Innovadora investigació d'aplicacions d'aliatge de titani en canonades de pous de petroli en condicions geològiques extremes
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%). El desenvolupament de camps profunds de petroli i gas representats per Tarim Oilfield ha presentat requisits de rendiment sense precedents per a materials de canonades de pou de petroli.
Les canonades tradicionals d’acer al carboni i d’oli d’acer inoxidable s’exposen a limitacions de rendiment significatives en condicions de treball extremes: degradació de la força significativa a temperatures elevades (aproximadament un 40% de la força a 400 graus) i una resistència insuficient a la corrosió d’estrès de sulfur d’hidrogen (vida de servei més del 50%). Per tant, els materials d’aliatge de titani amb un excel·lent rendiment integral s’han convertit en l’elecció alternativa més prometedora.
Les darreres investigacions mostren que l'USS R55400 (Ti -6 Al -4 V ru) + Aliatge de titani desenvolupat als Estats Units presenta una excel·lent enginyeriaValor de l'aplicació:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Resistència a la corrosió: taxa de corrosió anual<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Resistència a Creep: Sota la condició de 300 graus \/200MPa, la velocitat de fluïdesa és inferior a 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻?
Tot i això, l'aliatge conté elements de metall preciós com el 4% de ruteni, donant lloc a un cost material de fins a 120 dòlars\/kg, cosa que limita greument la seva aplicació a gran escala. Els avenços tecnològics clau actuals inclouen:
Desenvolupament d'aliatges de titani de baix cost (com Ti -38644, amb una reducció de costos del 40%)
Metal·lúrgia en pols a prop de la tecnologia de formació neta (la taxa d’ús de materials va augmentar fins al 90%)
La tecnologia de recobriment compost multi funcional (resistència a la corrosió va augmentar 3 vegades)
Les previsions de la indústria mostren que el mercat global del pou de petroli de Titanium Aliatge Well Pipe mantindrà una taxa de creixement mitjana anual del 18% del 2025 al 2030. Per aconseguir un avenç en la industrialització, cal construir un sistema d’innovació de cadena completa de “aplicació d’enginyeria de processos de fabricació de materials i desenvolupament de materials”. Es recomana prioritzar les aplicacions de demostració en camps de petroli amb entorn extrem típic com Tarim i Sichuan i accelerar la iteració tecnològica mitjançant la verificació de la condició de treball real.
S’espera que aquesta innovació material resolgui els problemes tècnics del “coll d’ampolla” que té el desenvolupament de recursos de petroli i gas de la Xina i proporcionarà un suport important per garantir la seguretat energètica nacional.
