أخبار الشركة عن الشفاه في النفط والغاز البحري: ظروف قاسية تحت سطح البحر

تمثل البيئة الموجودة تحت سطح البحر لإنتاج النفط والغاز في الخارج ربما أقسى الظروف وأكثرها قسوة بالنسبة لـالشفاه المعدنية. على عكس نظيراتها الموجودة على السطح، تعمل الشفاه الموجودة تحت سطح البحر تحت ضغوط هيدروستاتيكية خارجية هائلة، في وسط مياه مالحة شديد التآكل، غالبًا مع التعرض المتزامن لضغوط ودرجات حرارة داخلية عالية للمعالجة. أدائها الخالي من العيوب أمر غير قابل للتفاوض، ويؤثر بشكل مباشر على السلامة وحماية البيئة وقابلية استخراج الطاقة في المياه العميقة.

التهديد الثلاثي: الضغط والتآكل والديناميكيات

1. الضغط الهيدروستاتيكي الشديد:

   • يمكن أن تمتد عمليات المياه العميقة إلى آلاف الأمتار (أو الأقدام) تحت السطح. تضيف كل 10 أمتار من العمق ما يقرب من 1 بار (14.5 رطل لكل بوصة مربعة) من الضغط الخارجي. على عمق 3000 متر (10000 قدم)، تخضع الشفة لضغط خارجي ساحق يزيد عن 300 بار (4350 رطل لكل بوصة مربعة)، بالإضافة إلى الضغط الداخلي للهيدروكربون الذي يتم إنتاجه. يتطلب هذا شفاهًا قوية بشكل لا يصدق، ومصنوعة من جدران سميكة.

2. التآكل البحري العدواني:

   • ماء البحر:محتوى الكلوريد العالي في مياه البحر شديد التآكل، مما يؤدي إلى التنقر والتآكل الشقوق والتآكل العام على أسطح الشفاه المكشوفة والمسامير.

   • التآكل المتأثر بالميكروبات (MIC):يمكن لبكتيريا معينة في البيئة البحرية أن تسرع التآكل.

   • الخدمة الحامضة:غالبًا ما تحتوي الخزانات الموجودة تحت سطح البحر على كبريتيد الهيدروجين (H2​S) وثاني أكسيد الكربون (CO2​)، والتي، عند مزجها بالماء، تصبح شديدة التآكل ويمكن أن تسبب تشقق إجهاد الكبريتيد (SSC) في الفولاذ عالي القوة المعرض للتأثر.

3. التحميل الديناميكي والاهتزاز:

   • التيارات والأمواج:تخضع الهياكل وخطوط الأنابيب الموجودة تحت سطح البحر، بما في ذلك الشفاه، لقوى ديناميكية مستمرة من التيارات المحيطية، وبشكل غير مباشر، من تأثير الأمواج التي تنقل الطاقة إلى الأسفل. يمكن أن يؤدي هذا إلى إجهاد الإجهاد.

   • الاهتزاز من المعدات:تولد المضخات والضواغط ومعدات رأس البئر الموجودة تحت سطح البحر اهتزازًا يمكن أن يجهد وصلات الشفاه.

حلول متخصصة لشفاه ما تحت سطح البحر:

1. مواد عالية القوة للغاية:

   • الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج والفولاذ المقاوم للصدأ فائق الازدواج (مثل UNS S31803، S32750):هذه هي مواد العمل، التي توفر توازنًا ممتازًا بين القوة العالية (لمقاومة الضغط) ومقاومة التآكل الفائقة (للكلوريدات و H2S).

   • سبائك النيكل (مثل سبيكة 625، سبيكة 718، سبيكة 825):تستخدم للخدمة الحامضة الأكثر عدوانية أو تطبيقات الضغط العالي / درجة الحرارة العالية الشديدة حيث قد لا يكون الفولاذ فائق الازدواج كافيًا. هذه السبائك مقاومة للغاية لـ SCC.

   • فولاذ السبائك المنخفض عالي القوة (HSLA):بالنسبة للمكونات الكبيرة جدًا وعالية الضغط للغاية، يتم استخدام فولاذ HSLA المطروق المتخصص، ولكنه يتطلب حماية واسعة من التآكل.

2. شفاه نوع الحلقة (RTJ):

   • هذه هي نوع الشفة السائد لوصلات ما تحت سطح البحر الحرجة. آلية الإغلاق المعدنية إلى المعدنية موثوقة بشكل استثنائي تحت الضغط ودرجة الحرارة العالية، مما يوفر مقاومة فائقة للانفجار مقارنة بالحشيات اللينة. تخلق الأخاديد المشغولة بدقة والتشوه المتحكم فيه للحشية الحلقية المعدنية ختمًا قويًا للغاية.

3. أنظمة حماية معززة من التآكل:

   • طلاءات متقدمة:يتم تطبيق طلاءات إيبوكسي متعددة الطبقات وعالية الأداء أو طلاءات بوليمر متخصصة على أسطح الشفاه الخارجية.

   • الحماية الكاثودية:ضرورية لجميع الهياكل المعدنية المغمورة. تحمي الأنودات التضحوية (مثل الزنك والألمنيوم) أو أنظمة التيار المضغوط الشفاه من التآكل الجلفاني الخارجي.

   • الترابط المتخصص:غالبًا ما تكون البراغي مصنوعة من سبائك مقاومة للتآكل (فائقة الازدواج، سبائك النيكل) أو مطلية بكثافة (مثل طلاءات الفلوربوليمر) لضمان قوتها وقابليتها للإزالة.

4. القدرة على التشغيل عن بعد والتدخل:

   • يجب غالبًا تصميم الشفاه الموجودة تحت سطح البحر للتركيب والتدخل بواسطة المركبات التي يتم تشغيلها عن بعد (ROVs) أو الأدوات المتخصصة الموجودة تحت سطح البحر، مما يتطلب تكوينات ربط وميزات محاذاة معينة.

5. الاختبار والمعايير الصارمة:

   • تخضع الشفاه الموجودة تحت سطح البحر لفحص غير مدمر (NDE) مكثف وغالبًا ما يتم اختبارها بفرط الضغط (الاختبار تحت ضغط المياه العميقة المحاكاة) لضمان سلامة خالية من العيوب. تحدد معايير مثل API 6A (لمعدات رأس البئر) و API 17D (لأنظمة الإنتاج تحت سطح البحر) متطلبات صارمة.

في حدود الطاقة في المياه العميقة الصعبة، الشفاه المعدنية ليست مجرد مكونات؛ إنها عوامل تمكين حاسمة. إن قدرتها على الحفاظ على السلامة ضد الضغوط الساحقة، والتآكل المستمر، والقوى الديناميكية في أقسى بيئة على وجه الأرض هي شهادة على أحدث ما توصلت إليه الهندسة المعدنية والميكانيكية، والتي تدعم بشكل أساسي إمدادات الطاقة في العالم.