Dans le développement des champs pétrolifères, les pompes, en tant qu'équipement clé pour le transport des fluides, sont confrontées à des conditions de fonctionnement complexes telles que des températures élevées, des pressions élevées, la corrosion et l'abrasion du sable. Les propriétés des matériaux déterminent directement la fiabilité et la durée de vie de l'équipement. Par conséquent, la sélection rationnelle des matériaux est cruciale pour améliorer la stabilité opérationnelle et l’efficacité économique des pompes.
Les matériaux courants pour les corps de pompe et les composants de débit comprennent l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'acier allié et les matériaux composites non-métalliques. L'acier au carbone, en raison de son faible coût et de sa bonne usinabilité, a été largement utilisé dans les premiers transports d'eau propre à basse pression. Cependant, il est sujet à la corrosion électrochimique dans les milieux contenant du sulfure d'hydrogène, du dioxyde de carbone ou de la saumure, nécessitant une protection par revêtement ou revêtement. L'acier inoxydable excelle dans la résistance à la corrosion, en particulier les aciers inoxydables austénitiques (tels que 304 et 316L), qui fonctionnent parfaitement dans les environnements acides faibles, alcalins faibles et d'eau de mer. Cependant, sa résistance à la corrosion par piqûre d’ions chlorure est limitée, ce qui nécessite une sélection minutieuse dans des conditions riches en chlorure.
Pour les supports contenant du sable-et très abrasifs, les alliages-résistants à l'usure tels que la fonte à haute-chrome et la fonte dure au nickel-sont préférés. Ces matériaux possèdent une dureté élevée et une forte résistance à l'érosion, résistant efficacement à l'impact et à l'usure des particules solides sur les roues et les corps de pompe. Cependant, ils ont une ténacité relativement faible, sont difficiles à traiter et sont plus chers que l’acier ordinaire. Dans les environnements présentant à la fois une forte corrosion et une forte abrasion, l'acier inoxydable duplex, l'acier inoxydable super austénitique ou les alliages à base de nickel - (tels que l'Hastelloy) peuvent équilibrer la résistance à la corrosion avec un certain degré de résistance à l'usure. Bien que plus coûteux, ils peuvent prolonger considérablement les cycles de maintenance et conviennent aux puits critiques ou au transport de fluides à grande valeur-.
Ces dernières années, des matériaux composites non-métalliques sont progressivement entrés dans le domaine des pompes pour champs pétrolifères, tels que les polymères renforcés de fibres de carbone et les revêtements composites à matrice céramique. Ces matériaux ont une faible densité et une forte résistance à la corrosion, offrant des avantages en termes de légèreté et d'exigences particulières en matière de protection contre la corrosion. Cependant, limités par la résistance à la pression et à la température, ils sont principalement utilisés dans des composants auxiliaires ou dans des conditions de fonctionnement spécifiques.
La sélection des matériaux nécessite une évaluation complète de la composition du support, de la température, de la pression, de la teneur en sable et des facteurs économiques. Par exemple, l'acier allié résistant au soufre-est préféré pour le transport de pétrole brut contenant du sulfure d'hydrogène ; L'eau produite à haute teneur en sable nécessite de se concentrer sur un revêtement en fonte ou en alliage dur résistant à l'usure. En faisant correspondre scientifiquement les matériaux et les conditions d'exploitation, non seulement le taux de défaillance peut être réduit, mais le coût total du cycle de vie peut également être optimisé, offrant ainsi une solide garantie pour le développement efficace et sûr des champs pétrolifères.