Innovativ anvendelse af titanlegering i oliebrøndrør under ekstreme geologiske forhold
As China's conventional oil and gas resources become increasingly depleted, oil extraction is gradually shifting towards extreme geological environments such as ultra deep layers (>4000 meters), high temperatures (>150 ℃), high pressures (>70 MPa), and high sulfur (H ₂ S concentration>5%). Udviklingen af dybe olie- og gasfelter repræsenteret af Tarim Oilfield har fremsat hidtil uset ydelseskrav til oliebrøndrørmaterialer.
Traditionelle kulstofstål og rustfrit stål oliebrøndrør udsættes for betydelige ydelsesbegrænsninger under ekstreme arbejdsforhold: betydelig styrke nedbrydning ved høje temperaturer (ca. 40% fald i styrke ved 400 grader) og utilstrækkelig modstand mod hydrogensulfidstress korrosion (leveliv forkortet med mere end 50%). Derfor er titaniumlegeringsmaterialer med fremragende omfattende ydeevne blevet det mest lovende alternative valg.
Den seneste forskning viser, at UNS R55400 (Ti -6 al -4 V Ru) + Titaniumlegering udviklet i USA udviser fremragende teknikAnvendelsesværdi:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Korrosionsbestandighed: Årlig korrosionshastighed<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Krybmodstand: Under betingelse af 300 graders \/200MPa er krybfrekvensen mindre end 1 × 10 ⁻⁷ ⁻¹
Imidlertid indeholder legeringen ædle metalelementer, såsom 4% ruthenium, hvilket resulterer i en væsentlig omkostning på op til $ 120\/kg, hvilket alvorligt begrænser dens store applikation. De nuværende nøgleteknologiske gennembrud inkluderer:
Udvikling af billige legeringer med lav pris (såsom Ti -38644, med en omkostningsreduktion på 40%)
Pulvermetallurgi nær Netformningsteknologi (materialets udnyttelsesgrad steg til 90%)
Multifunktionel kompositbelægningsteknologi (korrosionsbestandighed steg med 3 gange)
Industriprognoser viser, at Global Titanium Alloy Oil Well Pipe Marked vil opretholde en gennemsnitlig årlig vækstrate på 18% fra 2025 til 2030. For at opnå et gennembrud i industrialiseringen er det nødvendigt at opbygge et fuldt kæde -innovationssystem med "materiel forsknings- og udviklingsfremstillingsproces engineering applikation". Det anbefales at prioritere demonstrationsapplikationer i typiske ekstreme miljøoliefelter som Tarim og Sichuan og fremskynde teknologisk iteration gennem faktisk verifikation af arbejdstilstand.
Denne materielle innovation forventes at løse de "flaskehals" tekniske problemer, som Kinas dybe olie- og gasressourceudvikling står overfor, og giver vigtig støtte til at sikre national energisikkerhed.
