Инновационные исследования применения титанового сплава в трубах нефтяной скважины в экстремальных геологических условиях
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%). Разработка глубоких нефтяных и газовых полей, представленных Tarim Oilfield, выдвинула беспрецедентные требования к производительности для материалов труб нефтяной скважины.
Традиционные трубы масла из нержавеющей стали подвергаются воздействию значительных ограничений производительности в экстремальных условиях труда: значительная деградация прочности при высоких температурах (примерно на 40% снижение прочности при 400 градусов) и недостаточная устойчивость к коррозии напряжения водорода (срок службы сокращается более чем на 50%). Таким образом, материалы титанового сплава с превосходной комплексной производительностью стали наиболее перспективным альтернативным выбором.
Последнее исследование показывает, что UNS R55400 (Ti -6 al -4 V RU) + Титановый сплав, разработанный в Соединенных Штатах, демонстрирует превосходную инженериюЗначение приложения:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Коррозионная стойкость: годовой уровень коррозии<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Сопротивление ползучести: при условии 300 градусов \/200 МПа скорость ползучести меньше 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻
Тем не менее, сплав содержит элементы драгоценных металлов, такие как 4% рутения, что приводит к стоимости материала до 120 долларов США\/кг, что сильно ограничивает его крупномасштабное применение. Текущие ключевые технологические прорывы включают:
Разработка сплавов титановых сплавов с низким уровнем дороги (например, Ti -38644, с снижением затрат на 40%)
Порошковая металлургия, близкая к чистой технологии формирования (уровень использования материалов увеличился до 90%)
Многофункциональная технология композитного покрытия (коррозионная стойкость увеличилась в 3 раза)
Прогнозы промышленности показывают, что мировой рынок труб титановых сплавных масел будет поддерживать среднегодовые темпы роста 18% с 2025 по 2030 год. Чтобы добиться прорыва в области индустриализации, необходимо создать полноценную инновационную систему «применения в области разработки материалов и разработчиков разработки». Рекомендуется определить приоритеты демонстрационных применений в типичных нефтяных месторождениях экстремальных среды, таких как Тарим и Сычуань, и ускорить технологическую итерацию посредством фактической проверки рабочего состояния.
Ожидается, что это материальное инновация решит технические проблемы «узкого места», с которыми сталкиваются глубокие нефтегазовые ресурсы Китая, и окажет важную поддержку для обеспечения национальной энергетической безопасности.
