Aplicarea materialelor din titan în forajul și producția de petrol

În ultimii ani, pentru a îmbunătăți recuperarea țițeiului, a reduce costurile de producție a zăcămintelor de petrol și gaze și a prelungi durata de viață a zăcămintelor de petrol și gaze, există sonde din ce în ce mai complexe, cum ar fi sonde cu deplasare mare, sonde cu rază scurtă și puturi orizontale cu foraj lateral prin deschiderea ferestrelor in puturi vechi. Țevile de foraj convenționale au întâmpinat unele probleme dificile atunci când sunt utilizate în aceste puțuri complexe. De exemplu, în puțurile orizontale cu rază ultrascurtă, curbura sondei este foarte mică (<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. Rezistență mai mare și capacitate de operare mai puternică

Laboratorul a confirmat că atunci când solicitarea ciclică este de 30000 psi-40000psi, durata de viață la oboseală a titanului este de 10 ori mai mare decât a oțelului obișnuit. Coeficientul elastic al țevilor din aliaj de titan este de aproximativ 16,5 msi, care este mai elastic decât țevile de foraj din oțel și este mai potrivit pentru secțiunile puțurilor cu curbură mare. În prezent, au fost produse țevi de foraj din aliaj de titan cu o eficiență economică bună. Corpul țevii din Ti-6Al{-4V este răsturnat la ambele capete și sudat la îmbinările sculei la ambele capete. Dimensiunea corpului conductei de titan respectă standardul API, iar intervalul de lungime este de 2 sau 3 specificat în standardul API. Pentru a reduce costul de fabricație, îmbinarea sculei este realizată din oțel, firul de îmbinare este rulat după catarama de machiaj și de desfacere, iar diametrul exterior al îmbinării este sudat cu o curea rezistentă la uzură. Țevile de foraj din aliaj de titan sunt, de asemenea, utilizate în puțurile ultra-adânci și puțurile cu deplasare mare. Datorită densității scăzute a aliajului de titan, poate reduce sarcina cârligului mare cu 30%, poate reduce cuplul cu 30-40%, poate îmbunătăți semnificativ marja de tensiune și factorul de siguranță al instrumentului de găurit și poate îmbunătăți capacitatea. pentru a face față accidentelor complexe.

În mediul zilnic, durata de viață a țevii de foraj din aliaj de titan este de 10 ori mai mare decât a țevii de foraj convenționale din oțel cu aceeași specificație; în medii corozive, este de 100 de ori mai mare decât țeava de foraj convențională din oțel. Pe lângă țevile de foraj, stâlpii platformei petroliere offshore, schimbătoarele de căldură, pompele, supapele etc. sunt utilizați pe scară largă în producția de petrol și câmpurile de rafinare. De exemplu, platforma de foraj a câmpului petrolier din Marea Nordului din Statele Unite folosește 100 de schimbătoare de căldură din titan; proiectul Heidrum din Norvegia folosește primul arbore vertical de înaltă presiune din titan din lume.

2. Mai rezistent la coroziune și durată de viață mai lungă

Pentru platformele offshore de producție de petrol, coroziunea pieselor structurale cauzată de contaminarea biologică este destul de severă. Adesea face ca echipamentele tradiționale din metal să fie „pe jumătate moarte”, dar suprafața titanului are o peliculă de oxid format natural, dens, inert, rezistent la rugină și rezistent la coroziune, care poate rezista cu ușurință la coroziunea apei de mare, acidului sulfuric, și petrochimice fără tratament anticoroziv suplimentar. Piesele din aliaj de titan pot ajuta forarea petrolului să intre în ape mai adânci și în puțuri de petrol mai adânci, inclusiv temperaturi mai ridicate și medii de producție cu coroziune severă (adică, sare ridicată).

Majoritatea resurselor de gaze naturale ale Chinei sunt zăcăminte de gaze care conțin sulf, cum ar fi Bazinul Tarim din Xinjiang și Bazinul Sichuan, care sunt zăcăminte de gaze cu mult sulf. Protecția împotriva coroziunii țevilor din zăcămintele de petrol și gaze cu conținut ridicat de H2S2 și C2O2 și funcționare pe termen lung în condiții de temperatură ridicată și presiune ridicată reprezintă probleme dificile în dezvoltarea petrolului și gazelor. În prezent, selecția materialelor de înaltă calitate rezistente la coroziune ca țevi a devenit o tendință dominantă. Aliajele de titan sunt folosite în medii cu conținut ridicat de sulf datorită rezistenței lor excelente la pitting, în special în condiții dure de lucru, unde conținutul de Cl și H2S este ridicat, iar oțelul inoxidabil general și chiar aliajele pe bază de nichel sunt corodate.

3. Mai ușor și mai flexibil de operare

Deși tijele din aliaj de titan sunt mai puternice decât tijele de oțel, ele sunt și mai ușoare, greutatea aceluiași volum fiind aproape jumătate din cea a oțelului. Prin urmare, cuplul de foraj poate fi redus cu aproape 50%, iar sarcina corespunzătoare a unității superioare pe sol este mai mică (PS: forță mai mică, forare mai profundă și mai stabilă), iar echipamentul nu este atât de ușor de spart. Prin urmare, tijele de titan sunt puternice și mai ușoare, ceea ce poate economisi mai mult efort, combustibil și echipament.

În viitor, cererea globală pentru țevi de ulei din aliaj de titan cu rezistență mai mare și rezistență la coroziune mai puternică este foarte urgentă. Principalele companii interne producătoare de țevi de oțel și institutele de cercetare desfășoară activ activități de cercetare și dezvoltare. Este de așteptat ca titanul utilizat în domeniul forajului și transportului petrolului să devină o piață mare de aplicații pentru materialele din titan.