鈦合金在石油化工行業(yè)的應用
鈦金屬自被發(fā)現(xiàn)以來,化工領域一直是用量最大的。近12年,國內化工領域消耗的鈦,每年都超過1.5萬噸。 實驗室證實,當周期應力處于30000psi-40000psi時,鈦的疲勞壽命是普通鋼材的10倍,鈦合金管材的彈性系數(shù)約為16.5msi,彈性比鋼制鉆桿要好,更適于高曲率井段。目前已經(jīng)生產出經(jīng)濟性較好的鈦合金鉆桿,材料為Ti-6Al-4V的管體經(jīng)兩端鐓粗后、在兩端對焊工具接頭組成,鈦管體尺寸滿足API標準、長度范圍為API標準規(guī)定的范圍2或3。為降低制造成本,工具接頭采用鋼制,接頭螺紋經(jīng)過上卸扣磨合,接頭外徑敷焊耐磨帶。鈦合金鉆桿在超深井、大位移井中也有應用。由于鈦合金密度低,可降低大鉤載荷30%,降低扭矩30-40%,顯著提高鉆具的拉力余量與安全系數(shù),提高處理事故復雜能力。 在日常環(huán)境下,鈦合金鉆桿的使用壽命,是同規(guī)格常規(guī)鋼鉆桿的10倍;腐蝕環(huán)境下,是常規(guī)鋼鉆桿的100倍。 除了鉆桿,海上石油平臺支柱、換熱器、泵、閥等等,采油和煉油領域都應用廣泛。 鈦更耐腐蝕,作業(yè)年限更久 海上石油開采平臺,生物污染引起的結構件腐蝕是相當厲害的。經(jīng)常會讓傳統(tǒng)金屬制造的設備“半死不活”…… 但是,鈦的表面有一層自然形成的,致密的、惰性、抗銹、抗腐蝕的氧化膜,不需要額外做防腐處理,就能輕輕松松抵抗海水、硫酸、石油化工品的腐蝕。 鈦合金部件,可以幫助石油鉆探進入更深的水域和更深的油井,包括更高的溫度和腐蝕嚴重(即多鹽)的生產環(huán)境。 有了鈦,鉆井平臺只管探索,啥都不怕! 中國天然氣資源中大部分是含硫氣田,如新疆塔里木、四川盆地都屬于高含硫氣田。高含H2S2、C2O2油氣田的管材防腐、高溫高壓條件下長期服役是石油天然氣開發(fā)的難點問題,目前選取優(yōu)質耐腐蝕材料作管材已成為主導趨勢。鈦合金以其優(yōu)異的抗點蝕性能,被應用到高含硫環(huán)境,特別是工況惡劣,Cl與H2S含量很高,一般不銹鋼,甚至是鎳基合金都發(fā)生腐蝕的情況下。 鈦更輕巧,作業(yè)操作更靈活 雖然,鈦合金桿子比鋼桿子更厲害 但是,鈦合金桿子還更輕,同體積的重量幾乎只有鋼的一半。 因為鈦桿子更輕,所以鉆探的扭矩減少近50%,地面上頂驅的負荷對應的就更小(PS:更小的力,鉆得更深更穩(wěn)),設備就沒那么容易壞。 所以,鈦桿子強有力,而且更輕,就可以更省力、更省油、更省設備。 |