Titaanmaterjalide kasutamine naftapuurimisel ja -tootmisel
Viimastel aastatel on toornafta taaskasutamise parandamiseks, nafta- ja gaasiväljade tootmiskulude vähendamiseks ning nafta- ja gaasiväljade arendusea pikendamiseks üha keerulisemad puurkaevud, nagu suured veeväljasurvekaevud, lühikese raadiusega puurkaevud ja horisontaalsed kaevud külgpuurimisega vanades kaevudes akende avamisega. Tavaliste puurtorude puhul on nendes keerulistes kaevudes kasutamisel esinenud raskeid probleeme. Näiteks ülilühikese raadiusega horisontaalsetes kaevudes on puuraugu kõverus väga väike (<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. Suurem tugevus ja suurem töövõime
Laboratoorium on kinnitanud, et kui tsükliline pinge on 30 000 psi-40000psi, on titaani väsimusiga 10 korda pikem kui tavalisel terasel. Titaanisulamist torude elastsuse koefitsient on umbes 16,5 msi, mis on elastsem kui terasest puurtorud ja sobib paremini suure kõverusega kaevuosadele. Praegu on toodetud hea majandusliku efektiivsusega titaanisulamist puurtorusid. Ti{5}}Al-4V-st valmistatud torukeha on mõlemast otsast rikutud ja mõlemast otsast keevitatud tööriistade ühenduste külge. Titaantoru korpuse suurus vastab API standardile ja pikkusvahemik on API standardis määratud 2 või 3. Tootmiskulude vähendamiseks on tööriista ühenduskoht terasest, vuugi keerme sissejooks pärast meigi- ja make-out luku ning liite välisläbimõõt keevitatakse kulumiskindla vööga. Titaanisulamist puurtorusid kasutatakse ka ülisügavates ja suure veeväljasurvega kaevudes. Tänu titaanisulami väikesele tihedusele võib see vähendada suure konksu koormust 30%, vähendada pöördemomenti 30-40%, parandada oluliselt puurimistööriista pingutusvaru ja ohutustegurit ning parandada selle võimet. keeruliste õnnetuste lahendamiseks.
Igapäevases keskkonnas on titaanisulamist puurtoru kasutusiga 10 korda pikem kui sama spetsifikatsiooniga terasest puurtoru kasutusiga; söövitavas keskkonnas on see 100 korda suurem kui tavalise terasest puurtoru puhul. Lisaks puurtorudele kasutatakse naftatootmis- ja rafineerimisväljadel laialdaselt avamere naftaplatvormide sambaid, soojusvahetiid, pumpasid, ventiile jne. Näiteks Põhjamere naftaväljade puurimisplatvorm Ameerika Ühendriikides kasutab 100 titaanist soojusvahetit; Heidrumi projektis Norras kasutatakse maailma esimest titaanist kõrgsurve tõusuvõlli.
2.Korrosioonikindlam ja pikem kasutusiga
Avamere naftatootmisplatvormide puhul on bioloogilisest saastumisest põhjustatud konstruktsiooniosade korrosioon üsna tõsine. Sageli muudab see traditsioonilised metallist valmistatud seadmed "poolsurnud", kuid titaani pinnal on looduslikult moodustunud tihe, inertne, roostekindel ja korrosioonikindel oksiidkile, mis suudab kergesti vastu seista merevee, väävelhappe korrosioonile, ja naftakeemiatooted ilma täiendava korrosioonivastase töötluseta. Titaanisulamist osad võivad aidata naftapuurimisel siseneda sügavamatesse vetesse ja sügavamatesse naftapuurkaevudesse, sealhulgas kõrgematesse temperatuuridesse ja tugeva korrosiooniga (st kõrge soolasisaldusega) tootmiskeskkonda.
Enamik Hiina maagaasivarusid on väävlit sisaldavad gaasimaardlad, nagu Tarimi jõgikond Xinjiangis ja Sichuani vesikond, mis on kõrge väävlisisaldusega gaasimaardlad. Kõrge H2S2 ja C2O2 sisaldusega nafta- ja gaasiväljade torude korrosioonikaitse ning pikaajaline töö kõrgel temperatuuril ja kõrge rõhu tingimustes on nafta ja gaasi arendamisel keerulised probleemid. Praegu on valdavaks trendiks saanud kvaliteetsete korrosioonikindlate materjalide valimine torudeks. Titaanisulameid kasutatakse kõrge väävlisisaldusega keskkondades tänu nende suurepärasele punktkoristuskindlusele, eriti karmides töötingimustes, kus Cl- ja H2S-sisaldus on kõrge ning roostevaba teras ja isegi niklipõhised sulamid on korrodeerunud.
3. Kergem ja paindlikum kasutada
Kuigi titaanisulamist vardad on võimsamad kui terasvardad, on need ka kergemad, kusjuures sama mahu kaal on peaaegu poole väiksem terasest. Seetõttu saab puurimismomenti vähendada ligi 50% ning ülemise ajami vastav koormus maapinnale on väiksem (PS: väiksem jõud, sügavam ja stabiilsem puurimine) ning seadmeid ei ole nii lihtne lõhkuda. Seetõttu on titaanvardad tugevad ja kergemad, mis võib säästa rohkem pingutust, kütust ja seadmeid.
Tulevikus on ülemaailmne nõudlus suurema tugevuse ja tugevama korrosioonikindlusega titaanisulamist õlitorude järele väga kiireloomuline. Suuremad kodumaised terastorusid tootvad ettevõtted ja uurimisinstituudid teevad aktiivselt uurimis- ja arendustööd. Eeldatakse, et naftapuurimise ja transpordi valdkonnas kasutatavast titaanist saab titaanmaterjalide suur rakendusturg.
