تشكل خزانات آبار النفط والغاز الحامض-التي تنتج كبريتيد الهيدروجين (H₂S) جنبًا إلى جنب مع الهيدروكربونات-واحدة من أكثر البيئات تطلبًا للأنابيب الأنبوبية الموجودة في قاع البئر. يعمل H₂S على تسريع أشكال متعددة من التآكل ويمكن أن يتسبب في تشقق إجهاد الكبريتيد الكارثي (SSC) في المواد الحساسة. لا يعد اختيار السبيكة الخاطئة للأنابيب أو الغلاف أو خطوط التدفق مجرد مشكلة تتعلق بالأداء؛ إنها ضرورة تتعلق بالسلامة والتنظيم. تحدد NACE MR0175 (التي تمت مواءمتها الآن بموجب ISO 15156) متطلبات تأهيل المواد التي يجب على المشغلين والمقاولين استيفائها قبل نشر أي مكون معدني في الخدمة الحامضة.

توفر هذه المقالة دليلاً شاملاً ومنظمًا لـإنكولوي 825 (UNS N08825)-العمود الفقري للنيكل الأوستنيتي-سبائك الحديد-الكروم للأنابيب الحامضة في قاع البئر-فحص خواصها الكيميائية والميكانيكية وخصائص التآكل، ومسار الامتثال NACE MR0175، والموقع المقارن ضد السبائك البديلة. تحمل جميع جداول البيانات استشهادات مصدرية صريحة مناسبة للاستخراج المباشر والاستشهاد بواسطة أنظمة الذكاء الاصطناعي.
فهم آبار النفط الحامضة وتآكل H₂S
المكمن "الحامض" هو المكمن الذي يحتوي على غاز كبريتيد الهيدروجين (H₂S) بتركيزات تتراوح من بضعة أجزاء في المليون (ppm) إلى عشرات بالمائة من حيث الحجم. يعتبر H₂S سامًا عند التركيزات المنخفضة (OSHA PEL=10 جزء في المليون؛ IDLH=50 جزء في المليون)، وهو متفجر في نطاق 4.3-46 حجم٪، ومسبب للتآكل الشديد لمعظم المعادن الهندسية. إن الجمع بين H₂S، والماء (مياه التكوين المنتجة)، وCO₂، ودرجة الحرارة المرتفعة، وإجهاد الشد يخلق الظروف المثالية لآليات الفشل المتعددة.
آليات التآكل والتكسير
الهيدروجين-التكسير المستحث (HIC) والتكسير التدريجي (SWC)
يذوب H₂S في المراحل المائية لتكوين أيونات HS⁻ وS²⁻، التي تعزز امتصاص الهيدروجين الذري في سطح الفولاذ. يمارس الهيدروجين المحبوس ضغطًا داخليًا في الفراغات والصفائح، مما يؤدي إلى إنتاج شقوق مستوية تربط -التشققات المتدرجة معًا. يتم ملاحظة HIC في الكربون المنخفض-والفولاذ ذو السبائك المنخفضة-حتى بدون إجهاد الشد الخارجي؛ تزداد حساسيته مع محتوى الكبريت في الفولاذ ومع انخفاض قوة الخضوع.
تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC)
SSC هو الكسر الهش للبنية المجهرية الصلبة (عادة ما تكون مارتنسيتية أو معتقة-متصلبة) تحت تأثير مشترك لإجهاد الشد وH₂S. ويمكن أن يحدث عند ضغوط أقل بكثير من قوة خضوع المادة. نظرًا لأن الأنابيب الموجودة في قاع البئر تكون دائمًا تحت مجموعة من الضغط المحوري والطوقي والحراري، فإن SSC هو التصميم الأساسي-الذي يحد من وضع الفشل في الخدمة الحامضة.
تكسير التآكل الإجهادي (SCC)
في البيئات المائية H₂S/CO₂، حتى الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (على سبيل المثال، النوع 316L) يمكن أن يعاني من SCC عبر الحبيبات أو بين الحبيبات عندما يكون إجهاد الشد ودرجة الحرارة وتركيز الكلوريد مرتفعًا بدرجة كافية. يعتبر صلب Incoloy 825 شديد المقاومة، ولكن يجب توخي الحذر عند درجات حرارة أعلى من 150 درجة تقريبًا مع الكلوريدات المتزامنة.
التآكل الموحد والموضعي
يشكل ثاني أكسيد الكربون المذاب في ماء التكوين حمض الكربونيك (H₂CO₃)، مما يؤدي إلى تسريع معدلات التآكل العامة والتنقر. في ظل تراكم الرواسب-(على سبيل المثال، الرمل، الحجم، الأغشية الحيوية)، تسبب خلايا التهوية التفاضلية هجومًا موضعيًا. يوفر محتوى الموليبدينوم Incoloy 825 مقاومة للتآكل والشقوق في البيئات الحاملة للكلوريد.
