深海石油勘探用高级弹性体的测试和鉴定

深水石油开采的众多及变化的挑战都意味着，几十年来，石油和天然气行业已识别和提取“易”天然石油和天然气储量。

然而，这样的矿藏正变得越来越稀少。近年来，人们发现了巨型油田，比如巴西海岸附近的巨型油田，从而证明了人们对更冷、更深、更恶劣环境的偏好。现在可以说，油气行业正高度关注深海勘探。Douglas-Westwood在2013年的一份报告中指出，从那时到2020年，将有超过2320亿美元用于深海项目。这样的投资水平表明，勘探和开发公司在开采海平面以下3公里深处的石油时将面临挑战。

尽管预计的数字突显出，最明显的挑战是成本问题(深水项目的成本当然高于陆上或固定海上作业)，但石油巨头们预计，他们几乎没有其他选择。印度和中国等快速崛起的经济体正在提振全球能源需求，而这种需求没有任何减少的迹象，石油在不久的将来仍将是最主要的能源来源。正是这种需求确保了这种复杂、昂贵的努力在经济上是可行的，深水开采的技术挑战，而不是生产商必须面对的财务挑战。

在2公里处，更显示了一套独特的特点，这使得标准设备的部署不可行的深度领域。一个特别的技术问题是在生产流异常高水平二氧化碳的发生。它来自于一个超临界状态的储存器 - 在超过31℃的温度下和在74巴的压力。在这种状态下，CO 2存在作为密相流体并显示的两个液体和气体的特性。当它从井到地面部署这就带来严峻的技术挑战。组件如阀门和防喷器下不仅从超临界CO2的攻击，还受到damagingly高水平腐蚀性HS2的是存在于深海环境。二氧化碳可以如果回注到储存器，以减少油的粘度和帮助其流回以及可以有利地使用。

继挪威国家石油公司海德鲁操作Tordis场在北海的成功，这样的满场海底分离，促进和喷射系统是现在很普遍。2007年，Tordis一个额外的35 MMbo增加了恢复和一个额外延长两年领域的生活到17岁。由于在更深的水域，持续腐蚀，遇到了较高的压力和温度，压力和温度的问题都开始创建技术问题。压缩机用于，例如，必须能够承受，以避免严重故障所造成的有害气体的任何损坏。

弹性体的选择和鉴定

目前，Element公188金宝搏手机端司正致力于新一代材料的研究、开发和鉴定，以弥补深水开采过程中遇到的问题。其中一种材料是弹性体，由于其柔韧性和柔韧性，是用于密封元件的理想材料。在最近的一个项目中，一位客户想要在巴西海岸外新发现的2公里深的油田进行操作。188金宝搏手机端Element被用来描述一系列先进的、专有的、可商用的弹性体。

在这个深度，极限工作条件可以使弹性体更容易受到其在结构上改变它们的化学物质。阀和部件在其中它们形成成与油气接触在120℃下，并且必须以快速气体减压和高压事件抗衡。此环境的最佳材料的鉴定和选择，因此，是至关重要的。

在许多可用的弹性体中，选择了7种性能良好的初级产品进行鉴定。他们被选择提供最佳性能，并代表三个核心品种的弹性体:

• 氢化丁腈橡胶（HNBR）
• Fluoro-elastomer (FKM)和
• Perfluoro-elastomer (FFKM)。

每一种弹性体都有其独特的强度。FFKM非常适合于高温和化学侵蚀环境，而HNBR被认为具有广泛的积极特性，在较低的温度下表现良好。FKM在另外两者之间找到了中间路线，提供了对热环境和化学环境以及气体减压事件的良好抵抗力。

工程师选择用于这些部件的弹性体时，主要关心的是快速气体减压和耐压性。然而提出的材料是，随着时间的推移，在压力下损坏化学元素，如超临界CO 2和HS2，将渗透的聚合物。188金宝搏手机端如果发生快速减压时，压力变化意味着气体被压出的材料的，潜在地起泡或开裂，就像它们逃逸。在恒定压力下，已经扩散到它的流体能够使材料膨胀，并削弱，可能导致泄漏和完整性的损失。

