تعد تكنولوجيا المواد أمرًا بالغ الأهمية لتلبية المتطلبات-مثل القوة العالية والمتانة العالية ومقاومة التآكل-للغلاف المستخدم في الآبار العميقة جدًا-والعميقة جدًا-. استخدمت جهود البحث والتطوير تقنيات مثل صهر الفولاذ النظيف والتدحرج المتحكم فيه لتحسين البنية الدقيقة للمادة، مما يضمن التوازن بين -المتانة الجيدة عند التعرض لدرجات الحرارة المنخفضة والخصائص الميكانيكية عند درجات الحرارة المرتفعة-. على سبيل المثال، تم بنجاح تطوير سلسلة من المواد-عالية الجودة تتراوح من 125 ksi إلى 165 ksi؛ تم تحسين تكوين ومعالجة درجة 165 كيلو إس آي، على وجه الخصوص، من خلال البحث التجريبي المكثف.
تعد الوصلات الملولبة عنصرًا حاسمًا في تجميع الغلاف، وتؤثر عملية تصنيعها بشكل مباشر على سلامة سلسلة الغلاف. لمعالجة زيادة عزم الدوران والضغط أثناء التشغيل الدوري-في الآبار العميقة جدًا-، تم تحسين عملية تصنيع الوصلات الملولبة. تضمنت التعديلات التبديل إلى ملف تعريف الخيط المعقوف وتحسين هندسة خيط الدعامة لتعزيز المقاومة الالتوائية، ومنع انفصال الخيط، وتحمل أحمال الانحناء والشد، وبالتالي تحسين الموثوقية العامة لسلسلة الغلاف.
27MnCrV عبارة عن درجة فولاذ جديدة تستخدم لإنتاج السلع الأنبوبية من فئة TP110T-من النوع النفطي (OCTG)، في حين يعتمد الإنتاج التقليدي لأغلفة درجة TP110T-عادةً على الفولاذ 29CrMo44 و26CrMo4. بالمقارنة مع الأخيرين، يحتوي 27MnCrV على كمية أقل من الموليبدينوم (Mo)، مما يساعد على تقليل تكاليف الإنتاج. ومع ذلك، عند إنتاجه باستخدام عمليات الأوستنيت والتبريد القياسية، يُظهر 27MnCrV هشاشة كبيرة في درجات الحرارة المرتفعة-، مما يؤدي إلى متانة تأثير منخفضة وغير متناسقة.
يتم استخدام طريقتين بشكل شائع لمعالجة هذه المشكلة: أولاً، التبريد السريع بعد التقسية لتجنب -الهشاشة في درجات الحرارة المرتفعة وضمان المتانة؛ وثانيًا، التبريد بين الحرج (التبريد الحرج الفرعي-)، والذي يستخدم الأوستنيت غير الكامل للتخفيف بشكل فعال من الآثار الضارة للعناصر والشوائب الضارة، وبالتالي تعزيز المتانة. تفرض الطريقة الأولى متطلبات صارمة نسبيًا على معدات المعالجة الحرارية وتتطلب تكاليف إضافية.
بالنسبة للفولاذ 27MnCrV، تكون درجة حرارة Ac1 736 درجة ودرجة حرارة Ac3 810 درجة؛ يتم تحديد درجة حرارة التسخين للتبريد بين النقاط الحرجة ضمن نطاق 740-810 درجة. بالنسبة لعملية التبريد بين المراحل الحرجة، تم اختيار درجة حرارة تسخين تبلغ 780 درجة مع زمن احتجاز يبلغ 15 دقيقة، يليها التقسية عند 630 درجة لمدة 50 دقيقة. نظرًا لأن التبريد بين المراحل الحرجة يشتمل على تسخين داخل + منطقة -الطور المزدوج-التبريد مع الاحتفاظ ببعض الفريت غير المذاب-فإن ذلك يعزز المتانة مع الحفاظ على قوة عالية.
بالإضافة إلى ذلك، تعمل درجة حرارة التبريد المنخفضة (مقارنة بالطرق التقليدية) على تقليل إجهاد التبريد والتشوه، مما يضمن عمليات معالجة حرارية سلسة وتوفير مواد خام -عالية الجودة للعمليات اللاحقة مثل الخيوط.
وقد تم تنفيذ هذه العملية في مصانع التصنيع؛ تشير بيانات ضمان الجودة إلى أن الأنابيب الفولاذية المعالجة بالحرارة-تظهر مقاومة خضوع (Rt0.6) تبلغ 820–860 ميجا باسكال، وقوة شد (Rm) تتراوح بين 910–940 ميجا باسكال، وصلابة تأثير (Akv) تبلغ 65–85 جول، مع معدل نجاح 100% لمقاومة التلف. توضح هذه النتائج أن خصائص الأنابيب الفولاذية 27MnCrV تلبي متطلبات الغلاف البترولي عالي الجودة- وتؤكد أن التبريد بين المراحل الحرجة هو وسيلة فعالة لتجنب -الهشاشة في درجات الحرارة العالية في تصنيع منتجات الصلب.
لقد تم تطبيق هذه المواد المتقدمة وتقنيات التصنيع بنجاح في تطوير أغلفة داخلية عالية الجودة-. على سبيل المثال، يُظهر الغلاف النفطي العالي-القوة والصلابة-الذي تم تطويره باستخدام هذه التقنيات مقاييس أداء محسنة بشكل ملحوظ مقارنة بالمنتجات التقليدية، وقد تم استخدامه في أول بئر استكشاف علمي يبلغ عمقها 10000-متر في بلدي. علاوة على ذلك، فقد أدت سلسلة منتجات التغليف المتطورة-المصممة للآبار المعقدة-العميقة للغاية إلى زيادة المحتوى المحلي للتغليف المستخدم في الآبار العميقة والعميقة-وبالتالي دعم مشاريع الحفر في أعماق الأرض.