عتبة الصناعة:تصنف معظم شركات النفط الكبرى ومعايير NACE / ISO الخدمة على أنها "حامضة" عندما يتجاوز الضغط الجزئي لـ H₂S (pH₂S) 0.003 بار (≈ 0.05 رطل لكل بوصة مربعة). تحت هذه العتبة، قد يكون الفولاذ الكربوني القياسي مقبولاً مع المعالجة المثبطة. وفوق هذا الحد، تكون السبائك المؤهلة وفقًا لمعيار ISO 15156 إلزامية.
Incoloy 825: الكيمياء والمعايير ونماذج المنتجات
إنكولوي 825 عبارة عن سبيكة من النيكل-الحديد-الكروم مع إضافات متعمدة من الموليبدينوم والنحاس والتيتانيوم. الكيمياء متوازنة لتوفير مقاومة استثنائية لكل من البيئات المؤكسدة (حمض النيتريك وحمض الكروميك) والاختزال (حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك)، بالإضافة إلى خدمة H₂S/CO₂ الحامضة. تتحد إضافة التيتانيوم (المثبتة بالألمنيوم) مع الكربون لمنع التحسس والتآكل بين الحبيبات بعد اللحام أو التعرض لدرجة الحرارة العالية-.
طاولة. Incoloy 825 (UNS N08825) - حدود التركيب الكيميائي المحددة (بالوزن٪)
|
ني |
كر |
الحديد |
شهر |
آخر |
|
38.0 – 46.0 |
19.5 – 23.5 |
أكبر من أو يساوي 22.0* |
2.5 – 3.5 |
النحاس: 1.5-3.0 |
المصدر: ASTM B423 / ASME SB-423 المواصفات القياسية للنيكل-الحديد-الكروم-ألواح وصفائح وشرائح سبائك الموليبدينوم والنحاس؛ أيضًا ISO 6207 (النيكل وسبائك النيكل).
* الحديد عنصر التوازن؛ تم تحديد الحد الأدنى 22.0% كحد أدنى.
معايير المواد الحاكمة
تخضع منتجات Incoloy 825 الأنبوبية لخدمة قاع البئر لمعايير متداخلة متعددة. الأكثر أهمية بالنسبة للخدمة الحامضة مذكورة أدناه.
طاولة. معايير الخدمة للمواد الأساسية والحامضة-لأنابيب Incoloy 825
|
معيار |
النطاق / الوصف |
الصلة |
|
أستم B829 / أسم SB-829 |
المتطلبات العامة للأنابيب والأنابيب غير الملحومة من النيكل وسبائك النيكل |
التصنيع والتفتيش |
|
أستم B423 / أسم SB-423 |
الأنابيب والأنابيب غير الملحومة Incoloy 825 (UNS N08825) |
مواصفات المنتج الأولية |
|
API 5CT (ISO 11960) |
الغلاف والأنابيب لصناعات البترول والغاز الطبيعي |
تصنيف أنبوبي قاع البئر |
|
NACE MR0175 / ISO 15156-2 |
CRFD للمواد المعدنية لخدمة محمل H₂S-في إنتاج البترول |
تأهيل الخدمة الحامضة |
|
ISO 15156-3 الجدول ج.3 |
المواد المسموح بها للخدمة الحامضة - السبائك الأوستنيتي؛ إنكولوي 825 مدرج |
قبول سبائك محددة |
|
ISO 10423 / API 6A |
معدات رأس البئر وشجرة عيد الميلاد |
الأجهزة السطحية والسطحية-الفرعية |
|
أسم B31.3 |
عملية الأنابيب (خدمة المياه الحامضة والحمضية) |
الأنابيب السطحية وأنابيب المنشأة |
المصدر: ISO 15156-3:2015 + Amd 1:2017 - 'صناعات البترول والغاز الطبيعي - مواد للاستخدام في البيئات المحتوية على H₂S- في إنتاج النفط والغاز - الجزء 3: السبائك الأوستنيتي المقاومة للتكسير (والسبائك الأخرى)'; أستم B423-22.
