Hårdbindings- og indvendige belægningsløsninger til borerør

Borerøret er en af borestrengens mest anvendte og dyre onshore- og offshore-borekomponenter. Hver brønd udsætter den for ekstrem mekanisk belastning, slibende slid, ætsende væsker og højt drejningsmoment. Med tiden fører dette til erosion af værktøjssamlinger, slid på foringsrør, indvendig grubetæring og for tidlig rørfejl. To dokumenterede løsninger anvendes i vid udstrækning i olie- og gasindustrien for at imødegå disse udfordringer: Hårdforstærkning og Indvendig belægning. De kan forlænge borestrengens levetid og forbedre ydeevnen i krævende oliefeltmiljøer.

Hårdbinding på værktøjssamlinger

Hårdbinding er et slidstærkt svejselag, der påføres borerør og kraveforbindelser for at beskytte værktøjssamlingen og foringsrøret. Det placeres typisk som flere 2,5 cm brede svejsebånd på kasse- (og nogle gange stift-) enderne af boresamlinger - det hårde lag "ofrer" sig selv for slid, hvilket forlænger rørets levetid. Et centralt mål er kabinetvenlighed – mange moderne hårdbåndssvejsninger (f.eks. Arncos legeringer) er formuleret til at være glatte og bløde nok til at minimere slid på foringsrøret. Genpåføring er også afgørende: topprodukter er designet, så slidte bånd kan svejses over uden at skulle fjernes. Billedet nedenfor viser typisk hårdbåndssvejsning på samlinger på borerørsværktøjer.

Figur: Hårdbåndede borerørsværktøjssamlinger (svejsebånd omkring samlingen). Moderne hårdbåndssvejsning danner et stærkt lag med høj hårdhed (ofte >60 HRC), der beskytter både værktøjssamlingen og foringsrøret.

Hårdforstærkningsmaterialer

Hårdbåndslegeringer varierer i sammensætning. Klassiske blandinger (blød stålmatrix + wolframkarbid) gav stor slidstyrke på værktøjet, men høj slitage på huset. Nyere "hus-venlige" legeringer bruger nikkel, krom, titanium, niobium osv. for at opnå ~50-60 HRC med minimal afskalning og revnefri aflejringer. For eksempel, Arnco 350XT er en metalkernet legering med en hårdhed på >60 HRC, der er yderst hylstervenlig og revnefri. Arncos originale 100XT (og nyere 150XT) er meget hylstervenlige, revnefri wirer, der er konstrueret til minimalt slid på hylsteret. Dynalloys Ultrabånd (ikke vist) og Castolins OTW-12Ti (61,5 HRC) giver ekstrem holdbarhed og kan genbruges.

Mærker til hårdbinding

Internationale mærker

Internationale mærker som NOV (Tuboskop) tilbyder også fluxfyldte hårdbåndstråde. For eksempel TCS-Titanium er en krom-titaniumkarbidlegering med en hårdhed på ≥56 Rc og er fuldstændig revnefri og husvenlig. TCS‑8000 er en førsteklasses krom-nikkel-vanadiumlegering (>56 Rc), der er ultra-venlig overfor yderkapper og kan genbelægges gentagne gange. NOV's TK-*. NOV og Arnco tilbyder begge ikke-magnetiske tråde (f.eks. opfylder Arnco NonMagXT API 7-1 og bevarer høj hårdhed) til kraver på ikke-magnetiske borekraver.

Lokale mærker

Der findes også mindre eller regionale leverandører. Løsninger til hårdbinding (Postle Industries) fremstiller Duraband NC, en nikkelbaseret hårdbåndstråd (57-60 Rc), der er 100% revnefri, NS-1-kvalificeret og kan genopbygges. Deres Tuffband NC legering (~55 Rc) er ligeledes ikke-revnegivende og NS-1-godkendt. Disse er populære verden over på grund af deres nemme genpåføring. (Til sammenligning er almindelige wolframcarbidmatricer nu sjældne til rør på grund af skader på foringsrøret.) Kinesiske producenter er også kommet ind på markedet; for eksempel tilbyder Hilong (Kina) BoTn mærke hardband, selvom detaljerede specifikationer sjældent offentliggøres.

