Inovatīvi titāna sakausējuma pētījumi naftas urbuma caurulēs ekstremālos ģeoloģiskos apstākļos
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%). Tarim Oilfield pārstāvēto dziļo naftas un gāzes lauku attīstība ir izvirzījusi nepieredzētas veiktspējas prasības naftas urbuma caurules materiāliem.
Tradicionālā oglekļa tērauda un nerūsējošā tērauda eļļas urbuma caurules ir pakļautas ievērojamiem veiktspējas ierobežojumiem ekstremālos darba apstākļos: ievērojama stipruma noārdīšanās augstā temperatūrā (stiprības samazināšanās par aptuveni 40%) un nepietiekama izturība pret sērūdeņraža stresa koroziju (kalpošanas laiks ir saīsināts par vairāk nekā 50%). Tāpēc titāna sakausējuma materiāli ar izcilu visaptverošu sniegumu ir kļuvuši par daudzsološāko alternatīvo izvēli.
Jaunākie pētījumi rāda, ka UNS R55400 (ti -6 al -4 v ru) + titāna sakausējums, kas izstrādāts Amerikas Savienotajās Valstīs, demonstrē lielisku inženierijuPieteikuma vērtība:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Korozijas pretestība: gada korozijas ātrums<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Šļūdes pretestība: 300 grādu /200MPA stāvoklī šļūdes ātrums ir mazāks par 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹
Tomēr sakausējumā ir dārgi metāla elementi, piemēram, 4% rutēnija, kā rezultātā materiālas izmaksas ir līdz USD 120/kg, kas nopietni ierobežo tā liela mēroga pielietojumu. Pašreizējie galvenie tehnoloģiskie sasniegumi ietver:
Lēto izmaksu titāna sakausējumu (piemēram, ti -38644, izstrāde ar izmaksu samazinājumu par 40%)
Pulvera metalurģija neto veidošanas tehnoloģija (materiālu izmantošanas ātrums palielinājās līdz 90%)
Vairāku funkcionālā kompozītmateriālu pārklājuma tehnoloģija (korozijas rezistence palielinājās par 3 reizes)
Nozares prognozes rāda, ka globālais titāna sakausējuma eļļas urbuma cauruļu tirgus no 2025. līdz 2030. gadam saglabās vidējo gada pieauguma tempu 18%. Lai sasniegtu izrāvienu industrializācijā, ir jāveido pilnas ķēdes inovāciju sistēmas "materiālu izpētes un attīstības ražošanas procesa inženiertehniskā lietojumprogramma". Ieteicams prioritizēt demonstrācijas pielietojumus tipiskos ekstrēmās vides naftas laukos, piemēram, Tarim un Sichuan, un paātrināt tehnoloģisko iterāciju, izmantojot faktisko darba stāvokļa pārbaudi.
Paredzams, ka šī materiālā inovācija atrisinās "sašaurinājumu" tehniskās problēmas, ar kurām saskaras Ķīnas dziļo naftas un gāzes resursu attīstība, un sniegs svarīgu atbalstu valsts enerģijas drošības nodrošināšanai.
