Nello sviluppo dei giacimenti petroliferi, le pompe, in quanto apparecchiature chiave per il trasporto di fluidi, devono affrontare condizioni operative complesse come alta temperatura, alta pressione, corrosione e abrasione della sabbia. Le proprietà dei materiali determinano direttamente l'affidabilità e la durata dell'apparecchiatura. Pertanto, la selezione razionale dei materiali è fondamentale per migliorare la stabilità operativa e l’efficienza economica della pompa.
I materiali comuni per i corpi delle pompe e i componenti di flusso includono acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, acciaio legato e materiali compositi non-metallici. L'acciaio al carbonio, grazie al suo basso costo e alla buona lavorabilità, era ampiamente utilizzato nei primi trasporti con acqua pulita a bassa-pressione. Tuttavia, è soggetto a corrosione elettrochimica in mezzi contenenti idrogeno solforato, anidride carbonica o salamoia, richiedendo rivestimento o protezione del rivestimento. L'acciaio inossidabile eccelle nella resistenza alla corrosione, in particolare gli acciai inossidabili austenitici (come 304 e 316L), che funzionano in modo eccellente in ambienti acidi deboli, alcali deboli e acqua di mare. Tuttavia, la sua resistenza alla corrosione per vaiolatura da parte di ioni cloruro è limitata e richiede un'attenta selezione in condizioni di elevato contenuto di cloruro.
Per i fluidi-contenenti sabbia e altamente abrasivi, sono preferibili le leghe-resistenti all'usura come la ghisa ad alto-cromo e la ghisa dura al nichel-. Questi materiali possiedono un'elevata durezza e una forte resistenza all'erosione, resistendo efficacemente all'impatto e all'usura delle particelle solide sulle giranti e sui corpi delle pompe. Tuttavia, hanno una tenacità relativamente bassa, sono difficili da lavorare e sono più costosi dell’acciaio comune. In ambienti con forte corrosione e abrasione, l'acciaio inossidabile duplex, l'acciaio inossidabile super austenitico o le leghe a base di nichel- (come Hastelloy) possono bilanciare la resistenza alla corrosione con un certo grado di resistenza all'usura. Sebbene siano più costosi, possono estendere in modo significativo i cicli di manutenzione e sono adatti per pozzi critici o per il trasporto di fluidi-di alto valore.
Negli ultimi anni, i materiali compositi non-metallici sono gradualmente entrati nel campo delle pompe petrolifere, come i polimeri rinforzati con fibra di carbonio e i rivestimenti compositi a matrice ceramica. Questi materiali hanno una bassa densità e un'elevata resistenza alla corrosione, offrendo vantaggi in termini di design leggero e requisiti speciali di protezione dalla corrosione. Tuttavia, limitati dalla resistenza alla pressione e dalla temperatura nominale, vengono utilizzati principalmente in componenti ausiliari o condizioni operative specifiche.
La selezione del materiale richiede una valutazione completa della composizione del mezzo, della temperatura, della pressione, del contenuto di sabbia e dei fattori economici. Ad esempio, l'acciaio legato resistente allo zolfo- è preferito per il trasporto di petrolio greggio contenente idrogeno solforato; l'acqua prodotta con elevata-sabbia richiede un'attenzione particolare su un rivestimento in ghisa-resistente all'usura o in lega dura. Abbinando scientificamente materiali e condizioni operative, non solo è possibile ridurre il tasso di guasto, ma è anche possibile ottimizzare il costo totale del ciclo di vita, fornendo una solida garanzia per lo sviluppo efficiente e sicuro dei giacimenti petroliferi.