用于深水油勘探的测试和鉴定先进弹性体

对深水油萃取的众多和多种挑战意味着，多十年来，石油和天然气行业一直在识别和提取自然油和天然气的“轻松”储备。

然而，这种沉积物越来越罕见。近年来，通过发现Mega-Fields，例如巴西的海岸，已经证明了较冷，更深层次，更敌对的环境的趋势。现在可以据说该行业密切关注深水勘探。Douglas-Westwood的2013年报告称，在2020年和2020年之间将花费超过2320亿美元的人。这样的投资水平表明E＆P公司在进入高达3公里的海平面的石油中预期的挑战。

虽然预计的数据强调最明显的挑战是成本之一（当然，往往比陆上或固定的离岸业务更昂贵），但是该专业预计他们有很少的替代方案。迅速 - 新兴经济体，如印度和中国，促进了全球能源需求，这表明没有缩小的迹象，而石油将仍然是不久的未来最占主导地位的电源。正是这种需求，确保了这种复杂，昂贵的努力在经济上可行，这是深水提取的技术挑战，而不是金融制造商必须面对的技术挑战。

深度为2公里的田地，展示了一组独特的特点，这使得标准设备的部署不可行。一个特定的技术问题是在生产流中发生异常高水平的二氧化碳。这在超临界状态下从储存器中出现 - 在超过31°C的温度和74巴的压力下。在这种状态下，CO2作为致密相流体存在，并显示液体和气体的特性。当它从井到表面部署时，这会带来严重的技术挑战。诸如阀门和井喷防喷器的部件不仅是超关键二氧化碳的攻击，而且是通过深水环境中存在的难以达到高水平的腐蚀性HS2。如果将其注入储存器以减少油的粘度并帮助其流回到井中，则可以有利地使用CO 2。

在北海的attatoil水电站Tordis领域的成功之后，这种全场海底分离，升压和注射系统现在普遍存在。2007年，Tordis通过额外的35 mmbo增加了恢复，并将现场的生命延长了两年至17年。由于在更深的水中遇到的压力和温度较高，持续腐蚀，压力和温度问题都开始为技术产生问题。例如，使用的压缩机必须能够承受由有害气体引起的任何损坏，以避免临界失败。

弹性体选择和资格

目前，元素涉及下一代材万博官网app体育料的研究，开发和资格，该材料旨在抵消深水提取期间遇到的问题。一种这样的材料是弹性体，由于它们的巨大，灵活的性质，这是用于密封部件的理想选择。最近的一个项目看到一个客户希望在巴西海岸脱离最近发现的2公里的2公里。万博官网app体育接近元素以表征一系列先进，专有的市售弹性体。

在这种深度，极端操作条件可以使弹性体更容易受到结构上改变它们的化学物质。它们形成的阀门和部件在120℃下与油气接触，并且必须与快速的气体减压和高压事件抗衡。因此，这种环境的最佳材料的资格和选择是至关重要的。

在许多可用弹性体中，选择了七种特征的主要产品进行了鉴定。它们被选中以提供最佳性能，以代表弹性体的三个核心品种：

• 氢化丁腈橡胶（HNBR）
• 氟 - 弹性体（FKM）和
• 全氟弹性体（FFKM）。

每种类型的弹性体都有自己的特殊强度。FFKM非常适合于高温和化学侵蚀性环境，而HNBR被认为具有各种阳性特性，并且在较低温度下表现良好。FKM在另外两个中找到中间的方法，为热和化学环境以及气体减压事件提供良好的抵抗力。

为这些组分选择弹性体时，工程师的主要问题是气体减压和耐压性快速。然而，高级材料是随着时间的推移和在压力损伤化学元素的情况下，例如超关键二氧化碳和HS2，将渗透聚合物。万博官网app体育如果发生快速减压，压力变化意味着气体被迫退出材料，潜在地磨损或裂开它们。在恒定压力下，漫射到它的流体可以使材料膨胀并削弱，可能导致泄漏和完整性丧失。

