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Schutz von Bohrrohren vor Korrosion und Materialabbau
Korrosionsdetektion an Bohrrohren mittels zerstörungsfreier Prüfung
Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ermöglicht die schnelle und präzise Erkennung von Korrosion in Mantelrohren, wobei die strukturelle Integrität der Mantelrohre unangetastet bleibt. Wanddickenabnahme durch Korrosion wird mittels Ultraschall-Dickenmessung erfasst. Mit ZfP-Verfahren lässt sich eine Wanddickenabnahme mit einer Tiefe von ca. 0,1 mm detektieren und anschließend deren Tiefe messen. Für die Erkennung von Lochkorrosion und Rissen werden vollständige Rohrlängen-Scans durchgeführt, bei denen Störungen im Rohr im Vorhandensein eines Magnetfelds mittels magnetischer Streufeldprüfung (Magnetic Flux Leakage, MFL) identifiziert werden. Die Detektion von oberflächennahen Rissen ist mittels Phased-Array-Ultraschallprüfung (PAUT) möglich. In Kombination ermöglichen diese Verfahren die Erkennung kritischer Wanddickenabnahmen, die eine Tiefe von ca. 10 % der gesamten Wanddicke überschreiten. ZfP-Inspektionen in einem Intervall von sechs bis zwölf Monaten verfolgen und dokumentieren die strukturelle Integrität und führen zu einer Reduzierung ungeplanter Abschaltungen um ca. 47 %.
Abbildung der Degradation und Bewertung des Widerstands von Mantelrohren für saure Betriebsbedingungen gegenüber H2S und CO2
Eine Bewertung des Widerstands von Mantelrohren gegenüber saurem Betrieb mit Schwefelwasserstoff (H2S) und Kohlendioxid (CO2) ist entscheidend. Der NACE-TM0177-Test setzt Werkstoffe unter kontrollierter Spannung H2S-gesättigten Lösungen aus, um die Neigung zur Sulfidspannungsrissbildung sowie den Widerstand des Mantelrohrs gegen H2S zu bewerten. Bei der Degradierungskartierung kommen elektrochemische Impedanzspektroskopie in Kombination mit rechnergestützten Modellen zum Einsatz, um Korrosionskarten für Rohre zu erstellen. Diese Methode liefert aussagekräftige Informationen zur Bestimmung von Schwellenwerten für CO2-Partialdrücke oberhalb von etwa 30 psi, bei denen sich eine „süße“ Korrosion einstellt. Bei H2S-Leitungen mit ≥ 50 % Konzentration sind gemäß den Werkstoffauswahlmatrizen Chrom-Molybdän-Legierungen die bevorzugten Werkstoffe. Die kontinuierliche Überwachung der Zusammensetzung der Bohrlochflüssigkeit sowie der Temperaturgradienten ist wichtig für ein umfassendes und zeitgerechtes Management von durch Wasserstoff induzierten Rissbildungen und anderer Risiken eines Verlusts der Abdichtung.
Sicherheit und Zuverlässigkeit von Verbindungen und Gewinden
API RP 5C1 für Gewinde von Rohren für Bohrlochverkleidungen: Schmiermittel- und Drehmomentvorgaben
Vermeiden Sie Gewindefressung und stellen Sie sicher, dass Verbindungen gasdicht sind, indem Sie Schmierung und Drehmoment kontrolliert anwenden. Tragen Sie das API-Gewindeschmiermittel gleichmäßig auf alle Gewindeflächen vor dem Anziehen auf und weichen Sie niemals von den Drehmoment-Drehzahl-Vorgaben gemäß API RP 5C1 ab, um das Risiko einer Überlastungsunterbrechung (zu geringes Drehmoment) oder das Risiko von Mikrorissen (zu hohes Drehmoment) zu vermeiden. Die Genauigkeit der Drehmomentsteuerung wird durch Kraftschrauber mit einer Toleranz von ±5 % gewährleistet; die Verbindung hält Bohrlochdrücken über 10.000 psi stand. Für Rückverfolgbarkeit und standardkonforme Einhaltung gesetzlicher Vorschriften müssen sämtliche Parameter dokumentiert werden.
Bewertung mikroskopischer Gewischäden und Verifikationsstandards für Verbindungen
Jede Verbindung muss anschließend zunächst hydrostatisch mit dem 1,5-fachen Betriebsdruck geprüft werden. Diese Prüfung ist gemäß API 5CT-Standards zu dokumentieren. Durch dieses Verfahren sinkt die Rate von Verbindungsfehlern unter hochbelasteten, hochgeschwindigkeitsbedingten Einsatzbedingungen um 63 %.