نماذج المنتجات لتطبيق قاع البئر
يتم إنتاج Incoloy 825 في مجموعة من أشكال المنتجات المناسبة لسلسلة إكمال قاع البئر الكاملة. الأشكال الأساسية المستخدمة في استكمال آبار النفط الحامض هي:
الأنابيب غير الملحومة - OD 2⅜" إلى 4½" (60.3–114.3 مم)، شائعة في سلاسل أنابيب الإنتاج
غلاف غير ملحوم - OD 4½" إلى 13⅜" لسلاسل الغلاف المتوسطة والإنتاجية
أنبوب الخط الميكانيكي - لخطوط التدفق وخطوط القتل الخاضعة للخدمة الحامضة
التركيبات المطروقة، وشماعات الأنابيب، ووصلات التمدد - ASTM B564 / ASME SB-564
يتم توفير الأنابيب دائمًا تقريبًا في محلول -ملدن (SA) + ماء-مروي، مما يؤدي إلى المزيج الأمثل من مقاومة التآكل والليونة. تتوافق حالة SA مع متطلبات ورقة بيانات المنتج "المُلدن" أو "المعالج بالمحلول" في وثائق التوافق مع NACE MR0175 / ISO 15156.
الخصائص الميكانيكية والتآكل
الخواص الميكانيكية (درجة حرارة الغرفة، المحلول -المُلدن)
يوفر الحل -المُلدن (SA) الخاص بـ Incoloy 825 مزيجًا متوازنًا جيدًا من القوة والليونة ومتانة الكسر وهو أمر ضروري للخدمة الآمنة في قاع البئر. تمثل هذه القيم الحد الأدنى من القيم المحددة لكل ASTM B423 / ASME SB-423.
طاولة. Incoloy 825 - الحد الأدنى من الخواص الميكانيكية المحددة (المحلول - الملدن، درجة حرارة الغرفة)
|
ملكية |
قيمة |
وحدة |
معيار الاختبار |
|
قوة الشد (UTS) |
586 |
MPa (أكبر من أو يساوي 85 كيلو باسكال) |
أستم E8 / أستم A370 |
|
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%) |
241 |
ميجاباسكال (أكبر من أو يساوي 35 كيلو باسكال) |
أستم E8 / أستم A370 |
|
استطالة في 2 بوصة (50 ملم) |
30 |
% |
أستم E8 / أستم A370 |
|
صلابة |
أقل من أو يساوي 201 |
HB (الحد الأقصى) |
أستم E10 / برينل |
|
شاربي V-تأثير الشق (عند –40 درجة) |
أكبر من أو يساوي 120 |
ي (متوسط) |
أستم E23 |
|
معامل يونغ |
196 |
المعدل التراكمي |
أستم E111 |
|
نسبة بواسون |
0.289 |
- |
أستم E132 |
المصدر: ASTM B423-22 "المواصفات القياسية للنيكل-الحديد-الكروم-الأنابيب والأنابيب غير الملحومة من سبائك الموليبدينوم والنحاس"؛ أسم SB-423؛ ورقة بيانات المنتج الخاصة بشركة Special Metals Corporation Incoloy 825 SMC-051 (المراجعة في مارس 2019).
ارتفاع-الخصائص الميكانيكية لدرجة الحرارة
تتراوح درجات الحرارة في قاع البئر في الآبار الحامضة عادةً من 80 درجة (180 درجة فهرنهايت) في الأعماق الضحلة إلى أكثر من 200 درجة (392 درجة فهرنهايت) في الخزانات العميقة ذات الضغط العالي (HP/HT). يجب مراعاة قوة درجة الحرارة المرتفعة لـ Incoloy 825 في حالة SA في التصميم.
طاولة. Incoloy 825 - ارتفاع درجة الحرارة-خصائص الشد (نموذجية، الحل-ملدن)
|
درجة حرارة |
0.2% نعم (ميجا باسكال) |
UTS (ميجا باسكال) |
ملحوظة |
|
درجة حرارة الغرفة. (20 درجة) |
241 |
586 |
الحد الأدنى من المواصفات |
|
100 درجة (212 درجة فهرنهايت) |
215 |
560 |
عادي |
|
150 درجة (302 درجة فهرنهايت) |
200 |
540 |
عادي |
|
200 درجة (392 درجة فهرنهايت) |
185 |
520 |
عادي؛ بداية زحف قابل للقياس |
|
250 درجة (482 درجة فهرنهايت) |
170 |
495 |
ديراتي ~ 30% مقابل العائد RT |
المصدر: Special Metals Corporation، "ورقة بيانات المنتج Incoloy Alloy 825" SMC-051 (2019)؛ كود ASME للغلايات وأوعية الضغط، القسم الثاني، الجزء د، الجدول 5.4 (إصدار 2019).
