În timpul explorării și dezvoltării petrolului și gazelor, echipamentele de foraj suportă sarcini mari-pe termen lung, impacturi puternice, uzură și coroziune. Alegerea materialelor afectează direct fiabilitatea, durata de viață și siguranța în exploatare a echipamentului. Deoarece mediul de operare cuprinde medii adânci, cu temperatură înaltă,-înaltă, presiune înaltă-, medii corozive care conțin hidrogen sulfurat sau dioxid de carbon și solide abrazive, cum ar fi nisipul și noroiul, selecția adecvată a materialelor devine un aspect tehnic de bază al producției și întreținerii echipamentelor de foraj.
Componentele structurale principale ale echipamentelor de foraj, cum ar fi basculul, baza și carcasa troliului, folosesc de obicei oțel structural-scăzut-aliat de înaltă rezistență, cum ar fi seria Q345 sau ASTM A572. Aceste oțeluri mențin o tenacitate și sudabilitate bune, având în același timp rezistență ridicată la curgere și rezistență la oboseală, permițându-le să reziste la ridicări repetate și la sarcini de impact. În condiții de încărcare extremă, cum ar fi puțurile ultra-adânci sau platformele offshore, oțelul structural aliat călit sau oțelul pentru recipiente sub presiune este selectat în continuare pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice generale și stabilitatea.
Componentele cheie supuse rotației și impactului, cum ar fi țevile de foraj, gulerele de foraj și lanțurile de ridicare, trebuie să aibă rezistență ridicată, tenacitate ridicată și rezistență excelentă la oboseală. Materialele utilizate în mod obișnuit includ oțelurile aliate cu crom-molibden (cum ar fi 4145H și 4340), care, după revenire și întărire a suprafeței, îmbunătățesc semnificativ rezistența la torsiune și la încovoiere, întârziend inițierea fisurilor sub încărcare ciclică. Îmbinările țevilor de foraj, datorită conectării și demontării frecvente, trebuie să aibă și o rezistență bună la uzura adezivului și la coroziune, adesea tratate cu fosfatare, placare cu cupru sau acoperiri speciale.
Corpurile pompelor, scaunele supapelor, pistoanele și conductele din sistemele de circulație a noroiului, care se confruntă cu eroziunea și coroziunea chimică a noroiului cu-viteză mare,-conținând nisip, utilizează adesea fontă cu-crom ridicat, fontă tare cu nichel-sau oțel inoxidabil duplex. Fonta cu-crom ridicat, cu rezistența sa excelentă la uzură, este utilizată pe scară largă în căptușele cilindrilor și rotoare, în timp ce oțelul inoxidabil duplex prezintă un avantaj în echilibrarea rezistenței la coroziune și a rezistenței în mediile care conțin-clorură sau acide. Pentru arborele cotit și biela pompei de-nămol de înaltă presiune, oțelul forjat cu întărire a suprafeței este selectat pentru a se asigura că rezistența la impact și rezistența la oboseală îndeplinesc cerințele de funcționare pe termen lung-.
Ansamblul dispozitivului de prevenire a exploziilor (BOP), ca nucleu al asigurării siguranței, necesită carcasa și materialul de poartă să îndeplinească cerințele de rezistență ridicată și rezistență la coroziune prin stres cu hidrogen sulfurat. Oțelul aliat de înaltă calitate-este folosit în mod obișnuit și este supus unui tratament termic riguros și testări ne-distructive pentru a se asigura că nu se rupe sau nu se scurge sub presiune extremă. Garniturile sunt fabricate în mare parte din cauciuc fluor, poliuretan sau politetrafluoretilenă modificată (PTFE) pentru a se adapta la o gamă largă de temperaturi și la diferite medii chimice ale fluidelor de foraj.
Selectarea materialului necesită o evaluare cuprinzătoare a proprietăților mecanice, rezistenței la coroziune, rezistenței la uzură, prelucrabilității și economiei și trebuie să fie corelată cu mediul de serviciu și cu durata de viață estimată. Introducerea analizei modului de defecțiune în timpul fazelor de proiectare și întreținere și implementarea de îmbunătățiri ale materialelor sau întărirea suprafeței pentru piese vulnerabile la stres ridicat-, poate reduce în mod eficient riscul defecțiunilor bruște. O strategie științifică de selecție a materialelor nu numai că îmbunătățește fiabilitatea operațională a echipamentelor de foraj, dar oferă și o garanție solidă pentru dezvoltarea sigură și eficientă a resurselor complexe de petrol și gaze.