Застосування матеріалів з титанових сплавів у нафтовій промисловості
Титан є важливим конструкційним металом, розробленим у 1950-х роках. Титан може утворювати сплави з іншими металевими елементами для посилення та покращення його механічних і фізичних властивостей для задоволення різних потреб. Титан і його сплави мають високу міцність, низький модуль пружності, чудову стійкість до корозії, хорошу біосумісність та інші характеристики. Вони широко використовуються в аерокосмічних кріпленнях, нафтовій промисловості, інженерних компонентах, медичних кардіостимуляторах та інших галузях.
Матеріали з титанового сплаву, які використовуються в трубах для нафтових свердловин за кордоном, в основному включають UNS R56404 (Ti-6Al-4V-0.08Ru), UNS R55400 (Ti-5.5Al{{ 8}}.3Zr-5.7V-1.3Mo-0.10O-0.06Pd), UNSR58640 (Ti-3Al-8V -6Cr-4Zr-4Mo), UNS R56260 (Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo), тощо. З розвитком технологій титановий сплав TC4 (Ti-6Al-4V) із хорошою корозійною стійкістю та високою питомою міцністю поступово використовується в трубах для нафтових свердловин у моїй країні.
Більшість традиційних труб для нафтових свердловин у моїй країні виготовляються з вуглецевої сталі, наприклад G105, L80, N80, P110 тощо. Проте середовище розробки нафти та газу в моїй країні відносно суворе. Труби для нафтових свердловин не тільки стикаються з проблемами високої температури та високого тиску під час експлуатації під землею, але також мають протистояти спільному впливу корозійних середовищ, таких як H2S, CO2, висококонцентрований розсіл/рідина для завершення, елементарна сірка та сильна кислота. Традиційні труби для нафтових свердловин із вуглецевої сталі більше не витримують суворих умов експлуатації.
Масляні труби та обсадні труби з титанового сплаву будуть піддаватися великим навантаженням зовнішнього тиску під землею. Лю та ін. створив нову модель прогнозування міцності кожуха з титанового сплаву, засновану на моделі критерію міцності та стиску, а також розрахував і порівняв міцність на стиск труб із титанового сплаву та сталевих труб з різними ключовими параметрами. Результати випробувань показують, що міцність на стиск труб із титанового сплаву нижча, ніж у сталевих труб з тими ж характеристиками. Таким чином, міцність на стиск нафтових труб і обсадних труб із титанового сплаву має вирішальне значення для безпеки колони труб під землею.
Зарубіжні вчені Шютц та ін. піддали титанові трубки UNS R56404 рідкої ртуті та провели випробування на високу напругу, безперервне розтягування та циклічні навантаження у відповідних умовах видобутку нафти та газу. Вони виявили, що в рідкій ртуті при 232 градусах титанові труби можуть повністю протистояти крихкості рідкого металу та іншим формам погіршення навколишнього середовища.
Вони також вивчали кислотне використання титанового сплаву UNS R55400 за стандартом ANSI/NACE MR0175/ISO 15156. UNS R55400 належить до титанового сплаву типу +, який є новим типом високоміцного титанового сплаву, спеціально розробленого для послуг з видобутку нафти та газу при високій температурі та високому тиску. Вони виявили, що титановий сплав UNS R55400 можна використовувати в кислому розсолі з вмістом до 198 г/л хлориду (насиченого) і можна використовувати в кислих умовах з максимальною твердістю 41 HRC, максимальною температурою 288 градусів, з або без елементарної сірки та витримує щонайменше 3,45 МПа парціальний тиск H2S і 6,9 МПа парціальний тиск CO2.
Таким чином, корозійна стійкість труби для нафтової свердловини з титанового сплаву краща, ніж у традиційної труби для нафтової свердловини з вуглецевої сталі. По-друге, його можна зміцнити за допомогою обробки старінням для покращення його власних механічних властивостей, і він має чудові характеристики опору крихкості рідкого металу, стійкості до сірки та кислот. Однак у робочому середовищі з великим навантаженням зовнішнього тиску міцність на стиск труби для нафтової свердловини з титанового сплаву значно поступається міцності труби для нафтової свердловини з вуглецевої сталі. У моїй країні мало досліджень щодо покращення міцності титанових сплавів на стиск і вигин. Тому дуже важливо вивчити, як зберегти або навіть покращити міцність матеріалів із титанового сплаву в умовах високої напруги.
Будь ласка, залиште нам повідомлення, щоб отримати більше продуктів на замовлення з титану. Зв’яжіться з нами, щоб отримати останні ціни та спеціальні пропозиції.