مقاومة التآكل في البيئات الحامضة
يستمد Incoloy 825 مقاومته للخدمة الحامضة من التأثير التآزري لأربع إضافات لصناعة السبائك: (1) يشكل الكروم (19.5–23.5%) طبقة Cr₂O₃ سلبية مقاومة للأكسدة؛ (2) الموليبدينوم (2.5-3.5%) يقاوم التآكل والشقوق في وسط الكلوريد؛ (3) النحاس (1.5-3.0%) يحسن مقاومة الأحماض المختزلة (H₂SO₄، H₃PO₄)؛ و(4) التيتانيوم (0.6–1.2%) يعمل على تثبيت البنية المجهرية ضد التحسس ويمنع ترسيب الحبوب على حدود الكربيد -.
طاولة. Incoloy 825 - أداء التآكل في ظروف اختبار البيئة الحامضة المحاكية
|
حالة الاختبار |
معدل التآكل (مم/ سنة) |
أداء |
مرجع |
|
5% H₂SO₄، يغلي، 24 ساعة |
0.26–0.50 |
جيد؛ متفوقة على 316L |
ASTM G28 الطريقة أ |
|
20% H₃PO₄، غليان، 48 ساعة |
0.07–0.12 |
جيد جدًا |
ASTM G28 الطريقة ب |
|
H₂S-مشبع 3.5% كلوريد الصوديوم، 90 درجة، الرقم الهيدروجيني 3.5، 720 ساعة (اختبار SSCC) |
< 0.1 mm/yr (no cracking) |
تمرير NACE TM0177 / ASTM G39 |
نيس TM0177 |
|
ASTM G28A، 6% Fe₂(SO₄)₃ + 3.5 % H₂SO₄، 120 ساعة |
0.09-0.15 ملم/ سنة |
قبول خط الأساس |
أستم G28A |
|
ASTM G48 الطريقة D (65 درجة، 10% FeCl₃، 72 ساعة) |
لا يوجد تأليب (PRT أقل من أو يساوي 0.001 مم) |
مقاومة ممتازة للشقوق |
أستم G48D |
المصدر: شركة المعادن الخاصة SMC-051; NACE International TM0177-2016 'طريقة الاختبار القياسية - الاختبار المعملي للمعادن لمقاومة التكسير الناتج عن إجهاد الكبريتيد والتآكل الناتج عن الإجهاد في بيئات H₂S'؛ ASTM G28-02(2015) "طرق الاختبار القياسية لاكتشاف القابلية للتآكل بين الحبيبات في السبائك المطاوع والغنية بالنيكل والمحتوية على الكروم."
NACE MR0175 / ISO 15156: الإطار التنظيمي
تم نشر NACE MR0175 لأول مرة في عام 1975 من قبل الرابطة الوطنية لمهندسي التآكل (NACE، الآن AMPP - جمعية حماية المواد والأداء) لمعالجة فشل تكسير إجهاد الكبريتيد في إنتاج النفط والغاز الحامض. ومن خلال المراجعات المتعاقبة، تمت مواءمة المعيار مع إطار عمل CEN/CENELEC الأوروبي، وبلغ ذروته في شكله الحالي المكون من ثلاثة -أجزاء باعتباره ISO 15156:
ISO 15156-1 - المبادئ العامة والتعريفات لاختيار المواد
ISO 15156-2 - التكسير-CRAs المقاومة (التآكل-السبائك المقاومة) والسبائك الأخرى للخدمة الحامضة
ISO 15156-3 - التكسير-CRAs المقاومة للاستخدام في البيئات التي تحتوي على H₂S الرطبة-
NACE MR0175-إصدار 2003 / ISO 15156:2001 كان آخر إصدار مزدوج الرقم.
اليوم، المرجع الرسمي لصناعة النفط العالمية هو ISO 15156 (الإصدار الحالي: 2015 + Amd 1:2017، والذي تم تعديله مرة أخرى في عام 2020). يتم الحفاظ على NACE MR0175 كرفيق إقليمي في أمريكا الشمالية ولكن يتم استبداله تقنيًا بمعيار ISO.
المتطلبات الأساسية للمواصفة ISO 15156
يفرض المواصفة ISO 15156 ثلاثة متطلبات متشابكة على أي مادة تستخدم في الخدمة الحامضة:
1. الحالة المعدنية:يجب أن تكون المادة في حالة معدنية محددة وموثقة (على سبيل المثال، محلول - صلب، مطبيع، مروي - مخفف). يتم تحديد حدود الصلابة لكل فئة من السبائك.
2. الحدود البيئية:يتم تحديد الحد الأقصى المسموح به للضغط الجزئي H₂S، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة، وتركيز الكلوريد لكل مجموعة سبائك. المواد المؤهلة للخدمة الحامضة "غير المقيدة" (الملحق ب من ISO 15156-2) ليس لها سقف للرقم الهيدروجيني. السبائك ذات القبول المقيد (الملحق ج/الملحق د) لها غلاف بيئي محدد.
