انتخاب مواد لوله های درون چاهی وتسهیلات سرچاهی در چاه های میدان های گازی ترش

یکی از رشته های زیر مجموعه فنی مهندسی که علاقمندان بسیاری در کشور ما  دارد رشته مهندسی مواد و متالوژی هستش که اتفاقا سایت دیجی لود در حال تکمیل سری جدیدی از پایان نامه های ارشد این رشته تحصیلی در تمامی گرایشهای آن برای کاربران گرانقدر خود میباشد. دیجی لود در ادامه پایان نامه ”  انتخاب مواد لوله های درون چاهی وتسهیلات سرچاهی در چاه های میدان های گازی ترش ”   با فرمت Word (قابل ویرایش) در 130 صفحه را معرفی مینماید.

چکیده پایان نامه انتخاب مواد لوله های درون چاهی وتسهیلات سرچاهی در چاه های میدان های گازی ترش :

هدف از انجام این پروژه تعیین نوع آلیاژ مناسب جهت ساخت لوله های درون چاهی به منظور استفاده در میدان گازی ترش مشابه با سیال میدان گازی گشویی جنوبی می باشد. آلیاژهای مورد استفاده در این شرایط با توجه یه خوردگی های داخلی و خارجی همواره در معرض از کارافتادگی و پیدایش عیوب می باشد. بر مبنای روش انتخاب ماد اشبی ارتباط متقابل بین فاکتورهای عملکرد، ترکیب شیمیایی، ریزساختار، خواص فیزیکی و مکانیکی و فرآیند تولید از جمله اصول اساسی انتخاب مواد می باشد. با توجه به مشخصات کاربری لوله ها در بخش درون چاهی و الزامات طراحی، شکل مورد نظر لوله می باشد که توسط فرایند اکستروژن و بصورت بدون درز تولید شده و این انتخاب با توجه به نوع عملکرد این قطعه که بمنظور استحصال نفت و گاز موجود در حوضچه زیرزمینی است مورد استفاده قرار می گیرد.

در این پروژه نرم افزار IMS بر مبنای یک بانک اطلاعاتی مشتمل بر 1500 آلیاژ بر مبنای استانداردهای مرجع ISO ، API، NACE، با دو قابلیت جستجو به منظور “انتخاب مواد” و “پیشنهاد عمومی” توسظ برنامه نویسی در محیط نرم افزارهای Access و Visual Basic برای سیستم های ترش تهیه شد. در روش انتخاب مواد، مقاومت به خوردگی آلیاژهای مختلف در شرایط متفاوت دما، فشار، فشار جزیی H₂S و CO₂، میزان یون کلر، مقدار PH و نوع سیال ارزیابی می گردد. و سپس آلیاژ بر مبنای یکی از سه روش “مواد از پیش تایید شده”، “مواد تایید شده بر پایه ی آزمایشات مشخص” و “اطلاعات میدانی” انتخاب می گردد. شرایط محیطی سیال میدان گازی گشوی جنوبی در نرم افزار وارد شد و سوپرآلیاژ پایه نیکل بر مبنای نرم افزار انتخاب شد. همچنین بمنظور بررسی کاربری نرم افزار فوق و عملکرد آلیاژ انتخابی علاوه بر آزمایشات ترکیدگی تنشی سولفیدی  و خسارات هیدروژنی ، آزمایش کشش با نرخ کرنش کم نیزدر محیط هایی با درصدهای متفاوت فشار جزیی H2S، CO2 و میزان یون کلر بر روی سوپر آلیاژ پایه نیکل انجام شد. در ادامه، یک نمونه از آلیاژ API 5CT L80 type I که به انتخاب نامناسب به عنوان لوله ی درون چاهی در یک چاه گازی ترش مورد استفاده قرار گرفته و دچار عیب گردیده بود نیز مورد بررسی و آنالیز خوردگی قرار گرفت.