为了克服这一点，弹性体生产商一直在开发新的等级，该等级在分子水平上被设计成比以前的品种更可靠且稳健。由元素鉴定所选择的产品比较新的产品，最近仅开发了18个月前，特别是一个专门设计用于万博官网app体育承受气体减压的FFKM - 这种弹性体类型的主要历史虚弱。材料科学家还延长了HBNR的极限，其中一个测试的示例显示出前所未有的高压性。

压力测试弹性体

该团队使七种产品进行多种测试，以资格获得他们并提供全面的统计数据，以便准确评估。在特定的温度范围，压力和流体比率下进行测试，以模拟良好的环境条件以及组分所需的寿命。该试验专注于三个兴趣的主要领域 - 长期老化，机械性能和快速的气体减压性能。

该计划是在一年多的时间内进行的，以进行广泛的测试矩阵。这是六个月的致力于表演测试所有七种产品，以确保所有能够长期暴露于各种流体化学元素。万博官网app体育这需要七个高压曝光测试，可达626级和100°C，具有多种水，油，二氧化碳，HS2和甲烷组合。为了执行这些高压曝光，设计并在房屋中设计并使用了定制的不锈钢压力容器。每个墙壁厚度为5厘米，近似容量为3升，这使得在近1000磅PSI的所需压力下使每个弹性体的测试能够测试。这些曝光测试监测肿胀，硬度变化，压缩集的变化，三个月后的拉伸性能和拉伸性能。

为了有资格获得减压和材料性能的影响，产品还经过三个单独的快速减压测试场景，再次在626巴和100°C，以模拟运营深水环境。此外，元素还设计了一种具有万博官网app体育自定义基于蓝宝石的查看窗口的创新压力系统。使用蓝宝石窗口在每个端密封标准压力容器，这使得观察者可以在加压环境内进行观察和记录程序。可以将各种流体泵入容器中，其中安装样品，这允许在各种模拟条件下物理观察材料，例如密封，直至其停止起作用或产生物理损坏。

这种独特的方法不仅允许在不同弹性体产品的气体减压下录制不同的膨胀率，同时它们暴露于超临界CO2，而且还允许图表发生材料变化发生的确切点 - 附加数据以前对生产者无法获得。

结果与结论

该计划的结果提供了一种确定七种弹性体产品的最终清单，并确定了最适合模拟的特定深水环境的弹性体产品。两者从测试中出现的测试中出现了显着优越的性能结果，这是其中推荐用于操作使用的这些。一个特定的HBNR在快速减压下造成令人印象深刻的损伤 - 当作为基准时，在测试样品的横截面中遭受了几年后测试的可比产品。在相同的条件下，并通过基于蓝宝石的窗口观察，最佳性能的HBNR的特征在于均匀的电阻。

This HNBR’s operational integrity was also unaffected by super-critical CO2 – after benchmarking performance levels under conditions with heavy levels of both super-critical CO2 and HS2, tests could be repeated without the presence of hydrogen sulphide to show if the CO2 produced any negative reactions. While HS2, in conjunction with super-critical CO2, has a highly damaging effect over six months, as expected, super-critical CO2 alone produced negligible performance fluctuations.

如果不是用于诸如这些弹性体的先进材料，则部件设计人员必须依赖金属到金属密封件。这些不具备新弹性体的性能门槛，并将提高重大的工程挑战。弹性体的卓越性能证明了材料的多功能性 - 本质上是灵活的，这使得它理想地适合各种海上技术，例如粘合软管携带来自船舶的油。它还能够在温度范围和压力范围内操作，并且在展开重型滚动海洋时，可以形成更强壮的实例，其更加稳定的产品更容易骨折不太可能破裂。

在这些主要是未开发的深度，甚至是单个阀门的微小发挥关键部分，需要完全运作，以保持其完整性长达30年。由于其最小组件的性能，先进的材料使得专业能够在深水水平下运营它们的多亿兴奋。只有通过严格的测试和资格的过程，可以在选择的先进材料中产生信心，这些内容被选中以支持生产，并使E＆P的技术挑战更深入，更冷，更极端的环境一点挑战。