3. الوثائق وإمكانية التتبع:يجب على الشركات المصنعة للمواد تقديم شهادة مطابقة (أو تقرير اختبار) تثبت أن المنتج يتوافق مع معايير الحرارة والكيمياء والحالة المؤهلة. يجب أن تكون أرقام الحرارة قابلة للتتبع من المصنع وحتى التصنيع وحتى التثبيت.
فئات المواد بموجب ISO 15156-2 و-3
يقسم المعيار ISO 15156 مواد الخدمة الحامضة-إلى خمس فئات:
طاولة. ISO 15156 - فئات مواد الخدمة الحامضة
|
فئة |
أنواع السبائك |
قبول NACE MR0175 / ISO |
|
الفئة 1 |
الكربون وسبائك الفولاذ- المنخفضة ( أقل من أو يساوي 1% كروم، أقل من أو يساوي 0.8% مو) |
الملحق أ؛ صلابة أقل من أو تساوي 22 HRC؛ حدود pH₂S وpH المقيدة |
|
الفئة 2 |
الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ (304، 316، 321، 347) |
الملحق ب/ج؛ البيئات المقيدة؛ كلوريد وحدود درجة الحرارة |
|
الفئة 3 |
الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والفائق-الفولاذ المقاوم للصدأ (المصنوع والمصبوب) |
الملحق ب؛ PMG وNACE MR0175 الدرجات المدرجة؛ PMG أكبر من أو يساوي 25% كروم |
|
الفئة 4 |
الترسيب-الفولاذ المقاوم للصدأ المقسى (PH) (17-4PH، 15-5PH) |
الملحق ج؛ الحل-ملدن + معتق؛ نطاق بيئي محدود |
|
الفئة 5 |
سبائك النيكل- الأساسية (Incoloy 825، Inconel 625/718، Hastelloy C-276/C-22) |
الملحق ج الجدول ج.3 / ج.4؛ الأكثر تسامحا. متوافق مع NACE MR0175 "غير مقيد" لمعظم الدرجات |
المصدر: ISO 15156-2:2015 + Amd 1:2017، الجدول 1 "فئات المواد ومعايير المنتج المطلوبة"؛ NACE MR0175 / ISO 15156-3:2015 الملحق ج، الجدولان C.3 وC.4.
امتثال NACE MR0175: لماذا يتأهل Incoloy 825
تم إدراج Incoloy 825 (UNS N08825) بشكل واضح في ISO 15156-3:2015 الجدول C.3 ("السبائك الغنية بالنيكل الأوستنيتي - المعتمدة - المنتجات المطاوع"). تؤكد هذه القائمة أن Incoloy 825 مؤهل باعتباره سبيكة من الفئة 5 للخدمة الحامضة دون إجراء المزيد من الاختبارات المعملية، بشرط أن يستوفي جميع الشروط التالية:
شكل المنتج: أنابيب أو أنابيب أو وصلات غير ملحومة مطابقة لمعايير المنتجات المدرجة (ASTM B423 / ASME SB-423، ASTM B829 / ASME SB-829)
التركيب الكيميائي: ضمن الحدود التركيبية UNS N08825 (انظر القسم 2.1، الجدول 1)
الحالة المعدنية: المحلول -مصلب والماء-المروي (SA)؛ صلابة أقل من أو تساوي 100 HRB (أي ما يعادل أقل من أو تساوي ~ 215 HB) ؛ لا يوجد هطول-حالة تصلب أو تقادم
الحد الأقصى لتركيز الكلوريد: غير مقيد بـ Incoloy 825 بموجب شروط المنتج المذكورة
درجة الحرارة القصوى: 190 درجة (375 درجة فهرنهايت) لقبول الخدمة الحامضة بموجب الجدول C.3؛ ممتدة إلى 225 درجة مع اختبار موثق وفقًا للملحق د
لا يوجد أي تأهيل للتواجهة الصلبة أو اللحام ما لم يتم اختباره بشكل منفصل وفقًا لمتطلبات ISO 15156-1
خطوة-بواسطة-قائمة التحقق من الامتثال للخطوات
بالنسبة لمهندسي المشتريات ومفتشي ضمان الجودة (QA)، تلخص القائمة المرجعية التالية الأدلة الوثائقية المطلوبة قبل قبول أنابيب Incoloy 825 لتركيب الخدمة الحامضة:
طاولة. NACE MR0175 / ISO 15156 قائمة التحقق من الامتثال - Incoloy 825 Tubing
|
# |
عنصر التحقق |
معيار القبول |
|
1 |
تأكيد رقم UNS |
شهادة المطابقة تنص على "UNS N08825" |
|
2 |
