Användning av titanmaterial vid oljeborrning och -produktion
Under de senaste åren, för att förbättra råoljeutvinningen, minska produktionskostnaderna för olje- och gasfält och förlänga utvecklingslivslängden för olje- och gasfält, finns det fler och mer komplexa brunnar, såsom stora förskjutningsbrunnar, brunnar med kort radie och horisontella brunnar med sidoborrning genom att öppna fönster i gamla brunnar. Konventionella borrrör har stött på några svåra problem när de används i dessa komplexa brunnar. Till exempel, i horisontella brunnar med ultrakort radie är borrhålets krökning mycket liten (<18m), which causes conventional drill pipes to produce large alternating stress. Alternating stress causes drill pipe fatigue fractures from time to time, causing significant losses to oil fields. To solve these problems, foreign countries have begun to start with new materials and develop titanium alloy drill pipes, aluminum alloy drill pipes, composite drill pipes, etc. to replace conventional drill pipes.
1.Högre styrka och starkare driftskapacitet
Laboratoriet har bekräftat att när den cykliska spänningen är 30 000 psi-40000psi, är utmattningslivslängden för titan 10 gånger så lång som för vanligt stål. Elastikskoefficienten för titanlegeringsrör är cirka 16,5 msi, vilket är mer elastiskt än stålborrrör och är mer lämpligt för brunnsektioner med hög krökning. För närvarande har titanlegeringsborrrör med god ekonomisk effektivitet producerats. Rörkroppen gjord av Ti-6Al-4V är rubbad i båda ändar och svetsad till verktygsskarvar i båda ändar. Storleken på titanrörkroppen uppfyller API-standarden och längdintervallet är 2 eller 3 specificerat i API-standarden. För att sänka tillverkningskostnaden är verktygsfogen gjord av stål, foggängan inkörd efter sminknings- och sminkningsspännet och fogens ytterdiameter svetsas med ett slitstarkt bälte. Borrrör av titanlegering används också i ultradjupa brunnar och brunnar med stort deplacement. På grund av den låga densiteten hos titanlegeringen kan den minska belastningen på den stora kroken med 30 %, minska vridmomentet med 30-40 %, avsevärt förbättra borrverktygets spänningsmarginal och säkerhetsfaktor och förbättra förmågan att hantera komplexa olyckor.
I daglig miljö är livslängden för borrrör av titanlegering 10 gånger så lång som för konventionella stålborrrör med samma specifikation; i korrosiv miljö är den 100 gånger så stor som för konventionella stålborrrör. Förutom borrrör används offshore-oljeplattformspelare, värmeväxlare, pumpar, ventiler etc. i stor utsträckning inom oljeproduktion och raffinering. Till exempel använder oljefältsborrplattformen i Nordsjön i USA 100 titanvärmeväxlare; Heidrum-projektet i Norge använder världens första högtrycksstigaraxel i titan.
2. Mer korrosionsbeständig och längre livslängd
För oljeproduktionsplattformar till havs är korrosionen av strukturella delar som orsakas av biologisk förorening ganska allvarlig. Det gör ofta traditionell metalltillverkad utrustning "halvdöd", men ytan av titan har en naturligt bildad, tät, inert, rostbeständig och korrosionsbeständig oxidfilm, som lätt kan motstå korrosion av havsvatten, svavelsyra, och petrokemikalier utan ytterligare korrosionsskyddsbehandling. Titanlegeringsdelar kan hjälpa oljeborrning att komma in i djupare vatten och djupare oljekällor, inklusive högre temperaturer och produktionsmiljöer med allvarlig korrosion (dvs. hög salthalt).
De flesta av Kinas naturgasresurser är svavelhaltiga gasfält, som Tarimbassängen i Xinjiang och Sichuanbassängen, som är gasfält med hög svavelhalt. Korrosionsskyddet av rör i olje- och gasfält med hög H2S2- och C2O2-halt och långvarig service under höga temperaturer och högtrycksförhållanden är svåra problem vid utvecklingen av olja och gas. För närvarande har valet av högkvalitativa korrosionsbeständiga material som rör blivit en dominerande trend. Titanlegeringar används i miljöer med hög svavelhalt på grund av deras utmärkta gropfrätningsbeständighet, särskilt under tuffa arbetsförhållanden, där Cl- och H2S-halten är hög, och allmänt rostfritt stål och till och med nickelbaserade legeringar är korroderade.
3. Lättare och mer flexibel att använda
Även om stavar av titanlegering är mer kraftfulla än stålstänger, är de också lättare, med vikten av samma volym som är nästan hälften av stålets. Därför kan borrmomentet minskas med nästan 50%, och motsvarande belastning av toppdrevet på marken är mindre (PS: mindre kraft, djupare och mer stabil borrning), och utrustningen är inte så lätt att bryta. Därför är titanstavar starka och lättare, vilket kan spara mer ansträngning, bränsle och utrustning.
I framtiden är den globala efterfrågan på oljerör av titanlegering med högre hållfasthet och starkare korrosionsbeständighet mycket brådskande. Stora inhemska stålrörstillverkningsföretag och forskningsinstitut bedriver aktivt forsknings- och utvecklingsarbete. Det förväntas att titan som används inom oljeborrning och transport förväntas bli en stor applikationsmarknad för titanmaterial.