为了克服这一点，弹性体生产商一直在开发其在分子水平上设计更可靠，比以前的品种强大的新成绩。选择由元素资格的产品是比较新的，有一个最近的只有18个月前开发的，特别是FFKM专188金宝搏手机端门设计承受气体减压 - 这种弹性体类型的重大历史弱点。材料科学家也延长HBNR的极限，以呈现出前所未有的高耐压性测试一个例子。

压力测试弹性体

该小组对七种产品进行了各种各样的测试，以使它们具有资格，并提供全面的统计数据，以便进行准确的评估。在特定的温度范围、压力和流体比率下进行了测试，以模拟井内的现有环境条件和组件所需的寿命。测试主要集中在三个主要领域-长期老化，机械性能和快速气体减压性能。

该计划进行了一年多，以执行一个广泛的测试矩阵。其中6个月用于对所有7种产品进行性能测试，以确保所有产品都能长期经受各种流体化学元素的考验。188金宝搏手机端这需要7次高达626巴和100°C的高压暴露试验，水、油、二氧化碳、HS2和甲烷的多种组合。为了实现这些高压暴露，定制的不锈钢压力容器被设计和使用在家里。每个弹性体的壁厚为5厘米，容量约为3升，这使得测试每个弹性体所需的压力几乎为1000磅每平方英寸。这些暴露试验监测溶胀、硬度变化、压缩集和拉伸性能在一个、三个和六个月后的变化。

出线减压和材料性能的影响，该产品还进行三个单独的快速解压缩测试场景，再次在626巴和100℃下，在为了模拟操作深水环境。另外元件设计与定制基于蓝宝188金宝搏手机端石观察窗一个创新的压力系统。标准压力容器在与蓝宝石窗口，其允许观察者观看和记录程序的加压环境内的每个端部密封。各种流体可以直到其停止功能或开发物理损坏被泵入其中安装在所述样本容器中，其允许材料，例如一个密封的物理观察，在宽范围的模拟条件。

这种独特的方法论不仅允许记录气体减压下的不同膨胀率不同的弹性体产品当他们暴露于超临界二氧化碳,而且允许精确的图表点材料发生变化,额外的数据以前无法获得的生产商。

结果和结论

该项目的结果提供了一个确定的列表，对7种弹性体产品进行了排名，并确定了最适合模拟的特定深水环境的产品。从测试中得出的两个结果在整个测试范围内都有显著的性能优势，并且推荐在操作中使用它们。一种特殊的HBNR在快速减压下表现出了令人印象深刻的抗损伤能力——当作为基准时，一种在几年前测试过的可比产品在测试样品的横截面上出现了明显的裂纹。在相同的条件下，通过蓝宝石基窗原位观察，表现最好的HBNR具有均匀电阻的特征。

这个HNBR的运行完整性也不受超临界CO2的影响——在超临界CO2和HS2都很高的条件下对性能水平进行基准测试后，可以在不存在硫化氢的情况下重复测试，以显示CO2是否产生任何负面反应。正如预期的那样，HS2与超临界二氧化碳一起在6个月内产生了高度破坏性的影响，而超临界二氧化碳单独产生的性能波动可以忽略不计。

如果没有像这些弹性体这样的先进材料，元件设计者将不得不依赖于金属对金属的密封。这些不具备新的弹性体的性能阈值，将提出重大的工程挑战。弹性体优越的性能展示了该材料的多功能性——它具有固有的柔韧性，这使得它非常适合各种海上技术，例如从一艘船到另一艘船的输油胶管。它也能够在一定的温度和压力下工作，它的更坚固的样品可以形成更大直径的产品，当部署在沉重的，滚动的海洋时，不太可能断裂。

在这些几乎未被探索过的深度，甚至像单个阀门这么小的东西都扮演着关键的角色，需要充分发挥作用，以保持其完整性长达30年。先进材料公司使各大石油公司能够在深水作业中投入数十亿美元，这要归功于其最小部件的性能。只有通过严格的测试和鉴定，才能对先进材料产生信心，选择先进材料来支持生产，使勘探和生产在更深、更冷、更极端的环境中的技术挑战变得不那么具有挑战性。