التآكل الكاشطة والتآكلية للأنابيب الفولاذية في عمليات حفر البترول
تأثير سرعة الدوران على التآكل الكاشط والتآكل للأنابيب الفولاذية في عمليات حفر البترول
مقدمة
في التنقيب عن البترول, تتعرض الأنابيب والأغلفة الفولاذية لعمليات تآكل معقدة بسبب بيئة التشغيل القاسية. كاشط, تآكل, والقوى المسببة للتآكل تعمل في وقت واحد, وتلعب سرعة دوران هذه المكونات دورًا مهمًا في معدل التآكل والنمط. يستكشف هذا المستند تأثيرات سرعة الدوران على آليات التآكل هذه بالتفصيل.
فهم آليات التآكل
ملابس كاشطة
- تعريف: يحدث بسبب انزلاق الجزيئات الصلبة أو الأسطح الخشنة عبر الفولاذ, إزالة المواد.
- عوامل: صلابة المواد الكاشطة, قوة الاتصال, والحركة النسبية.
ملابس التآكل
- تعريف: يحدث عندما تصطدم الجسيمات المنقولة بالسوائل بسطح الفولاذ بسرعات عالية.
- عوامل: سرعة الجسيمات, زاوية التأثير, وحجم الجسيمات.
ملابس تآكل
- تعريف: تفاعل كيميائي أو كهروكيميائي بين الفولاذ وبيئته, غالبًا ما يتم تسريعها عن طريق التآكل الميكانيكي.
- عوامل: التركيب الكيميائي للبيئة, درجة حرارة, ووجود عوامل أكالة مثل CO₂ أو H₂S.
تأثير سرعة الدوران
التآكل الكاشطة وسرعة الدوران
- زيادة تردد الاتصال: تزيد سرعات الدوران الأعلى من تكرار التلامس بين الجزيئات الكاشطة وسطح الأنبوب, احتمال زيادة التآكل.
- توليد الحرارة: دوران أسرع يولد المزيد من الحرارة, والتي يمكن أن تليين سطح الفولاذ, مما يجعلها أكثر عرضة للتآكل.
التآكل وسرعة الدوران
- طاقة التأثير: تؤدي السرعات الأعلى إلى طاقة تأثير أكبر للجزيئات, زيادة التآكل.
- ديناميات التدفق: يمكن للتغيرات في أنماط التدفق بسرعات أعلى أن تؤدي إلى تركيز قوى التآكل في مناطق معينة.
التآكل وسرعة الدوران
- انهيار الفيلم: يمكن أن تؤدي السرعة المتزايدة إلى إزالة أفلام التآكل الواقية بسرعة أكبر, تعريض المعدن الطازج للعوامل المسببة للتآكل.
- تعزيز معدلات التفاعل: درجات الحرارة المرتفعة الناتجة عن زيادة السرعة يمكن أن تؤدي إلى تسريع التفاعلات الكيميائية.
الدراسات والنتائج التجريبية
المحاكاة المخبرية
- البيئات الخاضعة للرقابة: تم إجراء الاختبارات تحت ظروف خاضعة للرقابة لعزل تأثيرات سرعة الدوران على التآكل.
- تقنيات القياس: استخدام قياسات فقدان الوزن, المجهر السطحي, والملف التعريفي لقياس التآكل.
الدراسات الميدانية
- ظروف العالم الحقيقي: توفر الملاحظات من عمليات الحفر النشطة نظرة ثاقبة لأنماط ومعدلات التآكل بسرعات مختلفة.
- تحليل البيانات: الطرق الإحصائية المستخدمة لربط سرعة الدوران مع معدلات التآكل.
النماذج النظرية
النمذجة التنبؤية
- النماذج التجريبية: تم تطويره من البيانات التجريبية, تتنبأ هذه النماذج بمعدلات التآكل في ظل ظروف مختلفة.
- تحليل العناصر المحدودة (الهيئة الاتحادية للبيئة): يحاكي عمليات التآكل بالنظر إلى الميكانيكية, الحرارية, والعوامل الكيميائية.
الصياغات الرياضية
- معادلات معدل التآكل: الصيغ التي تتضمن عوامل مثل السرعة, حجم الجسيمات, وخصائص المواد لتقدير التآكل.
- حركية التآكل: نماذج تصف معدل التفاعلات المسببة للتآكل كدالة لدرجة الحرارة والبيئة الكيميائية.
استراتيجيات التخفيف
اختيار المواد
- سبائك أصعب: استخدام مواد ذات صلابة أعلى يمكن أن يقلل من التآكل الكاشطة.
- طلاءات مقاومة للتآكل: تطبيق الطلاءات للحماية من الهجوم الكيميائي.
التعديلات التشغيلية
- تحسين السرعة: موازنة سرعة الدوران لتقليل التآكل دون المساس بكفاءة الحفر.
