Recherche d'innovation d'application de l'alliage de titane dans les tuyaux de puits de pétrole dans des conditions géologiques extrêmes
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%). Le développement de terrains de pétrole et de gaz profond représentés par le champ pétrolier de Tarim a présenté des exigences de performance sans précédent pour les matériaux de tuyaux de puits de pétrole.
Les tuyaux traditionnels en acier en acier au carbone et en acier inoxydable sont exposés à des limitations de performances significatives dans des conditions de travail extrêmes: dégradation significative de la résistance à des températures élevées (environ 40% de la résistance à 400 degrés) et une résistance insuffisante à la corrosion du stress au sulfure d'hydrogène (durée de vie raccourcie de plus de 50%). Par conséquent, les matériaux en alliage en titane avec d'excellentes performances complètes sont devenus le choix alternatif le plus prometteur.
Les dernières recherches montrent que le UNS R55400 (ti -6 al -4 v ru) + L'alliage de titane développé aux États-Unis présente une excellente ingénierieValeur d'application:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
Résistance à la corrosion: taux de corrosion annuel<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
Résistance au fluage: Dans la condition de 300 degrés \/ 200 MPa, le taux de fluage est inférieur à 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻¹
Cependant, l'alliage contient des éléments métalliques précieux tels que 4% de ruthénium, entraînant un coût matériel allant jusqu'à 120 $ \/ kg, ce qui limite gravement son application à grande échelle. Les percées technologiques clés actuelles comprennent:
Développement d'alliages de titane à faible coût (comme Ti -38644, avec une réduction des coûts de 40%)
La métallurgie de la poudre près de la technologie de formation nette (le taux d'utilisation des matériaux a augmenté à 90%)
Technologie de revêtement composite multi-fonctionnel (la résistance à la corrosion a augmenté de 3 fois)
Les prévisions de l'industrie montrent que le marché mondial des tuyaux de puits d'huile en alliage en titane maintiendra un taux de croissance annuel moyen de 18% de 2025 à 2030. Pour réaliser une percée d'industrialisation, il est nécessaire de construire un système d'innovation en chaîne complète de "l'application d'ingénierie des processus de fabrication des matériaux et de développement". Il est recommandé de hiérarchiser les applications de démonstration dans des champs d'huile typiques de l'environnement extrême tels que Tarim et Sichuan, et accélérer l'itération technologique par la vérification réelle de l'état de travail.
Cette innovation matérielle devrait résoudre les problèmes techniques "goulots d'étranglement" rencontrés par le développement profond des ressources en pétrole et en gaz en Chine, et fournir un soutien important pour assurer la sécurité nationale de l'énergie.
