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石油用钛合金管材料的性能特点及发展

发布时间 :2020-10-08 22:55:52 浏览次数 :

1、钛合金材料的性能特点

钛合金因其优异的耐蚀性,良好的机械性能,具有较高的经济性成为石油工业特殊工况油气田的备选材料,从上世纪80年代国外就已开始进行钛合金管在石化行业的研究与应用,常用的钛合金管主要有钛合金杆、钛合金油管、钛合金套管、隔水管等。中国石油集团公司石油管工程技术研究院根据钛合金材料的独特的物理力学性能,开展了系统研究,克服了部分钛合金材料在一定工况下会有耐蚀的局限性以及腐蚀电位高、热传导系数低、难加工等问题,对多种钛合金进行了全面的理化、实物及抗腐蚀性能、服役性能的实验研究,解决钛合金用作油井管的关键问题,成功开发出了钛合金油管、套管及钻杆,通过下井试验表明钛合金油井管满足深井超深井技术要求,为下一步推广应用奠定了基础。最后,他呼吁业界同仁共同努力,早日把钛合金管广泛应用于我国石油工业的各个主要环节,以满足国家石油安全的重大国策。

钛合金管

油井管在石油工业中占有重要的位置,石油天然气勘探开发消耗大量油井管。据国际权威统计,每钻进一米,约需油井管62kg,2012年我国消耗油井管350万吨(三桶油和延长石油公司),耗资几百亿元人民币。油井管在石油工业中的地位,最主要的是其质量、性能对石油工业的发展关系重大。油井管服役工况条件恶劣。通常要承受几百甚至上千个大气压的内压或外压(塔里木油田最高压力可达120MPa),几百吨的拉伸载荷,还有高温及严酷的腐蚀介质的作用。油井管损坏有时会导致油气井报废。我国西部油田一口油气井的成本约几千万元甚至上几亿元人民币。油井管的安全可靠性、使用寿命和经济性对石油工业关系极其重大。据国际钻井承包商协会(IADC)统计,每起钻柱断裂事故平均直接损失为10.6万美元。

2、石油用钛合金管的发展

石油管工程技术研究院从2008年起开始跟踪研究钛合金油井管,开展了多个钛合金研究及试验评价项目,研究主要集中在以下方面:

1、钛合金选材指导与评价:钛合金油管材料通过了美国腐蚀工程师协会NACE TM0177-2005标准规定的抗SSC检测,表现出良好的抗SSC性能。

2、钛管关键指标研究:对多种钛合金进行了全面的理化、实物及抗腐蚀性能、服役性能的试验。

3、钛合金气密封特殊螺纹开发:与加拿大C-Fer中心合作,进行了油套管特殊螺纹接头气密封机理研究,为钛合金材料量身开发了气密封特殊螺纹接头,取得知识产权。

4、钛合金酸化缓蚀剂开发:针对钛合金酸化腐蚀问题,开发出适用于钛合金盐酸酸化缓蚀剂TG-205,该缓蚀剂能够满足盐酸酸化的要求。

钛管

5、钛合金管ISO13679评价试验:对全尺寸钛合金油套管产品进行ISO13679 实物评价试验,通过试验后获取进入市场的钥匙,2015年12月第一次通过ISO13679 Ⅱ级试验,完成全过程产品开发,并在中国海洋石油集团实验井进行下井试验。取得了很好的试验效果。

6、钛合金专用螺纹脂开发:开发出了钛合金抗粘扣螺纹润滑脂。

7、钛合金抗粘扣表面处理技术:建立了多技术路线的抗粘扣工艺方案,解决了钛合金粘扣问题。

8、钛合金螺纹加工及检测技术:可实现从设计图纸、数控编程、加工工艺制定和刀具定制、检测工艺制定和量具定制的全套特殊螺纹设计及转化技术,在钛合金油套管上加工高精度的气密封特殊螺纹及密封面。

9、钛合金标准体系的建立:2015年行业标准SY/T 6896.3-2015《钛合金油管》发布;2016年行标计划《钛合金套管技术规范》已立项,在制定中。

TC4钛合金管

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