Titano medžiagų taikymas naftos gręžimui ir gamyboje
Pastaraisiais metais, siekiant pagerinti žalios naftos išgavimą, sumažinti naftos ir dujų telkinių gamybos sąnaudas ir pratęsti naftos ir dujų telkinių eksploatavimo trukmę, atsiranda vis daugiau sudėtingų gręžinių, tokių kaip dideli gręžiniai, trumpo spindulio gręžiniai ir horizontalūs šuliniai su šoniniu gręžimu atidarant langus senuose šuliniuose. Įprasti gręžimo vamzdžiai susidūrė su sudėtingomis problemomis, kai buvo naudojami šiuose sudėtinguose šuliniuose. Pavyzdžiui, itin trumpo spindulio horizontaliuose šuliniuose gręžinio kreivumas yra labai mažas (<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. Didesnis stiprumas ir didesnis veikimo pajėgumas
Laboratorija patvirtino, kad kai ciklinis įtempis yra 30 000 psi-40000psi, titano nuovargio tarnavimo laikas yra 10 kartų didesnis nei įprasto plieno. Titano lydinio vamzdžių elastingumo koeficientas yra apie 16,5 msi, kuris yra elastingesnis nei plieniniai gręžimo vamzdžiai ir labiau tinka didelio kreivumo šulinių sekcijoms. Šiuo metu gaminami gero ekonominio efektyvumo titano lydinio gręžimo vamzdžiai. Vamzdžio korpusas, pagamintas iš Ti-6Al-4V, abiejuose galuose yra sulenktas ir abiejuose galuose privirintas prie įrankių jungčių. Titano vamzdžio korpuso dydis atitinka API standartą, o ilgio diapazonas yra 2 arba 3, nurodytas API standarte. Siekiant sumažinti gamybos sąnaudas, įrankio jungtis yra pagaminta iš plieno, jungties sriegis įvedamas po makiažo ir apdailos sagties, o išorinis jungties skersmuo suvirinamas dilimui atspariu diržu. Titano lydinio gręžimo vamzdžiai taip pat naudojami itin giliuose ir didelio tūrio šuliniuose. Dėl mažo titano lydinio tankio jis gali sumažinti didžiojo kablio apkrovą 30%, sumažinti sukimo momentą 30-40%, žymiai pagerinti gręžimo įrankio įtempimo ribą ir saugos koeficientą bei pagerinti gebėjimą spręsti sudėtingas avarijas.
Kasdienėje aplinkoje titano lydinio gręžimo vamzdžio tarnavimo laikas yra 10 kartų didesnis nei įprastų tos pačios specifikacijos plieninių gręžimo vamzdžių; korozinėje aplinkoje jis yra 100 kartų didesnis nei įprastų plieninių gręžimo vamzdžių. Be gręžimo vamzdžių, naftos gavybos ir perdirbimo laukuose plačiai naudojami jūrinės naftos platformos stulpai, šilumokaičiai, siurbliai, vožtuvai ir kt. Pavyzdžiui, Šiaurės jūros naftos telkinių gręžimo platformoje JAV naudojama 100 titano šilumokaičių; Heidrum projekte Norvegijoje naudojama pirmoji pasaulyje titano aukšto slėgio stovo velenas.
2.Atsparesnis korozijai ir ilgesnis tarnavimo laikas
Naftos gavybos platformose jūroje konstrukcinių dalių korozija, kurią sukelia biologinė tarša, yra gana didelė. Tradicinė metalo įranga dažnai tampa „pusiau mirusia“, tačiau titano paviršius turi natūraliai susiformavusią, tankią, inertišką, rūdims ir korozijai atsparią oksido plėvelę, kuri gali lengvai atsispirti jūros vandens, sieros rūgšties korozijai, ir naftos chemijos produktai be papildomo antikorozinio apdorojimo. Titano lydinio dalys gali padėti naftos gręžiniams patekti į gilesnius vandenis ir gilesnius naftos gręžinius, įskaitant aukštesnę temperatūrą ir gamybos aplinką, kurioje yra didelė korozija (ty daug druskos).
Dauguma Kinijos gamtinių dujų išteklių yra sieros turintys dujų telkiniai, tokie kaip Tarimo baseinas Sindziange ir Sičuano baseinas, kuriuose yra daug sieros dujų telkiniai. Naftos ir dujų telkinių, kuriuose yra daug H2S2 ir C2O2, vamzdžių apsauga nuo korozijos ir ilgalaikis eksploatavimas aukštoje temperatūroje ir aukšto slėgio sąlygomis yra sudėtingos naftos ir dujų plėtros problemos. Šiuo metu dominuojančia tendencija tapo aukštos kokybės korozijai atsparių medžiagų, kaip vamzdžių, pasirinkimas. Titano lydiniai naudojami daug sieros turinčioje aplinkoje dėl puikaus atsparumo duobėms, ypač atšiauriomis darbo sąlygomis, kai Cl ir H2S kiekis yra didelis, o bendras nerūdijančio plieno ir net nikelio lydinių korozija.
3. Lengvesnis ir lankstesnis naudoti
Nors titano lydinio strypai yra galingesni nei plieniniai strypai, jie taip pat yra lengvesni, o tokio paties tūrio svoris yra beveik perpus mažesnis nei plieno. Todėl gręžimo sukimo momentą galima sumažinti beveik 50%, o atitinkama viršutinės pavaros apkrova ant žemės yra mažesnė (PS: mažesnė jėga, gilesnis ir stabilesnis gręžimas), o įrangą ne taip lengva sulaužyti. Todėl titano strypai yra tvirti ir lengvesni, todėl galima sutaupyti daugiau pastangų, degalų ir įrangos.
Ateityje pasaulinė titano lydinio alyvos vamzdžių, pasižyminčių didesniu stiprumu ir atsparumu korozijai, paklausa yra labai skubi. Didžiosios vietinės plieno vamzdžių gamybos įmonės ir tyrimų institutai aktyviai vykdo mokslinius tyrimus ir plėtrą. Tikimasi, kad titanas, naudojamas naftos gręžimo ir transportavimo srityje, taps didele titano medžiagų pritaikymo rinka.
