鈦合金鉆桿

近年來(lái)，為提高原油采收率，降低油氣田開(kāi)采成本，延長(zhǎng)油氣田開(kāi)發(fā)壽命，復(fù)雜結(jié)構(gòu)井越來(lái)越多，如大位移井、短半徑水平井、老井開(kāi)窗側(cè)鉆水平井。常規(guī)鉆桿在這些復(fù)雜結(jié)構(gòu)井應(yīng)用時(shí)遇到了一些難以解決的問(wèn)題。如在超短半徑水平井中，井眼曲率很小（<18 m），這使得常規(guī)鉆桿產(chǎn)生很大的交變應(yīng)力。交變應(yīng)力引起鉆桿疲勞斷裂的情況時(shí)有發(fā)生，給油田帶來(lái)重大的損失。為解決這些問(wèn)題，國(guó)外開(kāi)始從新材料上著手，研制鈦合金鉆桿、鋁合金鉆桿、復(fù)合鉆桿等代替常規(guī)鉆桿。

鈦合金鉆桿在超深井、大位移井中也有應(yīng)用。由于鈦合金密度低，可降低大鉤載荷 30 %，降低扭矩 30 %~40 %，顯著提高鉆具的拉力余量與安全系數(shù)，提高處理事故復(fù)雜能力。

鈦合金油套

我國(guó)的天然氣資源中大部分都是含硫氣田，如新疆塔里木、四川盆地都屬于高含硫油氣田。高腐蝕性油氣田的開(kāi)發(fā)已成為石油天然氣工業(yè)面臨的重大難題。國(guó)內(nèi)外對(duì)高含 H2S、CO2 油氣田的管材防腐問(wèn)題開(kāi)展了多年的研究，防腐措施大致有三類(lèi)：加緩蝕劑、防腐涂層、耐腐蝕管材。前兩者在一定程度上可以起到防腐作用，但解決不了高溫高壓條件下長(zhǎng)期服役的防腐。因此，選取優(yōu)質(zhì)的耐腐蝕材料作管材已成為主導(dǎo)趨勢(shì)。

耐腐蝕金屬管材主要有兩大類(lèi)：鎳基合金和鈦合金。目前鎳基合金使用較為廣泛，但鎳基合金管材也存在如加工工藝復(fù)雜、材料成本高、管材表面易損傷等缺陷。而且我國(guó)是紅土鎳礦資源較為缺乏的國(guó)家之一，全國(guó)紅土鎳礦保有量?jī)H占全部鎳礦資源的 9.6 %，且國(guó)內(nèi)紅土鎳礦品位較低，開(kāi)采成本比較高，這就意味著我國(guó)在紅土鎳礦方面并沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講依賴鎳基合金不利于油氣戰(zhàn)略發(fā)展。我國(guó)鈦資源豐富，鈦鐵礦儲(chǔ)量達(dá) 2 億噸，占全球儲(chǔ)量 28 %，排名全球第一。鈦合金以其優(yōu)異的抗腐蝕性能，近年來(lái)開(kāi)始逐漸應(yīng)用于高含硫環(huán)境中。特別是工況條件比較惡劣， Cl-和 H2S含量很高，一般的不銹鋼，甚至是鎳基合金都會(huì)發(fā)生腐蝕的情況下。通過(guò)多年的研制，目前已經(jīng)形成與普通鋼材對(duì)應(yīng)的油套管用鈦合金材料。鈦合金油管力學(xué)性能與鎳基合金油管力學(xué)性能相當(dāng)，接頭強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) ISO10400 對(duì) P110 鋼級(jí)的要求。

鈦合金輸送管線

由于鈦合金管易于彎曲，并具有極高的抗海浪沖擊和平臺(tái)移動(dòng)造成的動(dòng)態(tài)應(yīng)力腐蝕疲勞強(qiáng)度，鈦合金管抗應(yīng)力腐蝕疲勞強(qiáng)度比現(xiàn)用碳鋼高 10 倍以上，同時(shí)鋪設(shè)海管時(shí)鈦合金管適應(yīng)鋪設(shè)過(guò)程中的彎曲變形工況。鈦合金輸送管線焊接性能良好，單面焊接雙面成型技術(shù)保證焊縫均勻可靠，并且鈦合金輸送管線機(jī)械性能優(yōu)異，通過(guò)管體拉伸力學(xué)性能測(cè)試、示波沖擊試驗(yàn)、管體壓扁試驗(yàn)、斷裂韌度 KIC 測(cè)試。

海洋鉆井平臺(tái)零件、隔水管

海洋鉆井平臺(tái)要求高于陸地鉆井平臺(tái)，早在 20 世紀(jì) 90 年代，國(guó)外就已經(jīng)將鈦合金運(yùn)用到海洋鉆井平臺(tái)的各個(gè)方面。北海油田挪威分部的海德威油田半潛式浮動(dòng)鉆井平臺(tái)已使用鈦合金作為隔水管，降低整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量達(dá) 50 %，從而將隔水管提升力降低了 63 %，省去了巨大的柔性接頭，系統(tǒng)成本降低了 40 %，預(yù)計(jì)服務(wù)年限可達(dá)25 年之久。

除此之外，海洋鉆井平臺(tái)上冷卻系統(tǒng)中的熱交換器使用了鈦制管狀冷卻裝置；各種類(lèi)型的泵 （如深井泵、離心泵）均采用了鑄鈦泵體和鈦合金葉輪；各種閥門(mén)及其他管件配件也采用了鈦制品，減少了維護(hù)工作量。