Tabellen nedenfor sammenligner de vigtigste hårdbåndsmaterialer til samlinger af borerør/kraver. Den omfatter hårdhed, slidvenlighed over for foringsrør, genpåføringsevne, surhedsklassificering, relevante specifikationer og typiske anvendelsesscenarier:

Produkt (Mærke)	Hårdhed (HRC)	Beklædning af kabinet	Genanvend	Sur service	Standarder/Certifikater	Typisk brug
Arnco 350XT	>60 HRC	Lav (Ni-baseret)	Ja	God (H₂S-resistent)	–	Slidstærke værktøjssamlinger; onshore/offshore
Arnco 300XT	~60 HRC (estimeret)	Lav (god)	Ja	Retfærdig	–	Ultraholdbar (bedste levetid)
Arnco 150XT	~55–58 HRC (estimeret)	Meget lav	Ja	Høj (H₂S)	–	Foringsrørsvenlig; brønde med høj sidebelastning
Arnco 100XT	~55–60 HRC (estimeret)	Meget lav	Ja	Retfærdig	–	Ældre legering, der er egnet til huse
Arnco NonMagXT	– (austenitisk)	Moderat	Ja	–	API 7‑1 (ikke-mag)	Værktøjssamlinger i rustfrit stål (ikke-mag-borekraver)
NOV TCS-Titanium	>56 Rc	Lav	Ja	godt	–	Højspændings-, foringsrørsvenlige rørsamlinger
NOV TCS‑8000	>56 Rc	Laveste	Ja	Fair (Ni-baseret)	–	Ekstrem beskyttelse af huset (rør og kraver)
NOV TCS-XL	– (Niobium)	Lav	Ja	godt	–	Høj slidstyrke, ofte anvendt oven på TCS-Ti
Hårdforstærkning Sol. Duraband NC	57–60 Rc	Lav	Ja	God (H₂S)	NS-1-certificeret	Rørsamlinger (verden over)
Hårdbåndsbehandling Sol. Tuffband NC	~55 Rc	Lav	Ja	godt	NS-1-certificeret	Rørsamlinger; bruges også som WC-matrix
Castolin OTW‑12Ti	~61,5 HRC	Lav	Ja	godt	–	Ekstrem slidstyrke, husvenlig
Castolin OTW‑10SS	~55–60 HRC (estimeret)	Moderat	Ja	Meget høj	–	Surt slid (rustfri hårdbåndslegering)
Svejselegeringer (NL)	~~60 HRC (estimeret)	Moderat	Ja	Retfærdig	–	Grundlæggende fluxfyldte hårdsvejsede tråde
Hilong BoTn (Kina)	Ukendt	Ukendt	Ja	?	–	Kinesisk hårdbånd (wolfram/Fe-type)

 Tabel: Hårdbåndsmaterialer til samlinger mellem borerør og kraveværktøj. "Slid på foringsrør" er kvalitativt (lavere jo bedre). "Genpåfør" = evnen til at svejse oven på det gamle lag. "Sur" angiver groft sagt H₂S-modstand. Certificering NS-1/7-1 vises, hvis relevant. Anvendelser forudsætter generel brug onshore/offshore (HPHT eller ekstrem surhed kræver ofte specialiserede legeringsversioner).

Central hårdbåndsning af stukket borerør til kraftig borerør

Tungt borerør (HWDP) har en central forstyrrelse (slidpude), der beskytter strengen mod bukning og aksiale kræfter. Ligesom kraver kan disse centrale forstærkninger hårdbåndes for ekstra levetid. Mange HWDP leveres med slidstærke legeringer, der allerede er påført forstærkningen. For eksempel bemærker en producent, at "HWDP's slidstyrkehårdbåndsbehandling er standard på værktøjssamlinger og central forstærkning... [med] Arnco 100XT" påført. De samme foringsrørsvenlige hårdbåndslegeringer, der anvendes på kraver (Arnco 100XT/150XT, Duraband NC osv.), påføres ofte på HWDP-forstærkninger efter behov. Spiralbåndsteknologi (kontinuerlig spiralformet hårdbåndsbehandling) er også tilgængelig til borerørslegemer med forlænget rækkevidde, men på HWDP er den konventionelle multibåndstilgang mest almindelig.

Figur: Hårdbåndsdannelse på central stukket borerør

Indvendige belægninger

Ud over udvendig hårdbelægning behandles mange borerørsstrenge med indvendige belægninger for at bekæmpe korrosion, afskalning og erosion fra borevæsker. Efter rørfremstilling sprøjtes et fast polymer- eller epoxylag (ofte en novolac-epoxy, PTFE/fluorpolymer eller keramisk polymer) på boringens inderside. Denne tynde foring forhindrer rust og grubetæring, reducerer friktion og forbedrer floweffektiviteten.

