Primena titanijumskih materijala u bušenju i proizvodnji nafte
Posljednjih godina, kako bi se poboljšao oporavak sirove nafte, smanjili troškovi proizvodnje nafte i plina, te produžio vijek trajanja naftnih i plinskih polja, sve su složenije bušotine, kao što su bušotine velikog pomaka, bušotine kratkog radijusa i horizontalni bunari sa bočnim bušenjem otvaranjem prozora u starim bunarima. Konvencionalne bušaće cijevi naišle su na neke teške probleme kada se koriste u ovim složenim bušotinama. Na primjer, u horizontalnim bušotinama ultra kratkog radijusa, zakrivljenost bušotine je vrlo mala (<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. Veća snaga i jači radni kapacitet
Laboratorija je potvrdila da kada je ciklično naprezanje na 30000 psi{1}}psi, vijek trajanja zamora titanijuma je 10 puta veći od običnog čelika. Koeficijent elastičnosti cijevi od legure titana je oko 16,5 msi, što je elastičnije od čeličnih bušaćih cijevi i pogodnije je za dionice bunara velike zakrivljenosti. Trenutno se proizvode bušaće cijevi od legure titanijuma sa dobrom ekonomskom efikasnošću. Tijelo cijevi od Ti-6Al-4V je nagnuto na oba kraja i zavareno na spojeve alata na oba kraja. Veličina tijela titanijumske cijevi zadovoljava API standard, a raspon dužine je 2 ili 3 specificiran u API standardu. Kako bi se smanjili troškovi proizvodnje, spoj alata je izrađen od čelika, spojni navoj se uhodava nakon kopče za dopunu i šminkanje, a vanjski promjer spoja je zavaren kaišem otpornim na habanje. Bušaće cijevi od legure titana također se koriste u ultra-dubokim bušotinama i bušotinama velikog pomaka. Zbog niske gustine legure titanijuma, može smanjiti opterećenje velike kuke za 30%, smanjiti obrtni moment za 30-40%, značajno poboljšati marginu napetosti i faktor sigurnosti alata za bušenje, te poboljšati sposobnost za rješavanje složenih nesreća.
U svakodnevnom okruženju, vijek trajanja cijevi za bušenje od legure titana je 10 puta veći od uobičajenih čeličnih cijevi za bušenje iste specifikacije; u korozivnom okruženju, 100 puta je veći od uobičajenih čeličnih bušaćih cijevi. Osim bušaćih cijevi, u poljima proizvodnje i prerade nafte naširoko se koriste stubovi naftnih platformi na moru, izmjenjivači topline, pumpe, ventili itd. Na primjer, platforma za bušenje naftnih polja u Sjevernom moru u Sjedinjenim Državama koristi 100 titanijskih izmjenjivača topline; projekat Heidrum u Norveškoj koristi prvu na svijetu titanijsku osovinu visokog pritiska.
2. Više otporan na koroziju i duži vijek trajanja
Za platforme za proizvodnju nafte na moru, korozija strukturnih dijelova uzrokovana biološkom kontaminacijom je prilično ozbiljna. Tradicionalnu opremu napravljenu od metala često čini "napola mrtvom", ali površina titanijuma ima prirodno formiran, gust, inertan, otporan na hrđu i koroziju oksidni film, koji se lako može oduprijeti koroziji morske vode, sumporne kiseline, i petrohemije bez dodatnog tretmana protiv korozije. Dijelovi od legure titanijuma mogu pomoći da bušenje nafte uđe u dublje vode i dublje naftne bušotine, uključujući više temperature i proizvodna okruženja sa jakom korozijom (tj. sa visokim sadržajem soli).
Većina kineskih resursa prirodnog gasa su plinska polja koja sadrže sumpor, kao što su Tarimski basen u Xinjiangu i basen Sichuan, koji su polja s visokim sadržajem sumpora. Zaštita cijevi od korozije na naftnim i plinskim poljima s visokim sadržajem H2S2 i C2O2 i dugotrajan rad u uvjetima visoke temperature i visokog tlaka teški su problemi u razvoju nafte i plina. Trenutno je izbor visokokvalitetnih materijala otpornih na koroziju kao cijevi postao dominantan trend. Legure titana se koriste u okruženjima s visokim sadržajem sumpora zbog njihove odlične otpornosti na točenje, posebno u teškim radnim uvjetima, gdje je visok sadržaj Cl i H2S, a općenito su nehrđajući čelik, pa čak i legure na bazi nikla, korodirane.
3. Lakši i fleksibilniji za rad
Iako su šipke od legure titana snažnije od čeličnih šipki, one su i lakše, a težina iste zapremine je skoro upola manja od čelika. Zbog toga se obrtni moment bušenja može smanjiti za skoro 50%, a odgovarajuće opterećenje gornjeg pogona na tlu je manje (PS: manja sila, dublje i stabilnije bušenje), a opremu nije tako lako razbiti. Stoga su titanijumske šipke jake i lakše, što može uštedjeti više truda, goriva i opreme.
U budućnosti, globalna potražnja za cijevima za ulje od titanijumske legure veće čvrstoće i otpornije na koroziju je vrlo hitna. Glavne domaće kompanije za proizvodnju čeličnih cijevi i istraživački instituti aktivno provode istraživački i razvojni rad. Očekuje se da će titan koji se koristi u polju bušenja nafte i transporta postati veliko tržište primjene titanijumskih materijala.
