在石油打井过程中,选择合适的材料至关重要,因为不同的地层和环境条件需要不同的材料特性。以下是一些常用的石油打井材料及其特点和应用场景:
BearMet系列高耐磨耐腐蚀合金
BearMet350:超高耐磨耐腐蚀合金,强度最高可达1100MPa以上,在海水或酸性、油气环境下的耐蚀性能以及高负载条件下的耐磨性能均优于铍铜、铝青铜。适用于高负载和高腐蚀条件下的海工装备和油气勘探、开采设备,如耐磨耐蚀轴承和轴套,MWD和LWD等钻井测量仪器,探井导杆、电泵组件、探井探头等。
BearMet230:耐海水腐蚀镍铝白铜,具有高机械强度、良好的耐磨性能、低磁导率、优异的抗海水腐蚀能力,在海水中具有抗氢脆性和应力开裂特点,在硫化氢条件下具有良好的抗应力腐蚀开裂性,抗海洋生物污损。适用于ROV、AUV与井口的水下密封连接器、船舱连接器、海底紧固件、泵轴和阀轴、阀杆、液压活塞、钻杆和夹具。
BearMet220:高强耐磨耐蚀铝青铜,表面能形成致密的氧化铝保护层,具有较好的高温耐蚀性和抗氧化性,在大气、淡水和海水中具有良好的抗蚀性。适用于钻井平台采油树用泵体、阀门、阀座、导杆、阀杆、螺栓、螺母和管道。
胶体级凹凸棒石粘土
经过物理化学加工,增加其造浆率,可制成符合OCMA和API标准的抗盐粘土,应用于地质钻探、地热钻井、石油钻井,特别是在内陆含盐地层钻探、海洋钻井及超深钻探中,具有分散性好、造浆率高、密封性好、抗盐碱耐高温性能稳定、防止井塌、保护井壁、减少废井率等优点,并能降低钻井成本。
支撑剂
石英砂:成本低,密度低易于泵送,但强度低、球度差,不适用于闭合压力高的深井。
树脂包覆石英砂的复合颗粒:球度改善,耐腐蚀性强,导流能力较好,但产品保持期短,造价过高。
铝钒土陶粒砂:密度高,球度好,耐腐蚀,耐高温,耐高压,成本可控,广泛应用于低渗透油气井的开采和施工,能提高产量30-50%,延长油气井服务年限。
刹车块材料
酚醛树脂基复合材料:具有高摩擦系数、低磨损量、高压溃强度,适用于石油钻井机刹车块,但石棉对人体和环境有害。
其他辅助材料
烧碱:调节钻井液的PH值,减少钻具腐蚀和防止钻井液发酵,稳定地层。
纯碱:增加泥浆的滤失量下降,粘度、切力增大,但过量会导致粘土颗粒聚结。
低荧光封堵防塌剂:稳定井壁,降低钻井液粘度和滤失量,具有封堵防塌效果。
固体乳化剂:用于钻井液混油作业和地层原油浸入时起乳化作用。
降粘降失水剂:减少泥浆的中压失水和高温高压失水,提高泥饼质量和流变性。
聚丙烯酰胺干粉:提高泥浆的絮凝度。
聚合物降失水剂:热稳定性好,抗温性能强,适用于海水钻井液,深井、超深井钻井液。
膨润土:用于水基泥浆的分散体系,提高粘度、切力,降低滤失量,增强悬浮能力和稳定性。
青石粉:改善钻井液性能,加重泥浆。
在选择石油打井材料时,需综合考虑地层条件、环境因素、成本及安全性等方面。例如,在深海或高腐蚀环境下,BearMet系列合金是理想的选择;在常规陆地钻井中,则可根据具体需求选择胶体级凹凸棒石粘土、石英砂或铝钒土陶粒砂等。