فهرست مطالب

فصل اول

مقدمه. 2

فصل دوم

تئوری و مروری بر تحقیقات گذشته. 4

2-1- تقسیم بندی انواع خوردگی و مکانیزمها 4

2-1-1- خوردگی عمومی.. 4

2-1-2- خوردگی موضعی.. 5

2-1-2-1- خوردگی حفره ای.. 5

2-1-2-2- خوردگی شیاری.. 7

2-1-2-3- خوردگی رشته ای.. 9

2-1-3- خوردگی گالوانیک…. 10

2-1-4- خوردگی محیطی.. 10

2-1-4-1- ترکیدگی خوردگی تنشی  (SCC) 11

2-1-4-1-1- شکل ترکها 11

2-1-4-1-2- اثرات تنش…. 13

2-1-4-1-3- زمان شکست… 13

2-1-4-1-4- فاکتورهای محیطی.. 15

2-1-4-1-5- فاکتورهای متالورژیکی.. 15

2-1-4-2- خسارتهای هیدروژنی (ترک برداری ناشی از وجود هیدروژنHIC  ) 16

2-1-5- خوردگی در اثر سیال.. 17

2-1-5-1- خوردگی سایشی.. 18

2-1-5-2- برخورد 18

2-1-5-3- خوردگی حفره زایی.. 19

2-1-6- خوردگی بین دانه ای.. 20

2-1-7- آلیاژ زدایی 20

2-1-8- خسارت های حبابی.. 21

2-1-9- خوردگی سوهشی.. 21

2-3- سیستمهای ترش ، الزامات و استاندرادها 22

2-3- انواع خوردگی درچاه های نفت وگاز 25

2-3-1- خوردگی ناشی از اکسیژن.. 27

2-3-1-1- چاه های نفت… 27

2-3-1-2- لوله های حفاری.. 27

2-3-1-3- تجهیزات سرچاهی.. 28

2-3-2- خوردگی ناشی از CO₂ 28

2-3-2-1- چاه های گازی.. 31

2-3-3- خوردگی ناشی از H₂S. 32

2-3-3-1- چاه های گازی.. 35

2-3-3-2- تجهیزات سر چاهی.. 35

2-4- روشهای محاسبه نرخ خوردگی و مدلهاي آن.. 35

2-4-1- مدل M-506(Norsok) 36

2-4-2- مدل Dewaard (1975) 37

2-4-3- مدل Dewaard (1993&1995) 38

2-4-4-  مدل Dewaard , Lotz , Dugstad (1995) 39

2-4-5- مدل and Hailey(1993)  Boros ، Wright  ،Efird.. 39

2-4-6- مدل Kanwar & Jepson (1994) 40

2-4-7- مدل Kanwar (1994) 40

2-4-8- مدل (Bhongale 96)  Gopal ، Bhongale ، Jepson.. 41

2-4-9- مدل (1996) Gopal ، Kang ، Stitzel ، Jepson.. 42

2-4-10- مدل Gray. 42

2-4-11- مدل Nesic(1995) 42

2-4-12- مدل (2003) Nesic ، Lee ، Brown (خوردگي چندفازي  CO₂در حضور مقادير كمي از H₂S ) 43

2-4-13- مدل (2004)  dewaard ، Nesic  ، George. 44

فصل سوم

انتخاب مواد. 46

3-1- مقدمه. 46

3-2- شرایط سیال در میدان گازی گشوی جنوبی.. 47

3-3- نقشه چاه (نحوه بکارگیری لوله های درون چاهی ) 51

3-4- تهیه و ارائه نرم افزارانتخاب مواد (IMS) برمبنای متدولوژی اشبی، استاندارد ها و مراجع  52

