Cercetări inovatoare de aplicații ale aliajului de titan în conductele de puțuri de petrol în condiții geologice extreme
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%). Dezvoltarea câmpurilor profunde de petrol și gaze reprezentate de Tarim Oilfield a prezentat cerințe de performanță fără precedent pentru materialele cu conducte de puțuri de petrol.
Oțelul tradițional de carbon și conductele de puț de ulei din oțel inoxidabil sunt expuse la limitări semnificative de performanță în condiții de muncă extreme: degradarea semnificativă a rezistenței la temperaturi ridicate (aproximativ 40% scăderea rezistenței la 400 de grade) și o rezistență insuficientă la coroziunea de stres de sulfură de hidrogen (durata de viață scurtată cu mai mult de 50%). Prin urmare, materialele din aliaj de titan cu performanțe cuprinzătoare excelente au devenit cea mai promițătoare alegere alternativă.
Cele mai recente cercetări arată că UNS R55400 (Ti -6 al -4 v ru) + aliaj de titan dezvoltat în Statele Unite, prezintă o inginerie excelentăValoarea aplicației:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Rezistența la coroziune: rata anuală de coroziune<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Rezistență la fluaj: în condiții de 300 grade \/200MPa, rata de fluaj este mai mică de 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹
Cu toate acestea, aliajul conține elemente metalice prețioase, cum ar fi 4% ruteniu, ceea ce duce la un cost material de până la 120 USD\/kg, ceea ce limitează sever aplicarea sa pe scară largă. Principalele descoperiri tehnologice cheie includ:
Dezvoltarea aliajelor de titan cu costuri reduse (cum ar fi Ti -38644, cu o reducere a costurilor de 40%)
Metalurgia pulberii în apropierea tehnologiei de formare netă (rata de utilizare a materialelor a crescut la 90%)
Tehnologia de acoperire compusă multiplă funcțională (rezistența la coroziune a crescut de 3 ori)
Previziunile industriei arată că piața de conducte de puțuri de aliaj de titan global va menține o rată medie de creștere anuală de 18% din 2025 până în 2030. Pentru a obține o descoperire în industrializare, este necesar să se construiască un sistem de inovare cu lanțuri complete de „aplicație de cercetare a materialelor și dezvoltare a procesului de inginerie a proceselor”. Este recomandat să acordați prioritate aplicațiilor demonstrative în câmpurile petroliere tipice de mediu extrem, cum ar fi Tarim și Sichuan, și să accelereze iterația tehnologică prin verificarea efectivă a condițiilor de lucru.
Această inovație materială este de așteptat să rezolve problemele tehnice „blocaje” cu care se confruntă dezvoltarea profundă a resurselor de petrol și gaze din China și va oferi un sprijin important pentru asigurarea securității energetice naționale.
