Istraživanje inovativnih primjena legure od titana u cijevima naftnih bušotina u ekstremnim geološkim uvjetima
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%). Razvoj dubokih naftnih i plinskih polja zastupljenih od strane Tarim Oilfield iznio je neviđene zahtjeve za performanse za materijale naftne bušotine.
Tradicionalni karbonski čelik i cijevi za ulje od nehrđajućeg čelika izloženi su značajnim ograničenjima performansi u ekstremnim radnim uvjetima: značajna razgradnja čvrstoće pri visokim temperaturama (oko 40% smanjenje čvrstoće na 400 stupnjeva) i nedovoljna otpornost na koroziju stresa sumporanog sulfida (uslužni vijek skraćen za više od 50%). Stoga su materijali za legure od titana s izvrsnim sveobuhvatnim performansama postali najperspektivniji alternativni izbor.
Najnovije istraživanje pokazuje da UNS R55400 (Ti -6 al -4 v ru) + legura titana razvijenog u Sjedinjenim Državama pokazuje izvrsno inženjerstvoVrijednost aplikacije:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Otpornost na koroziju: godišnja stopa korozije<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Otpor puzanja: Pod uvjetima od 300 stupnjeva \/200MPa, brzina puzanja je manja od 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹
Međutim, legura sadrži elemente dragocjenih metala poput 4% rutenija, što rezultira materijalnim troškovima do 120 USD\/kg, što ozbiljno ograničava njegovu veliku primjenu. Trenutni ključni tehnološki proboji uključuju:
Razvoj niskobudžetnih legura tipa titana (poput ti -38644, s smanjenjem troškova od 40%)
Prašak metalurgija u blizini tehnologije neto formiranja (stopa iskorištavanja materijala porasla je na 90%)
Multi funkcionalna tehnologija kompozitnog premaza (otpornost na koroziju povećala se za 3 puta)
Prognoze industrije pokazuju da će globalno tržište cijevi od legura bušotine od legura titana održavati prosječnu godišnju stopu rasta od 18% od 2025. do 2030. godine. Da bi se postigao proboj u industrijalizaciji, potrebno je izgraditi inovacijski sustav punog lanca „materijalnih istraživanja i razvojnih inženjerskih primjena“. Preporučuje se prioritet demonstracijskim primjenama u tipičnim naftnim poljima ekstremnih okoliša kao što su Tarim i Sichuan, te ubrzati tehnološku iteraciju kroz stvarnu provjeru radnog stanja.
Očekuje se da će ova materijalna inovacija riješiti tehničke probleme "uskog grla" s kojima se suočava kineski razvoj dubokog nafte i plina i pružiti važnu potporu za osiguranje nacionalne energetske sigurnosti.