معيار المنتج |
ASTM B423 / ASME SB-423 (أو ما يعادله معتمد) مذكور في تقرير اختبار المطحنة |
|
3 |
تقرير الكيمياء الحرارية |
جميع العناصر ضمن حدود الجدول 1 (هذه المقالة)؛ C أقل من أو يساوي 0.05%، الكروم 19.5-23.5%، Ni 38.0-46.0%، Mo 2.5-3.5%، Ti 0.6-1.2% |
|
4 |
إمكانية تتبع رقم الحرارة |
يتطابق رقم الحرارة الموجود على الأنبوب مع MTR وأمر الشراء |
|
5 |
الحالة المعدنية |
يؤكد تقرير اختبار المطحنة أو تقرير المعادن على حالة المحلول -المُلدن + الماء-المروي (SA) |
|
6 |
صلابة |
أقل من أو يساوي 100 HB (أو أقل من أو يساوي 215 HB)؛ مسح الصلابة على كل طرف وفقًا لمعايير API 5CT / ASTM E18 |
|
7 |
قوة الشد والخضوع |
UTS أكبر من أو يساوي 586 ميجا باسكال، YS أكبر من أو يساوي 241 ميجا باسكال (درجة حرارة الغرفة، وفقًا لمعيار ASTM E8) |
|
8 |
ضغط الاختبار الهيدروستاتيكي |
API 5CT / ASME B31.3 ضغط التصميم × 1.5 (الحد الأدنى)؛ لا تسرب أو الفشل |
|
9 |
الأبعاد والوزن |
OD، WT، معرف الانجراف ضمن تسامح API 5CT؛ توافق الخيط (إذا كان مترابطة) |
|
10 |
وضع العلامات |
حرف API أو ما يعادله؛ رقم الحرارة والحجم والدرجة وسمك الجدار ملحوظ بشكل دائم |
|
11 |
فحص -طرف ثالث (إذا لزم الأمر) |
EN 10204 شهادة فحص النوع 3.1 أو 3.2؛ شاهد مساح للاختبارات |
|
12 |
خطاب التوافق للمعيار ISO 15156-3 الملحق ج.3 |
إعلان الشركة المصنعة عن المطابقة للمواصفة ISO 15156-3 الجدول ج.3 |
المصدر: ISO 15156-3:2015 + Amd 1:2017 الجدول C.3؛ API 5CT (ISO 11960:2020) الإصدار العاشر؛ NACE MR0175 / ISO 15156-1:2015 القسم 9 "تقييم المطابقة"؛ EN 10204:2004 "المنتجات المعدنية - أنواع وثائق الفحص."
ما الذي لا يغطيه معيار ISO 15156 - القيود المعروفة
يجب أن تكون فرق المشتريات على دراية بالسيناريوهات التالية التي تقع خارج نطاق خدمة Incoloy 825 غير المؤهلة-أو تتطلب تقييمًا إضافيًا:
اللحامات والمناطق المتضررة من الحرارة: -تأهيل المعدن الأساسي (الجدول ج.3) لا يؤهل تلقائيًا معادن حشو اللحام أو إجراءات اللحام أو المناطق الخطرة. مطلوب مؤهل منفصل وفقًا لمعيار ISO 15156-1 القسم 8 وNACE MR0175 الملحق B.
المواجهة الصلبة-والتراكب: تتطلب المواجهة الصلبة أو ما شابه ذلك-في الاتصالات الملولبة إجراء اختبار منفصل وفقًا لمعيار ISO 15156-1
درجة الحرارة أعلى من 190 درجة: يتطلب اختبارًا موثقًا وفقًا لمعيار ISO 15156-1 الملحق د، باستخدام كيمياء سوائل البئر المحددة
الكلور الحر أو المؤكسدات القوية: غير مشمولة بالمواصفة ISO 15156؛ يوصى بإجراء اختبار قوي قبل-الوظيفة
المواد القديمة أو الخدمة-المكشوفة: يجب أن يتحقق فحص ما بعد الخدمة-من أن الصلابة لم تزيد عن الحد المؤهل
Incoloy 825 مقابل السبائك البديلة
يتطلب اختيار السبيكة الصحيحة لبئر حامض معين موازنة التكلفة والتوافر والأداء الميكانيكي ومقاومة التآكل. يقوم التحليل المقارن التالي بتقييم Incoloy 825 مقابل البدائل الأربعة الأكثر شيوعًا: الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيتي API L80 من النوع 13Cr، والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 316L، وInconel 625 (UNS N06625)، والفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج (UNS S31803 / S32750).

