Inovativna uporaba Raziskave titanove zlitine v oljnih vodnjakih v ekstremnih geoloških pogojih
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 globokih naftnih in plinskih polj, ki jih predstavlja Tarim Oilfield, je predložil zahteve glede zmogljivosti brez primere za materiale za vrtine nafte.
Tradicionalne cevi za olje iz ogljikovega jekla in nerjavečega jekla so izpostavljene pomembnim omejitvam zmogljivosti v ekstremnih delovnih pogojih: znatno razgradnjo trdnosti pri visokih temperaturah (približno 40% znižanja moči pri 400 stopinjah) in nezadostna odpornost na vodikovo sulfidno stresno korozijo (storitev se je zmanjšala za več kot 50%). Zato so materiali iz titanijeve zlitine z odlično celovito zmogljivostjo postali najbolj obetavna alternativna izbira.
Najnovejše raziskave kažejo, da UNS R55400 (ti -6 al -4 v RU) + Titanium zlitina, razvita v Združenih državah AmerikeVrednost aplikacije:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Korozijska odpornost: letna stopnja korozije<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Odpornost na lezenje: Pod pogojem 300 stopinj \/200MPA je stopnja lezenja manjša od 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹
Vendar zlitina vsebuje dragocene kovinske elemente, kot je 4% rutenij, kar ima za posledico materialne stroške do 120 USD\/kg, kar močno omejuje njegovo obsežno uporabo. Trenutni ključni tehnološki preboji vključujejo:
Razvoj nizkocenovnih zlitin tipa tipa (na primer ti -38644, z znižanjem stroškov za 40%)
Metalurgija v prahu v bližini tehnologije neto oblikovanja (stopnja uporabe materiala se je povečala na 90%)
Več funkcionalno kompozitno tehnologijo (korozijska odpornost se je povečala za 3 -krat)
Industrijske napovedi kažejo, da bo svetovni trg cevi za vrtine titanijeve zlitine ohranil povprečno letno stopnjo rasti 18% od leta 2025 do 2030. Za dosego preboja industrializacije je treba zgraditi celoten verižni sistem inovacijskega sistema "Raziskave materiala in razvoj proizvodnje procesa inženiringa". Priporočljivo je, da prednostno določimo demonstracijske aplikacije na tipičnih ekstremnih okoljskih naftnih poljih, kot sta Tarim in Sichuan, in pospešiti tehnološko iteracijo z dejanskim preverjanjem delovnega stanja.
Pričakuje se, da bo ta materialna inovacija rešila tehnične težave "ozko grlo", s katerimi se sooča Kitajski razvoj globokih virov nafte in plina, in nudila pomembno podporo za zagotavljanje nacionalne energetske varnosti.