3-4-1- بررسی محدودیتها 56

3-4-2- معرفی نرم افزار 57

3-4-2-1-  روش انتخاب مواد. 60

3-4-3- ارزیابی خوردگی درشرایط سیال گشوی جنوبی.. 66

3-4-3-1- انتخاب آلیاژ برای شرایط در تماس مستقیم با سیال.. 66

3-4-3-2- انتخاب آلیاژ برای شرایطی که در تماس مستقیم با سیال نمی باشد. 70

فصل چهارم

روش تحقیق.. 73

4-1- مقدمه. 73

4-2- بررسی های میدانی.. 74

4-3- بررسی خواص آلیاژ انتخابی.. 76

4-3-1-  بررسی ترکیب شیمیایی.. 76

4-3-2- بررسی خواص مکانیکی.. 76

4-3-3- محیط آزمایش…. 76

4-3-4-  آزمایش SSR (Slow Strain Rate) 77

4-3-4-1-  آماده سازی نمونه ها 78

4-3-4-2- شرایط مکانیکی آزمایش…. 79

4-3-4-3- تجهیزات آزمایش…. 80

4-3-4-4- نتایج آزمایش…. 80

فصل پنجم

نتایج وبحث… 82

5-1- بررسی های میدانی.. 82

5-1-1- بررسی فرایند ساخت… 82

5-1-2- تعیین نوع آلیاژ 85

5-1-2-1- بررسی خواص مکانیکی.. 85

5-1-2-2- بررسی ترکیب شیمیایی.. 85

5-1-2-3- بررسی عمليات حرارتي.. 86

5-1-2-4- خواص آلیاژ  L80 type I براساس استاندارد API 5CT. 89

5-1-3- بررسی خوردگي.. 89

5-2- نتایج آزمایش های خوردگی برروی آلیاژ انتخابی.. 94

5-2-1- ترکیب شیمیایی.. 94

5-2-2- خواص مکانیکی.. 94

5-2-3- آزمایش SSR.. 95

5-3- بررسی نتایج.. 95

فصل ششم

نتیجه گیری.. 101

نتیجه گیری.. 101

منابع و مراجع.. 103

فهرست شکل ها

فصل دوم

شکل2-1 . شماتیک پیدایش خوردگی حفره ای [2]. 6

شکل 2-2. مقطع ترک SCC درفولاد زنگ نزن (X500) [4]. 12

شکل2-3. مقطع ترک SCC  در برنج [4]. 12

شکل 2-4. رابطه سرعت پیشروی ترک نسبت به عمق ترک تحت بار کششی ثابت [4]. 14

شکل 2-5. رابطه بین ازدیاد طول نمونه به عنوان تابعی از زمان در یک آزمایش SCC با نیروی ثابت [4]. 14

شکل 2-6. شرایط حاکم برسیستم ترش [15] . 24

شکل 2-7. محیطهای کاری با توجه به مقدار فشار جزئی H₂S و pH [14]. 25

شکل 2-8. شماتیک خوردگی درفولادها درحضور  CO₂ ,H₂S[2]. 26

شکل 2-9. حلالیت دی اکسید کربن در اعماق مختلف یک چاه نفت. 30

شکل 2-10. اثر افزایش دما بر نرخ خوردگی بر اساس معادله دی وارد میلیام [18]. 31

شکل 2-11. اثر فشار جزئی  H₂S بر نرخ خوردگی فولادها در درصدهای مختلف NaCl [18]. 33

شکل 2-12. اثر فشار جزئی H₂S بر نرخ خوردگی فولاد خالص [18]. 33

شکل 2-13. اثر فشار جزئی H₂S و CO₂ بر نرخ خوردگی فولاد ها [18]. 34

فصل سوم

شکل3-1. معیار ترش و یا شیرین بودن سیال گازی بر اساس میزان H₂S و فشار کل[15] 49

شکل 3-2. محیطهای کاری با توجه به مقدار فشار جزئی H₂S و pH [14] 50

شکل 3-3. شماتیک قرارگیری لوله های درون چاهی . 51

شکل 3-4. نقشه طراحی و گرادیان دمایی میدانهای گازی سروک و خامی . 52

شکل 3-5. اصول اساسی انتخاب مواد مهندسی بر اساس متدولوژی اشبی ]26[. 53

شکل 3-6. چهار مرحله اصلی از فرایند انتخاب مواد]26[. 55

شکل 3-7 . فلو دیاگرام انتخاب مواد. 58

شکل 3-8 . صفحات اول و دوم نرم افزار IMS با دو قابلیت جستجو به منظور “انتخاب مواد” و “پیشنهاد عمومی” . 59

شکل 3-9 . انتخاب مسیر جستجو در نرم افزارIMS . 60

شکل 3-10. تعیین فشار جزئی H₂S ,CO₂  و همچنین ترش و یا شیرین بودن سیستم. 61

شکل 3-11. جستجو آلیاژ بر مبنای سه پیش فرض “مواد ازپیش تائیدشده ” ، “مواد تائید شده بر پایه آزمایشات مشخص” و”اطلاعات میدانی”. 62