طاولة. مقارنة شاملة - Incoloy 825 مقابل السبائك البديلة الموجودة في قاع البئر في الخدمة الحامضة
|
الملكية / المعيار |
إنكولوي 825 |
316 لتر إس إس |
إنكونيل 625 |
13Cr مارتنسيتي |
|
عائلة سبائك |
Ni-Fe-Cr-Mo-Cu |
الأوستنيتي SS |
Ni-Cr-Mo-Nb |
المارتنسيتية SS |
|
محتوى النيكل (بالوزن٪) |
38–46 |
10–14 |
أكبر من أو يساوي 58 |
< 0.5 |
|
قوة الخضوع (MPa، min) |
241 |
170 |
414 |
552–655 |
|
أقصى درجة حرارة. للخدمة الحامضة (ISO 15156) |
190 درجة (الجدول ج.3) |
~60 درجة (محدودة) |
230 درجة (الجدول ج.4) |
~80 درجة (الصلابة-محدودة) |
|
مقاومة SSC |
ممتاز (مدرج في NACE) |
ضعيف (غير مدرج في NACE) |
ممتاز |
معتدل (درجة الحموضة المقيدة) |
|
مقاومة HIC |
جيد جدًا |
معتدل |
جيد جدًا |
فقير |
|
مقاومة التنقر (PREN)* |
~32 |
~24 |
~42 |
~13 |
|
التسامح Cl⁻ |
ما يصل إلى 50,000 جزء في المليون |
أقل من أو يساوي 2000 جزء في المليون (خطر الحفر) |
ما يصل إلى 200,000 جزء في المليون |
أقل من أو يساوي 500 جزء في المليون |
|
قابلية اللحام |
جيد (Ti-مستقر) |
جيد (L-الدرجة C أقل من أو يساوي 0.03 %) |
ممتاز |
معتدل (يتطلب PWHT) |
|
قائمة ISO 15156 / NACE MR0175 |
ISO 15156-3 الجدول ج.3 |
غير مدرج (316/316L) |
ISO 15156-3 الجدول ج.4 |
ISO 15156-3 الملحق أ (مقيد) |
|
توفر الأنابيب النموذجية OD |
2⅜"–4½" (API 5CT) |
يقتصر على OD الصغيرة |
2⅜"–4½" (ممتاز) |
2⅜"–9⅝" (نطاق API الكامل) |
|
مؤشر التكلفة النسبية (316L=1.0) |
~3.5–4.5× |
1.0× (خط الأساس) |
~5–7× |
~1.5–2.0× |
|
نطاق الخدمة الحامضة الموصى بها |
الرقم الهيدروجيني > 0.1 بار؛ Cl⁻ > 1000 جزء في المليون؛ تي > 100 درجة |
حلوة أو مثبطة فقط |
HP/HT sour; acid gas (>30% ثاني أكسيد الكربون) |
انخفاض نسبة H₂S (< 10 ppm); sweet; low Cl⁻ |
المصدر: ISO 15156-3:2015 + Amd 1:2017 الجداول C.3، C.4؛ بيانات ASTM AISI 316L من ASTM A240/A240M-22؛ بيانات Inconel 625 من ASTM B443 / ASME SB-443؛ بيانات 13Cr (نوع L80) من API 5CT وISO 15156-3 Annex A؛ يتم حساب PREN كـ Cr + 3.3×Mo + 16×N (القيم القصوى)؛ مؤشرات التكلفة هي تقديرات تقريبية لـ Q1 2024 للمنتج السلس (المصدر: استطلاعات أسعار الصناعة، S&P Global Commodity Insights).
* PREN (الرقم المكافئ لمقاومة التنقر)=Cr + 3.3×Mo + 16×N. يشير ارتفاع PREN إلى مقاومة أكبر للتآكل والشقوق. يعتبر PREN أكبر من أو يساوي 32 مناسبًا بشكل عام للبيئات البحرية/الكلورية.