- تشحيم: استخدام سوائل الحفر التي تقلل الاحتكاك وتوفر حاجزًا ضد العوامل المسببة للتآكل.
تحسينات التصميم
- هندسة محسنة: تصميم أسطح الأنابيب والغلاف لتقليل ملامستها للجزيئات الكاشطة.
- الحواجز الواقية: تنفيذ طبقات مضحية تتعرض للتآكل قبل الوصول إلى المعدن الإنشائي.
الأنابيب الفولاذية السوداء والأنابيب الفولاذية المجلفنة هما نوعان من الأنابيب الفولاذية المستخدمة في التطبيقات المختلفة, والفرق الرئيسي بينهما يكمن في طلاءها ومقاومتها للصدأ والتآكل.
صعب, طلاء علوي قوي ميكانيكيًا لجميع طبقات الحماية من التآكل لخطوط أنابيب الإيبوكسي. يتم تطبيقه على الطبقة الأساسية لتشكيل طبقة خارجية صلبة مقاومة للقلع, تأثير, التآكل والاختراق. تم تصميم فولاذ أبتر خصيصًا لحماية طبقة التآكل الأولية من التلف أثناء تطبيقات الحفر الاتجاهي لخطوط الأنابيب, ممل, عبور النهر والتركيب في الأراضي الوعرة.
العلامة التجارية الجديدة الصينية GB اليابانية JIS الأمريكية ASTM الألمانية DIN جدول المقارنة القياسي لأنابيب الصلب
في التطبيقات الصناعية والسكنية, في كثير من الأحيان يكون من الضروري الانضمام إلى أنواع مختلفة من المعادن. يمكن أن تكون هذه الوصلات بين الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني, اثنان من المواد الأكثر استخدامًا في أنظمة الأنابيب. سترشدك هذه المقالة خلال عملية توصيل أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ بتجهيزات أنابيب الفولاذ الكربوني, التحديات المعنية, وكيفية التغلب عليها.
بناء على المعلومات المقدمة, ASME ب 36.10 وب 36.19 تحدد المعايير أبعاد ووزن الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة. توفر هذه المعايير إرشادات لتصنيع وتركيب الأنابيب الفولاذية في مختلف الصناعات, بما في ذلك النفط والغاز, البتروكيماويات, وتوليد الطاقة. أسم ب 36.10 تحدد هذه المواصفة أبعاد وأوزان الأنابيب الفولاذية الملحومة وغير الملحومة. وهو يغطي الأنابيب التي تتراوح من NPS 1/8 (الاسم المميز 6) من خلال مصادر القدرة النووية 80 (الاسم المميز 2000) ويتضمن سماكات وجداول زمنية مختلفة للجدار. الأبعاد المغطاة تشمل القطر الخارجي, سمك الحائط, والوزن لكل وحدة الطول.
غالبًا ما يتم استخدام أنابيب الصلب الكربوني وأنابيب الفولاذ الأسود بالتبادل, ولكن هناك بعض الاختلافات الرئيسية بين الاثنين. تعبير: تتكون أنابيب الصلب الكربوني من الكربون باعتباره العنصر الرئيسي في صناعة السبائك, إلى جانب عناصر أخرى مثل المنغنيز, السيليكون, وأحيانا النحاس. تمنح هذه التركيبة أنابيب الفولاذ الكربوني قوتها ومتانتها. على الجانب الآخر, الأنابيب الفولاذية السوداء هي نوع من أنابيب الفولاذ الكربوني التي لم تخضع لأي معالجة أو طلاء سطحي إضافي. صقل الأسطح: الفرق الأكثر وضوحًا بين أنابيب الفولاذ الكربوني وأنابيب الفولاذ الأسود هو تشطيب السطح. أنابيب الصلب الكربوني لها لون غامق, طلاء أكسيد الحديد يسمى مقياس مطحنة, التي تتشكل أثناء عملية التصنيع. مقياس المطحنة هذا يعطي الأنابيب الفولاذية الكربونية مظهرها الأسود. في المقابل, أنابيب الصلب السوداء لديها عادي, سطح غير مصقول. المقاومة للتآكل: أنابيب الصلب الكربوني عرضة للتآكل بسبب محتواها من الحديد. لكن, يوفر طلاء قشور الطحن على أنابيب الفولاذ الكربوني مستوى معينًا من الحماية ضد التآكل, خاصة في البيئات الداخلية أو الجافة. على الجانب الآخر, الأنابيب الفولاذية السوداء أكثر عرضة للتآكل لأنها تفتقر إلى أي طلاء وقائي. لذلك, لا يُنصح باستخدام الأنابيب الفولاذية السوداء في المناطق المعرضة للرطوبة أو العناصر المسببة للتآكل.
