjælp af et 90°-værktøj, som skaber en "V"-geometri med 45° vinklet savtakning.

Flangefladefinish - Spiral takket

Koncentrisk takket
Som navnet antyder, består denne finish af koncentriske riller. Der bruges et 90° værktøj, og takkerne er fordelt jævnt over ansigtet.

Flangefladefinish - koncentrisk takket

Glat finish
Denne finish viser ingen visuelt synlige værktøjsmarkeringer. Disse finish bruges typisk til pakninger med metalbelægninger, såsom dobbeltkappe, fladt stål og korrugeret metal. De glatte overflader passer sammen for at skabe en forsegling og afhænger af fladheden af de modstående flader for at opnå en forsegling. Dette opnås typisk ved at have pakningens kontaktflade dannet af en kontinuerlig (nogle gange kaldet fonografisk) spiralrille genereret af et 0,8 mm radius rundnæset værktøj med en fremføringshastighed på 0,3 mm pr. omdrejning med en dybde på 0,05 mm. Dette vil resultere i en ruhed mellem Ra 3,2 og 6,3 mikrometer (125 – 250 mikrotommer).

Flangefladefinish - Glat finish

GLAD AFSLUTNING

Er den velegnet til spiralpakninger og ikke-metalliske pakninger? Til hvilken slags applikation er denne type?

Flanger med glat finish er mere almindelige for lavtryks- og/eller rørledninger med stor diameter og er primært beregnet til brug med massive metal- eller spiralviklede pakninger.

Glatte finish findes normalt på maskineri eller andre flangesamlinger end rørflanger. Når du arbejder med en glat finish, er det vigtigt at overveje at bruge en tyndere pakning for at mindske virkningerne af krybning og kold flow. Det skal dog bemærkes, at både en tyndere pakning og den glatte finish i sig selv kræver en højere trykkraft (dvs. boltmoment) for at opnå tætningen.

Bearbejdning af pakningsflader på flanger til en glat finish på Ra = 3,2 – 6,3 mikrometer (= 125 – 250 mikrotommer AARH)

AARH står for Arithmetic Average Roughness Height. Det bruges til at måle ruheden (snarere glathed) af overflader. 125 AARH betyder, at 125 mikrotommer vil være den gennemsnitlige højde af overfladens op- og nedture.

63 AARH er specificeret for ringtypesamlinger.

125-250 AARH (det kaldes glat finish) er specificeret for spiralviklede pakninger.

250-500 AARH (det kaldes lagerfinish) er specificeret for bløde pakninger som ikke-asbest, grafitplader, elastomerer osv. Hvis vi bruger en glat finish til bløde pakninger vil der ikke opstå nok "bideeffekt" og dermed samlingen kan udvikle en lækage.

Nogle gange omtales AARH også som Ra, som står for Roughness Average og betyder det samme.