
阿姆斯特丹的壳牌技术中心
Willem Maarten博士拥有碳钢方面的研究背景,作为壳牌材料及腐蚀高级研究员,他很快适应了对耐腐蚀合金的关注。壳牌在阿姆斯特丹的国际中心是其三个技术中心之一,Willem Maarten 博士在此的主要工作是关注短期和长期新材料发展及解决上游领域会涉及到的材料问题。
在加入壳牌公司之前,Willem Maarten 博士在塔塔钢铁公司工作了十年,主要研究碳钢。直到两年前,他才开始涉足不锈钢行业,正如他在最近的一次采访中所说,"该领域无疑呈现出一条学习型的曲线。"
但Willem Maarten博士很快适应了他在壳牌阿姆斯特丹的材料与腐蚀部门中所担任的角色,他所关注的是长期挑战。"很多材料和腐蚀专家在世界各地的工厂工作,"他解释说,“这些专家对于帮助壳牌每天安全运营资产、处理可能出现的日常问题至关重要。然而,我的任务是着眼于长期问题。例如,我们与供应商密切合作,引导他们提供在四、五年内我们所需要的产品。这确保了供应商有机会及时开发我们未来所需的不锈钢产品。长远问题的另一个很好的例子是,我们也在努力寻找新的方法开发目的型的材料测试。”
在之前的不锈钢世界研讨会上,Willem Maarten分享了他所参与的目的型研究项目的一个案例,这个案例中探讨了13Cr马氏体不锈钢。"我们将使用新的测试方法,在一些通常不适合这种材料的工况下来测试这种不锈钢材料,"他解释说,“我们的材料团队发现,中东地区某些使用13Cr马氏体不锈钢建造的陆上油井随着它们寿命的延长,酸腐现象会越来越严重,这意味着硫化氢含量越来越高。如果在井中工况下使用眼下国际标准中的测试方法重新鉴定材料,那就会失败。然而,我们在这些领域没有经历过任何失败。我们面临了两个选择:移除所有管件并用更高等级的材料替换它们或是重新加工,我们需要深入对比调查这两者之间的差异。”
目的型测试的进行以及对井中工况的模拟确保了故障不会发生,结果也表明测试规范过于保守。
“在与Vallourec、道达尔和英国国家物理实验室(National Physics Laboratory)的合作下,我们的团队开始寻找一种更好的方法来鉴定材料,并且可以很大程度上降低成本。当然,这种研究只有在你充分了解材料和环境工况的条件下才能有效。如果你能做到这一点,并且在测试种成功模拟工况,这就是测试材料的有效方法。”

上游墨西哥湾深水平台
同时,这一研究与老旧油井更为相关。在老旧油井中,为了保持地下储油层的压力而回注的水形成了越来越高浓度的硫化氢环境。"虽然这个案例是中东的一个陆上气田,但解决方案同样可能运用到海上油井。不过我们需要根据每口井中的不同条件对材料进行合格测试。"
壳牌与其他石油和天然气巨头广泛分享了这一研究,并希望能使其成为一种普遍应用的方法。据Willem Maarten博士的说法,将这一研究结果作为ISO或其他标准实施还需要几年的时间。“目前,我们正在努力提高业界对于目的型测试方法的接受程度,这种方法极大保证了井口的完成成本。这是一个相当保守的行业,所以我们知道需要时间来传播讯息、提高接受度。”
来自新材料的挑战
材料和腐蚀专家必须应对的共同挑战是将材料性能提升到更高强度和耐腐蚀性的完美组合,特别是对于需要高强度的管件、铸件从而将重量最小化的油井工况。
“举例来说,当我们考虑碳钢时,我们理想地希望拥有140 ksi(965 MPa)的材料,它具有足够的耐酸性。材料强度越大,就越有可能发生氢脆,这是一个挑战。在油井中改用不锈钢的主要障碍是成本,因此我们尽可能多地使用碳钢。对于大多数油井应用来说,可能某一种不锈钢级别可以完美地发挥作用,但它们还是太昂贵了,即使是考虑到生命周期的问题。这的确难以接受,因为我们建造的井可以运行长达50年,但不锈钢仍然被认为是一种过于昂贵的选择。”
Willem Maarten博士
谈到未来,对于进一步拓展耐腐蚀合金领域,Willem Maarten博士表示感到兴奋。“我刚刚开始走这条路,还有很多东西要学。这就是为什么我必须参加不锈钢世界和双相钢世界研讨会这样的活动,这是很好的学习机会。最重要的是,在为壳牌工作的前四年里,油井技术方面的工作对我目前的工作角色来说相当有益。如果我能帮助公司获得知识,将不锈钢和双相钢应用于这个领域,这将是一个很好的机会。材料和腐蚀专家只是公司内部一个很小的群体,其中关注到上游领域的人也只是一部分而已,而他们之中关注耐腐蚀合金的人就更为稀少。能够在这样一个小众领域工作,对我来说是一种享受。”
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