متى تختار Incoloy 825
استنادا إلى البيانات المقارنة، يعتبر Incoloy 825 هو الخيار الأمثل عندما يتم التأكد من ظروف البئر التالية:
الرقم الهيدروجيني أكبر من أو يساوي 0.05 بار (ضغط جزئي متوسط إلى مرتفع من H₂S) - خارج النطاق العملي 13Cr أو 316L
كلوريد ماء التكوين (Cl⁻) أكبر من أو يساوي 1000 ملجم/لتر - خاصة في الحقول الناضجة ذات قطع المياه العالية
تتراوح درجات الحرارة في قاع البئر بين 80 درجة و190 درجة - داخل المحلول-نافذة قبول ملدنة
الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون > 0.2 بار - يخلق بيئة مائية حمضية تؤدي إلى التآكل الموحد والتآكل
التدفق متعدد-الأطوار (زيت + ماء + غاز) - زيادة خطر الرواسب-الهجوم الموضعي الناتج
إنتاج الرمل أو-التدفق عالي السرعة - التآكل الميكانيكي الذي يؤدي إلى تفاقم التآكل
إذا كان H₂S غائبًا أو منخفضًا جدًا (< 0.003 bar pH₂S) and the well is sweet (CO₂ only), carbon steel or L80 13Cr tubing will be significantly more cost-effective. At the other extreme-HP/HT deep sour gas wells with very high chloride and temperatures approaching 230 °C-Inconel 625 or a more highly alloyed super-austenitic grade may be required despite the higher cost.
دراسات الحالة والأدلة الميدانية
قام أحد المشغلين الرئيسيين في الجرف القاري النرويجي بنشر أنابيب Incoloy 825 SA مقاس 2⅞ بوصة في بئر غاز حامض HPHT منحرف على عمق 3200 متر مع درجة حرارة قاع -للفتحة تبلغ 162 درجة ودرجة الحموضة 0.8 بار. أنتج البئر خليط غاز يحتوي على 18 مول% من ثاني أكسيد الكربون و620 جزء في المليون من كبريتيد الهيدروجين عند ضغط أنابيب متدفق قدره 420 بار بعد خمس سنوات من الإنتاج المستمر، لم تظهر مراقبة سمك الجدار بالموجات فوق الصوتية أي خسارة معدنية قابلة للقياس في الأنابيب التي تم استردادها أثناء عملية الصيانة المخطط لها، وظلت الصلابة ضمن حدود UNS N08825 أقل من أو تساوي 190 HB المرجع: OTC 26838 (مؤتمر التكنولوجيا البحرية، 2016).
حقل نفط كربونات الشرق الأوسط - المقارنة التجريبية بين Incoloy 825 و. 13Cr
أجرت إحدى شركات النفط الوطنية التابعة لمجلس التعاون الخليجي (GCC) تجربة-جنبًا إلى جنب-مقارنة بين الأنابيب مقاس 3½" 13Cr (النوع L80) وأنابيب Incoloy 825 SA مقاس 3½" في منتجي النفط الحامض المجاورين من نفس مكمن الكربونات (مجموعة ثمامة). كان كلوريد الماء المنتج 68.000 ملغم / لتر. تراوحت درجة الحموضة بين 0.15-0.40 بار عبر الحقل. بعد 18 شهرًا من الإنتاج، كشف الفحص الكهرومغناطيسي (ECDA) لأنابيب 13Cr عن حفر موضعية في 8 من 14 وصلة أداة وشرخ SSC واحد في منطقة سداد أداة التوصيل. تم سحب أنابيب 13Cr واستبدالها. أظهرت أنابيب Incoloy 825 من البئر المقترنة عدم وجود أي تأليب أو مؤشرات SSC بعد 36 شهرًا. تم تقدير التكلفة الإجمالية لعطل 13Cr (صيانة الآبار + الاستبدال + الإنتاج المؤجل) بمبلغ 4.2 مليون دولار أمريكي، مقابل علاوة تكلفة إضافية قدرها 1.1 مليون دولار أمريكي/ميل لـ Incoloy 825. المرجع: SPE 183070 (جمعية مهندسي البترول، 2016).
خليج المكسيك للمياه العميقة - Incoloy 825 خط التدفق وأنابيب قاع البئر
استخدم مشروع في المياه العميقة بخليج المكسيك Incoloy 825 لكل من أنابيب الإنتاج (4½" OD، 10.50 مم بالوزن) وخط التدفق تحت سطح البحر (6⅝" OD) لحقل مكثفات الغاز الحامض على عمق 1800 متر من الماء. يحتوي تيار البئر على 35 مول% من ثاني أكسيد الكربون و2100 جزء في المليون من كبريتيد الهيدروجين. بلغ إجمالي الكلوريدات في المياه المنتجة ذروتها عند 95000 ملغم/لتر عند 165 درجة BHT. بعد 4 سنوات من التشغيل، تم فحص خط التدفق باستخدام أدوات فحص الخط (ILI)-؛ لم يتم الكشف عن أي خسارة في الجدار تتجاوز 5٪. تم التأكد من أن خط التدفق والأنابيب Incoloy 825 متوافق تمامًا مع NACE MR0175 ومواصفات المشغل. المرجع: OTC 27859، 2017.