شکل 3-12. جستجو آلیاژ بر مبنای ” پیشنهاد عمومی”. 63

شکل 3-13. تعیین استاندارد معادل آلیاژ انتخابی. 63

شکل 3-14. برخی امکانات محاسباتی نرم افزار IMS. 64

شکل 3-15. امکان جستجو بر مبنای تجهیز مورد نظر. 64

شکل 3-16. امکان جستجو بر مبنای آلیاژ. 65

شکل 3-17. انواع مدلهای خوردگی با توجه به فشارجزئی CO₂ و H₂S سیال. 66

شکل 3-18. اثر نیکل برکاهش نرخ خوردگی در20%NaCl,140 psi H₂S,200 c,48 h) 67

شکل 3-19. اثر شماتیک عناصر کرم و نیکل بر افزایش مقاومت به خوردگی . 68

فصل چهارم

شکل4-1. ابعاد آماده سازی نمونه های آزمایش[28]. 78

شکل 4-2. شماتیک اثر نرخ کرنش بر حالات مختلف ایجاد ترک[29]. 79

شکل 4-3. شماتیک دستگاه آزمایش SSR [29] . 80

فصل پنجم

شکل 5-1. تصویر نمونه مورد بررسی.. 83

شكل 5-2. تصوير ساختار مقطع عرضي  نمونه در بزرگنمایی  x100. 83

شکل5-3. تصویر ساختار Banding در نمونه در بزرگنمایی  x200. (ضخامت یکسان مقطع طولي با نمونه) 84

شكل5-4. تصویر ساختار Banding در نمونه در بزرگنمایی  x200. (مقطع طولي داراي ضخامت بيشتر بوده) 84

شكل 5-5. ساختار سطح خارجی قطعه، مارتنزیت تمپرشده در بزرگنمایی  x200. 87

شكل 5-6. ساختار مغز قطعه ، مارتنزیت تمپرشده در بزرگنمایی  x100. 87

شكل 5- 7. ساختار مغز قطعه ، مارتنزیت تمپرشده در بزرگنمایی  x200. 88

شكل5-8. ساختار مغز قطعه ، مارتنزیت تمپرشده در بزرگنمایی x 500 . 88

شکل 5-9. تصویر کلی از لوله مورد آزمایش. 90

شكل 5-10. تصوير خوردگي حفره اي دربزرگنمایی  x100. 90

شكل 5-11. تصوير خوردگي حفره اي در بزرگنمایی  x200. 91

شكل 4-12. تصوير محصولات خوردگي در نمونه آزمایش در بزرگنمایی  x100. 91

شكل 5-13.  تصوير محصولات خوردگي در داخل حفره خوردگي دربزرگنمایی  x1000. 92

شكل5-14. تصوير محصولات خوردگي به شكل دانه بندي دربزرگنمایی  x200. 92

شکل 5-15 .نسبت استحکام تسلیم دردوحالت محیط خورنده وخنثی . 97

شکل 5-16. زمان شکست نمونه های دردوحالت محیط خورنده وخنثی . 98

شکل 5-17 .نسبت زمان شکست نمونه ها دردوحالت محیط خورنده وخنثی . 98

شکل 5-18 .نسبت درصدازدیاد طول نسبی  نمونه ها در دو حالت محیط خورنده و خنثی . 99

شکل 5-19 .نسبت درصد کاهش سطح مقطع  نمونه ها در دو حالت محیط خورنده و خنثی . 99

فهرست جدول ها

فصل دوم

جدول 2- 1. اثر عناصر آلیاژی بر مقاومت در برابر حفره دار شدن آلیاژهای فولاد زنگ نزن [4,5,6,7]. 7

جدول 2-2. تاثیر پارامترهای هندسی و الکتروشیمیایی بر مقاومت در برابر خوردگی شیاری [4]. 9

فصل سوم

جدول 3-1. مشخصات سیال درمیدان گازی گشوی جنوبی. 48

جدول3-2. شرایط سیال در میدان گازی گشوی جنوبی. 50

جدول 3-3. چهار دستور العمل انتخاب مواد ]26[ . 56

جدول 3-4. خروجی نرم افزارIMS. 69

جدول 3-5. آلیاژ پیشنهادی جهت ساخت لوله درون چاهی بمنظور بکارگیری در میدان گازی گشوی جنوبی. 71

فصل چهارم

جدول4-1. شرایط محیطی نمونه معیوب مورد بررسی. 74

جدول 4-2. شرایط محیطی آزمایش. 77

فصل پنجم

جدول 5-1. نتایج آزمایش کشش نمونه مورد آزمایش. 85

جدول5-2. نتایج آزمایش سختی نمونه مورد آزمایش. 85

جدول 5-3. نتایج آزمایش آنالیز شیمیایی نمونه مورد آزمایش. 85

جدول 5-4. فرایند ساخت و عملیات حرارتی بر اساس جدول 1 از استاندارد API 5CT[30]. 86

جدول 5-5. نتایج آنالیز  XRF از رسوبات داخلی نمونه آزمایش. 93

جدول 5-6. ترکیب شمیایی نمونه مورد آزمایش. 94

جدول 5-7. خواص مکانیکی نمونه مورد آزمایش. 95

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، میتوانید از کلیه کارتهای عضو شتاب  استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.