Vật liệu (thành phần hoá học, đặc tính cơ học) và công nghệ chế tạo ảnh
hưởng đến độ bền đối với mòn, thời gian sử dụng của ống bơm ép, nên cần lựa chọn vật liệu, cơng nghệ chế tạo thích hợp để nâng cao tính chống mòn và thời gian sử dụng của ống bơm ép.
- Các thành phần vật liệu chế tạo ống là yếu tố ảnh hưởng đến tính bền: khả
năng chịu kếo, nén, uốn, xoắn và khả năng chịu mịn bề mặt của ống bơm ép trong q trình làm việc. Vật liệu chế tạo ống bơm ép có nhiều loại, tuỳ thuộc vào các yêu cầu về bền của ống để tính tốn lựa chọn vật liệu phù hợp. Trên cơ sở kết quả
nghiên cứu và thực tế sử dụng đã tiêu chuẩn hoá vật liệu theo tiêu chuẩn API 5CT. Vật liệu được chia ra làm 4 nhóm với mỗi nhóm phân thành một số các loại mác vật liệu (mác thép) theo tỷ lệ thành phần hoá học trong vật liệu (Fe, C, Cr, Ni, Mo, Mg, Si, P, S…). Một số thành phần ảnh hưởng mạnh đến tính chịu mòn của ống là Cr, C, Ni,Mo…
Bảng 2.1. Thành phần hoá học của vật liệu chế tạo ống bơm ép
Nhóm Bền Mác vật liệu ống Cácbon Mangan Molipden Crom Nikel Đồng Phốtpho Lưu hùynh Sili con
Dạng Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Min Max Max
I H-40 0.03 0.03 J-55 0.03 0.03 K-55 0.03 0.03 N-80 0.03 0.03 L-80 1 0.43 1.90 0.25 0.35 0.03 0.03 0.45 L-80 9Cr 0.15 0.30 0.60 0.90 1.10 8.0 0 10.0 0.50 0.25 0.02 0.01 1.00 L-80 13 Cr 0.15 0.22 0.25 1.00 12. 0 14.0 0.50 0.25 0.02 0.01 1.00 C-90 1 0.35 1.00 0.25² 0.75 1.20 0.99 0.02 0.01
Xem tiếp Bảng 2.1 C-90 2 0.50 1.90 NL NL 0.99 0.03 0.01 C-95 0.45 1.90 0.03 0.03 0.45 T-95 1 0.35 1.2 0.25³ 0.85 0.4 0 1.50 0.99 0.02 0.01 T-95 2 0.50 1.90 0.99 0.03 0.01 P-110 0.03 0.03 Q-125 1 0.35 1.00 0.75 1.20 0.99 0.02 0.01 Q-125 2 0.35 1.00 NL NL 0.99 0.02 0.02 Q-125 3 0.50 1.90 NL NL 0.99 0.03 0.01 Q-125 4 0.50 1.90 NL NL 0.99 0.03 0.02
- Đặc tính cơ học của vật liệu chế tạo ống:
Với mỗi loại mác thép có đặc tính cơ học tương ứng; tính tốn chọn mác thép
phù hợp với điều kiện bền của ống trong các giếng cụ thể theo bảng 2.2
Bảng 2.2. Đặc tính cơ học của vật liệu chế tạo ống (Tiêu chuẩn API 5CT)
Mác thép Giới hạn chảy σT , MPa nhỏ nhất lớn nhất
Ứng suất kéo σk –giới
hạn chảynhỏ nhất trước khi kéo giãn,MPa
H-40 275 550 415 J-55 380 550 520 N-80 550 760 690 C-75 515 620 655 L-80 550 655 655 P-110 725 930 830
Nhiều nghiên cứu đã đưa ra kết luận: đặc tính cơ học của vật liệu ảnh hưởng
đáng kể đến tuổi thọ của ống.
- Công nghệ chế tạo ống:
Với vật liệu được chọn có khả năng chống ăn mịn điện - hóa học, có hai
phương pháp chế tạo ống như sau:
Cơng đoạn đầu là nung nóng phơi đúc đặc đến nhiệt độ thích hợp, sau đó tạo
lỗ phơi với đường kính trong theo thiết kế nhờ piston con thoi. Tạo đường kính
ngồi và trong bởi các con lăn cán ngoài với piston chuẩn trong lịng phơi. Nhiệt luyện và cán tạo bề mặt ngoài đạt được độ cứng yêu cầu. Sau các công đoạn này
thường phát sinh khuyết tật bề mặt và trong thành ống (rỗ, nứt…). Vì vậy, phải
kiểm tra khuyết tật (bằng phương siêu âm hoặc điện từ trường). Trường hợp ống có khuyết tật và khơng bảo đảm kích thước hình học thì loại bỏ. Cơng đoạn tiếp theo là tiện ren đầu ống, măng xông. Nối măng xông với một đầu của ống. Sau đó ép thử thuỷ lực để kiểm tra độ kín của ren, kiểm tra đường kính trong, kiểm tra khuyết tật toàn bộ và sơn phủ chống ăn mịn bề mặt ống. Chế tạo ống từ phơi đặc hình trụ, tuy tốn kém ở cơng đoạn tạo lỗ ống, nhưng tránh được dạng khuỵết tật như nứt dọc ống, chịu được mơ men xốn, uốn lớn. Công nghệ này được áp dụng để chế tạo cần
khoan, ống chống và các ống chịu mô ment uốn, xoắn lớn.
+ Chế tạo ống từ thép tấm: Công nghệ chế tạo ống từ thép tấm kinh tế hơn vì rút ngắn được cơng đoạn tạo lỗ ống, tuy nhiên lại phải thêm công đoạn cuốn ống,
hàn ghép mí và kiểm tra khuyết tật mối hàn. Các công đoạn khác tương tự như chế tạo ống từ phơi đúc đặc hình trụ. Do phải hàn nên dễ bị nứt ở phần mối hàn khi ống làm việc chịu tải trọng mơ men xoắn, uốn lớn. Vì vậy công nghệ này chỉ áp dụng để chế tạo ống cho các giếng gần như khoan thẳng đứng, chiều sâu nhỏ và không áp dụng chế tạo cần khoan [15],[22],[23].
Nghiên cứu lựa chọn vật liệu và công nghệ chế tạo đã xét đến tính chống ăn mịn và nhất là dạng ăn mịn điện-hố học cho ống.