Investigación de aplicaciones innovador de aleación de titanio en tuberías de pozos de petróleo en condiciones geológicas extremas
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%). El desarrollo de campos de petróleo y gas profundos representados por Tarim Oilfield ha presentado requisitos de rendimiento sin precedentes para los materiales de tuberías de pozos petroleros.
El acero al carbono tradicional y las tuberías de pozos de aceite de acero inoxidable están expuestas a limitaciones de rendimiento significativas en condiciones de trabajo extremas: degradación significativa de resistencia a altas temperaturas (disminución del 40% en la resistencia a 400 grados) y la resistencia insuficiente a la corrosión por estrés por sulfuro de hidrógeno (vida útil acortada en más del 50%). Por lo tanto, los materiales de aleación de titanio con un excelente rendimiento integral se han convertido en la opción alternativa más prometedora.
La última investigación muestra que la UNS R55400 (Ti -6 al -4 v Ru) + aleación de titanio desarrollada en los Estados Unidos exhibe una excelente ingenieríaValor de la aplicación:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Resistencia a la corrosión: tasa de corrosión anual<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Resistencia de fluencia: bajo la condición de 300 grados \/200mpa, la velocidad de fluencia es inferior a 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹
Sin embargo, la aleación contiene elementos metálicos preciosos como el 4% de rutenio, lo que resulta en un costo material de hasta $ 120\/kg, lo que limita severamente su aplicación a gran escala. Los avances tecnológicos clave actuales incluyen:
Desarrollo de aleaciones de titanio de bajo costo (como ti -38644, con una reducción de costos del 40%)
Metalurgia en polvo cerca de la tecnología de formación neta (tasa de utilización de materiales aumentó al 90%)
Tecnología de recubrimiento compuesto multi funcional (resistencia a la corrosión aumentada en 3 veces)
Los pronósticos de la industria muestran que el mercado global de tuberías de petróleo de petróleo de aleación de aleación de titanio mantendrá una tasa de crecimiento anual promedio del 18% de 2025 a 2030. Para lograr un avance en la industrialización, es necesario construir un sistema de innovación de cadena completa de "Aplicación de ingeniería de procesos de fabricación de desarrollo de materiales". Se recomienda priorizar las aplicaciones de demostración en campos petroleros de entorno extremo típicos como Tarim y Sichuan, y acelerar la iteración tecnológica a través de la verificación de la condición de trabajo real.
Se espera que esta innovación material resuelva los problemas técnicos del "cuello de botella" que enfrentan el desarrollo profundo de los recursos de petróleo y gas de China, y brinda un apoyo importante para garantizar la seguridad energética nacional.