Belægninger er særligt almindelige i miljøer med høj korrosion (H₂S/CO₂ eller saltholdigt mudder) og højtryks-/injektionstjenester. For eksempel NOV'er Tube-Kote™ Indvendige plastbelægninger (f.eks. TK-34XT, TK-15XT) anvendes i vid udstrækning; NOV bemærker, at deres interne TK-belægninger "forhindrer korrosion, grubetæring og tilhørende træthed ... (hvilket) kan resultere i udvaskning og vridning". Drill Pipe International tilbyder et epoxysystem kaldet JSU-3 (grøn Novolac-epoxy), der tåler op til ~175 °C med cirkulation og påføres i en tykkelse på 20-50 mm (for korrosionsbeskyttelse, reduktion af skalaer og bedre hydraulik).

Figur: Stablede borerør med gul indvendig beskyttende belægning (Tube-Kote epoxy) på indersiden. Indvendige foringer forhindrer korrosion og opbygning af skalaer inde i røret.

Andre eksempler på indvendige belægninger inkluderer CeRam-Kote PCF, en keramisk polymerforing, der er klassificeret til ~200°F (egnet til H₂S/CO₂-brug), og fluorpolymerforinger (PFA/FEP) til glatte, non-stick-overflader. I nogle tilfælde bruges non-stick-belægninger som PTFE eller zink/nikkelbelægning til at reducere muddervedhæftning. Tabellen nedenfor opsummerer almindelige indvendige belægningstyper:

Belægningsprodukt	Type	Nøglefunktioner	Temp-vurdering	Typisk brug
NOV Tube-Kote TK	Epoxy/polymer	Fremragende korrosions- og slidbeskyttelse; forbedrer flowet	til ~350 °F (varierer)	Generelt borerør; produktions-/injektionsstrenge
JSU‑3 (DPI)	Novolac epoxy (ID)	Kraftig epoxy; op til ~350 °F med flow	≤350 °F (cirkulerende)	Borerørets ID-foring til korrosion og reduktion af skalaer
CeRam-Kote PCF	Keramisk polymer	Tyndfilms keramisk epoxy; meget kemisk resistent	til ~90 °C	Sure eller slibende brøndrør (H₂S/CO₂-beskyttelse)
FBE (fusionsbundet epoxy)	Epoxyharpiks	Tykfilmsbelægning til rørledninger; barriere mod CO₂/H₂S	til ~175 °C	Rørledning, nogle færdiggørelsesstrenge
PTFE/PFA (fluorpolymerer)	Fluorpolymer	Meget lav friktion og non-stick; kemisk inert	til ~400 °F	Ekstrem-HPHT borevæsker, brønde med tendens til skala
Nikkel/Ni-Al-belægning	Metalbelægning	Korrosionsbeskyttelse, glat boring	~500 °F (Ni)	Harddisk-slam, et miljø med aggressive væsker
Tørfilm (keramisk)	Keramisk mikrobelægning	Ultrahård overflade (f.eks. CeRam-Kote keramik)	Op til servicegrænserne	Udvidet rækkevidde, vandrette brønde
Ingen	–	Ubelagt borerør (standardstål)	–	Lavkorrosionsservice (f.eks. ferskvand)

 Tabel: Borerør Indvendige belægninger. Polymer-/epoxybelægninger (f.eks. NOV Tube-Kote, JSU-3) er almindelige til generel korrosions-/slidreduktion. Fluorpolymerer (PTFE/PFA) og keramiske foringer anvendes til specialkorrosions-/slidstyrke. Nikkelbaserede belægninger giver yderligere kemisk modstandsdygtighed, men er mindre almindelige på nye rør.

Praktisk vejledning

Når du vælger hårdbinding eller indvendig belægning, skal du overveje dine brøndforhold og rørledningskrav. Til brønde med høj temperatur, højt tryk eller sure brønde skal du vælge legeringer og foringer, der opfylder NACE-certificeringen (f.eks. sulfid-hårdbinding af spændingskvalitet eller NACE-godkendt epoxyharpiks). Til brønde med afvigende eller slibende egenskaber skal du prioritere de mest robuste legeringer. Sørg for, at byggepersonalet følger de korrekte driftsprocedurer (forvarmning, mellemlægning, langsom afkøling) for at undgå revner.

Endelig bør du samarbejde med velrenommerede leverandører – førende mærker leverer normalt offentlige data (såsom resultater af hårdheds- og slidtest af foringsrør) og teknisk support, hvilket kan bidrage til at opnå en ensartet og defektfri konstruktion. Men i betragtning af omkostningsfaktorer er nogle lokalt udviklede og dokumenterede mærker også gode valg. Den rigtige hårdbåndsbehandling og indvendige belægning kan forlænge borestrengens levetid betydeligt og reducere skader på foringsrøret og derved opnå et klart investeringsafkast i de faktiske boreoperationer.