Počas prieskumu a vývoja ropy a zemného plynu sú vrtné zariadenia dlhodobo vystavené{0}}vysokému zaťaženiu, silným nárazom, opotrebovaniu a korózii. Výber materiálov priamo ovplyvňuje spoľahlivosť zariadenia, životnosť a prevádzkovú bezpečnosť. Pretože prevádzkové prostredie zahŕňa hlboké, -teplotné, vysokotlakové- prostredia, korozívne médiá obsahujúce sírovodík alebo oxid uhličitý a abrazívne pevné látky, ako je piesok a bahno, výber vhodného materiálu sa stáva základným technickým aspektom výroby a údržby vŕtacích zariadení.
Hlavné konštrukčné súčasti vŕtacieho zariadenia, ako je vrtná plošina, základňa a kryt navijaka, zvyčajne používajú vysokopevnú nízkolegovanú konštrukčnú oceľ{1}}, ako je séria Q345 alebo ASTM A572. Tieto ocele si zachovávajú dobrú húževnatosť a zvárateľnosť, pričom majú vysokú medzu klzu a odolnosť proti únave, čo im umožňuje odolávať opakovaným zdvíhacím a nárazovým zaťaženiam. V podmienkach extrémneho zaťaženia, ako napríklad v ultra-hlbokých vrtoch alebo pobrežných plošinách, sa ďalej vyberá temperovaná legovaná konštrukčná oceľ alebo oceľ pre tlakové nádoby, aby sa zlepšili celkové mechanické vlastnosti a stabilita.
Kľúčové komponenty vystavené rotácii a nárazom, ako sú vrtné rúrky, vrtné objímky a zdvíhacie reťaze, musia mať vysokú pevnosť, vysokú húževnatosť a vynikajúcu odolnosť proti únave. Medzi bežne používané materiály patria chróm-molybdénové legované ocele (napríklad 4145H a 4340), ktoré po temperovaní a povrchovom kalení výrazne zlepšujú pevnosť v krute a ohybe a zároveň spomaľujú iniciáciu trhlín pri cyklickom zaťažovaní. Spoje vŕtaných rúrok, kvôli častému spájaniu a demontáži, musia mať tiež dobrú odolnosť proti opotrebovaniu adhéznym lepidlom a korózii, často ošetrené fosfátovaním, pomedením alebo špeciálnymi nátermi.
Telesá čerpadiel, sedlá ventilov, piesty a potrubia v systémoch cirkulácie bahna, ktoré čelia erózii a chemickej korózii vysokorýchlostného bahna obsahujúceho piesok-, často využívajú vysoko{2}}chrómovú liatinu, niklovú-tvrdú liatinu alebo duplexnú nehrdzavejúcu oceľ. Vysoko-chrómová liatina s vynikajúcou odolnosťou proti opotrebeniu sa široko používa vo vložkách valcov a obežných kolesách, zatiaľ čo duplexná nehrdzavejúca oceľ vykazuje výhodu pri vyrovnávaní odolnosti proti korózii a pevnosti v médiách obsahujúcich chlorid- alebo kyslých médiách. Pre kľukový hriadeľ a ojnicu vysokotlakového kalového čerpadla-je vybraná kovaná oceľ s povrchovým spevnením tak, aby odolnosť proti nárazu a únave spĺňala požiadavky dlhodobej-prevádzky.
Zostava zabraňujúca výbuchu (BOP), ako jadro zabezpečenia bezpečnosti, vyžaduje, aby materiál krytu a brány spĺňal požiadavky vysokej pevnosti a odolnosti voči korózii spôsobenej sírovodíkom. Bežne sa používa -kvalitná legovaná oceľ, ktorá prechádza prísnym tepelným spracovaním a -nedeštruktívnym testovaním, aby sa zaistilo, že sa pri extrémnom tlaku nezlomí alebo neunikne. Tesnenia sú väčšinou vyrobené z fluorokaučuku, polyuretánu alebo modifikovaného polytetrafluoroetylénu (PTFE), aby sa prispôsobili širokému teplotnému rozsahu a rôznym chemickým prostrediam vrtných výplachov.
Výber materiálu vyžaduje komplexné vyhodnotenie mechanických vlastností, odolnosti proti korózii, odolnosti proti opotrebeniu, opracovateľnosti a hospodárnosti a musí byť v súlade s prevádzkovým prostredím a očakávanou životnosťou. Zavedenie analýzy režimu zlyhania počas fázy návrhu a údržby a implementácia modernizácie materiálu alebo spevnenia povrchu pre vysoko namáhané a zraniteľné časti môže účinne znížiť riziko náhlych porúch. Vedecká stratégia výberu materiálu nielen zlepšuje prevádzkovú spoľahlivosť vrtných zariadení, ale poskytuje aj solídnu záruku pre bezpečný a efektívny rozvoj komplexných zdrojov ropy a zemného plynu.