水下壓力與水深成正比,隨著海洋油氣開采不斷向深水發(fā)展,水下防噴器組的服役環(huán)境愈加惡劣。目前,海洋鉆井平臺最大作業(yè)水深在3000m左右,水下防噴器組服役時是在海底,與井口頭相連,處于周圍環(huán)境水的高壓下,因此,要求水下防噴器組本體材料必須具有優(yōu)異的力學(xué)性能,能耐高壓。
海水是電解質(zhì)溶液,富含氯離子,能與多種物質(zhì)反應(yīng),對鋼材的腐蝕非常嚴(yán)重,在很多情況下腐蝕都是海底設(shè)備失效的最主要原因。水下防噴器組發(fā)生的腐蝕分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕。內(nèi)腐蝕主要是由于油氣中含有CO?、H?S、CI-等雜質(zhì),這些雜質(zhì)跟鐵發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng),使防噴器內(nèi)部發(fā)生腐蝕,引起防噴器壁厚減薄,發(fā)生坑蝕、氫鼓泡、氫脆或應(yīng)力腐蝕開裂,從而導(dǎo)致防噴器失效。內(nèi)腐蝕的嚴(yán)重程度與油氣中CO?、H?S、CI-等雜質(zhì)含量有關(guān)。外腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕,在海水或海底土壤等電解質(zhì)溶液中,金屬零件表面由于失去離子而腐蝕。但是這種腐蝕并不是均勻的,由于金屬零件的不均勻造成零件各處電位存在差異,高電位區(qū)腐蝕嚴(yán)重,低電位區(qū)腐蝕較輕,甚至不被腐蝕。除電化學(xué)腐蝕外,外腐蝕還有化學(xué)腐蝕、海生物腐蝕等。外腐蝕速度與海水和土壤的電阻、溫度、含鹽度、含氧量、海流流速、海洋生物濃度等有關(guān)。海底零件在腐蝕作用下常以局部穿孔形式破壞。
深海海底的水溫比較低。進(jìn)入海洋中的太陽輻射能約60%被1m厚的表層海水吸收,因此海洋表層水溫較高。在水深350m左右處,水溫長年不變,叫作恒溫層。恒溫層以下,海水的溫度隨深度的增加逐漸下降,在深1000m處水溫為4~5℃,在深2000m處水溫為2~3℃,在3000~4000m的深海,水溫可以降到2℃甚至-1℃。因而在深海中,無論是熱帶還是寒帶,無論是夏天還是冬天,無論是白天還是夜晚,海水總是維持在0℃左右的低溫。服役在深海中的水下防噴器組,處在0℃左右的低溫海水環(huán)境中,為達(dá)到足夠的可靠性,要求其零部件必須具有較高的低溫韌性。