Lagerung und Handhabung von Gehäuserohren
Schutzmaßnahmen vor Sonne und Meer
Die Bewahrung der Integrität des Mantelrohrs ist unerlässlich, bevor das Rohr in den Boden eingebracht wird. Ein hydrophiles Polymer sollte verwendet werden, um das Mantelrohr in vertikaler Position entlang der von chemischen Ingenieuren konzipierten Racks zu positionieren. Das Polymer verbessert zudem die hydrophile Eigenschaft, indem es die Bildung kleiner Erhebungsstellen verhindert, die zur Korrosion des Mantelrohrs beitragen. Schließlich ist zur Vermeidung von UV-Schäden im Lagerungsbehälter ein UV-geschützter Behälter entscheidend. Solche Schäden treten bereits innerhalb von 30 Minuten auf und führen häufig zu einer dauerhaften Beschädigung der schützenden Kohlenwasserstoff-Barriere. Um einen konstanten Abstand von 30 cm zwischen den Mantelrohren sicherzustellen, sind von chemischen Ingenieuren konzipierte Abstandshalter in horizontaler Position im Lagerungsbehälter anzubringen. Während der Lagerungsphase wird die Nip-Zeit durch den ordnungsgemäß konstruierten Lagerungsbehälter überprüft, da der konstante Abstand von 30 cm zwischen den Mantelrohren die Korrosion des Mantelrohrs verhindert. Der Lagerungsbehälter wird zudem mit einem digitalen Hygrometer überwacht, um sicherzustellen, dass die frühe Stufe der Lochkorrosion bei einer konstanten relativen Luftfeuchtigkeit von 45 % gehalten wird.
Integrieren Sie Schutzbeschichtungen mit Lösungen für das Bohrflüssigkeitsmanagement
Rolle von pH-gestabilisierten Bohrflüssigkeiten bei der Korrosion von Rohrleitungen
Bei einem pH-Wert von etwa 10 gewährleisten Bohrflüssigkeiten ein ausreichendes Maß an Löslichkeit für H2S, CO2 und andere korrosionsfördernde gelöste Gase und reduzieren dadurch die positiven Korrosionsreaktionen, die durch das Vorhandensein gelöster, saurer Gase hervorgerufen werden. Alkalische Zusatzstoffe verringern die Korrosion von Metallen in sulfidhaltigen Umgebungen um 70 %, wobei die Metalllöslichkeit, der pH-Wert und die Korrosion konstant gehalten werden. Bei einer geeigneten Rheologie für den Transport der Bohrkleinfraktion bleibt die chemische Zusammensetzung ausgeglichen, was zu einer Verringerung der Lochkorrosion und einer verlängerten Lebensdauer der inneren Rohrleitungen führt, ohne die Haltbarkeit der Rohrleitungen während der Bohrmaßnahmen zu beeinträchtigen.
Leistungsfähigkeit von Epoxid- und schmelzbeschichteten Epoxid-(FBE-)Beschichtungen auf Rohrleitungen unter extremen Bedingungen
In mäßig aggressiven Klimazonen ist eine Epoxidbeschichtung eine hervorragende, wirtschaftliche Lösung, um die anfänglichen Herausforderungen der Chloridbarriere gegen Korrosion zu bewältigen. Für extreme thermische Bedingungen (120 °C) und hohen Druck sowie für Unterwasser- oder geothermische Anwendungen ist die schmelzbeschichtete Epoxidbeschichtung (FBE) die bevorzugte Beschichtungslösung, da sie die beste Leistung hinsichtlich Haftung, Beständigkeit gegen kathodische Entlackung sowie Dauerhaftigkeit gegenüber Erosion aufweist. In branchenspezifischen Daten wird angegeben, dass FBE-beschichtete Mantelrohre in aggressiven geothermischen Bohrlöchern bis zu 40 % besser gegen Erosion geschützt waren als Standard-Epoxidbeschichtungen und dabei eine Einsatzdauer von über 15 Jahren gewährleisteten.
Häufig gestellte Fragen
Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist zu einer unverzichtbaren Prüfmethode für Mantelrohrsysteme geworden. Was ist das und warum ist sie für Mantelrohre entscheidend?
Die zerstörungsfreie Prüfung wirkt sich nicht oder nur geringfügig auf die strukturelle Integrität aus und ist unerlässlich, um eine beginnende Korrosion an Mantelrohren zu erkennen.
Wie unterstützt die Bewertung der H2S-/CO2-Beständigkeit von Rohren für das Bohrlochrohrsystem in solchen sauren Umgebungen bei der Auswahl der für solche sauren Bedingungen geeigneten Rohre?
Dies ermöglicht die Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Bohrlochrohren über die gesamte Rohrlänge sowie insbesondere hinsichtlich der spannungsbedingten Korrosionsrisse durch Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid in solchen Umgebungen.
Welche Vorteile bietet die Anwendung von schmelzvernetzten Epoxidharz-Beschichtungen (FBE)?
FBE-Beschichtungen zeichnen sich durch eine bessere Haftung, eine höhere Beständigkeit gegen kathodische Entladung und eine längere Lebensdauer unter besonders belastenden Bedingungen für Bohrlochrohre aus.
Warum müssen Bohrlochrohre ordnungsgemäß gelagert werden?
Eine fachgerechte Lagerung erhält die Integrität der Rohre und schützt sie vor vorzeitigem Korrosionsangriff und Beschädigung, wodurch eine verlängerte und zuverlässige Einsatzdauer der Rohre gewährleistet wird.
