用于深水油勘探的测试和鉴定先进弹性体

深水石油开采面临的众多挑战意味着，几十年来，油气行业一直在识别和开采“容易”的天然油气储量。

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。

深达2公里以上的油田显示出一组独特的特性，这使得标准设备的部署不可行。一个特殊的技术问题是生产流程中二氧化碳含量异常高。当温度超过31°C，压力为74 bar时，会出现超临界状态。在这种状态下，CO2作为一种致密相流体存在，并表现出液体和气体的特征。当它从井到地面部署时，这将带来严重的技术挑战。阀门和防喷器等部件不仅受到超临界二氧化碳的攻击，还受到深水环境中存在的高水平腐蚀性HS2的攻击。如果将二氧化碳回注到油藏中，可以有效地降低原油的粘度，并帮助其回流到井中。

随着挪威国家石油公司在北海的Tordis油田的成功，这种全油田水下分离、增压和注入系统现在已经广泛应用。2007年，Tordis的采收率增加了3500万桶，并将油田寿命延长了2年，至17年。由于深水中遇到较高的压力和温度，持续的腐蚀、压力和温度问题都开始给技术带来问题。例如，所使用的压缩机必须能够承受有害气体造成的任何损坏，以避免严重故障。

弹性体选择和资格

目前，元素涉及下一代材料的研究，开发和资格，该材料旨在抵消深水提取期间遇到的问题。yabo娱乐vip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。接近元素以表征一系列先进，专有的市售弹性体。

在这个深度，极端的操作条件会使弹性体更容易受到化学物质的影响，这些化学物质会在结构上改变它们。这些阀门和部件在120°C的温度下与油气接触，必须应对气体快速减压和高压事件。因此，对这种环境的最佳材料的鉴定和选择是至关重要的。yabo娱乐vip

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。

工程师在为这些组件选择弹性体时，首要考虑的是快速气体减压和抗压。无论这种材料多么先进，随着时间的推移和压力的增大，诸如超临界CO2和HS2等具有破坏性的化学成分都会渗透到聚合物中。如果发生快速减压，压力变化意味着气体被挤出材料，当它们逸出时可能起泡或开裂。在恒定压力下，扩散到材料中的流体会导致材料膨胀和削弱，可能导致泄漏和完整性损失。

为了克服这一点，弹性体生产商一直在开发新的等级，在分子水平上设计，比以前的品种更可靠和坚固。Element公司选择的产品都是相对较新的产品，最近的一款产品是在18个月前开发的，其中一款特别设计的FFKM能够承受气体减压，而这正是这种弹性体的主要弱点。材料科学家也扩展了HBNR的极限，一个测试的例子显示出了前所未有的耐高压性能。

压力检测弹性体

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。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。

为了验证减压效果和材料性能，为了模拟深水作业环境，产品还进行了三个单独的快速减压测试场景，同样是在626 bar和100℃下。此外，Element还设计了一种创新的压力系统，该系统配有定制的蓝宝石观景窗。标准压力容器的两端用蓝宝石玻璃密封，观察人员可以查看和记录受压环境中的过程。可以将各种流体泵入样品安装的容器中，这样就可以在各种模拟条件下对材料进行物理观察，如密封，直到其停止工作或发生物理损伤。

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yabo娱乐vip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yabo娱乐vip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。yabo娱乐vip