Tại sao hợp kim titan trở thành vật liệu chính cho các điều kiện khắc nghiệt trong khai thác dầu khí?

Hoạt động khai thác dầu khí đã chuyển sang các môi trường khắc nghiệt như biển sâu và giếng sâu do nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng. Môi trường ăn mòn, nhiệt độ cao, áp suất cao và ứng suất phức tạp đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt về hiệu suất của vật liệu thiết bị.Hợp kim titan,với các đặc tính toàn diện tuyệt vời của chúng, đã nổi lên như một giải pháp cốt lõi, tạo điều kiện cho sự phát triển khai thác dầu khí xanh, an toàn, hiệu quả và xanh.

 

 

Hợp kim titancó khả năng chống ăn mòn thông qua lớp màng oxit dày đặc, ổn định và{0}}tự phục hồi trên bề mặt của chúng.

Khả năng chống ăn mòn cực cao: thích hợp với môi trường có hàm lượng Cl⁻, H₂S, CO₂ và nước biển cao.

 

Khả năng thích ứng mạnh mẽ của các tính chất cơ học: Cường độ riêng cao giúp giảm trọng lượng và tải trọng; mô đun đàn hồi thấp giúp tăng cường khả năng chống mỏi, thích ứng với các điều kiện tải xen kẽ.

Toàn bộ{0}}vòng đời tiết kiệm hơn: Tuổi thọ dịch vụ kéo dài đến hơn 15 năm , giảm chi phí từ 30%-40%.

 

 

1. Khai thác giếng khí axit sâu/siêu-sâu và cao-

Giếng-sâu sâu/siêu sâu và giếng khí có tính axit-có tính axit cao là trọng tâm chính của hoạt động khai thác dầu khí.

 

Các điều kiện làm việc liên quan đến nhiệt độ và áp suất cao cũng như sự ăn mòn tổng hợp từ H₂S, CO₂ và Cl⁻, dẫn đến hiện tượng giòn do hydro và nứt do ứng suất trong vật liệu truyền thống.

 

Hợp kim titan (thường là Gr5/Gr7/Gr12) thích hợp cho vỏ dầu, ống dẫn, ống khoan và dụng cụ khoan lỗ. Với khả năng chống ăn mòn mạnh, cường độ riêng cao và khả năng chống mỏi, chúng có thể chịu được tải trọng phức tạp và giảm nguy cơ đứt và dính dây ống.

Thiết bị không bị ăn mòn hoặc rò rỉ trong 5 năm sau khi sử dụng trong trường khí-có tính axit cao, giúp giảm tần suất bảo trì và mang lại lợi ích vượt trội.

 

2. Phát triển dầu khí biển sâu-

Điểm yếu của giàn khoan dầu khí ngoài khơi: Nhiều mối đe dọa ăn mòn, đòi hỏi kết cấu phải có cả đặc tính bền và nhẹ.

Hai ứng dụng chính của hợp kim chống ăn mòn-titan titan:

 

Cấu trúc nền tảng cốt lõi: Giảm trọng lượng và chống gió và sóng.

Thiết bị chính, cấp Gr2/Gr7/Gr5.

Ưu điểm: Tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt nước biển hợp kim titan là 8-10 năm, hiệu suất ổn định và bảo trì tối thiểu.

Khả năng thích ứng cho đường ống dưới biển: Chống ăn mòn nước biển và nứt ăn mòn do ứng suất (SCC). Nó có thể ngăn chặn rò rỉ và giảm ô nhiễm biển.

 

3. Hoạt động của giếng ngang có bán kính-ngắn và ống cuộn

Giếng ngang bán kính ngắn/siêu ngắn: Xu hướng chính để phát triển khí nén/đá phiến sét, tăng diện tích tiếp xúc và tốc độ thu hồi.

 

Yêu cầu: Độ cong của giếng lớn, yêu cầu ống khoan/ống cuộn phải có độ mềm dẻo và khả năng chống mỏi cao; hoạt động đòi hỏi khả năng chống ăn mòn axit và nứt gãy chất lỏng.

Các loại hợp kim titan phù hợp: Gr5, Ti-6Al-4V ELI.

Ưu điểm: Hiệu suất uốn nguội tuyệt vời, tuổi thọ mỏi cao và khả năng chống ăn mòn mạnh.

Bộ phận ứng dụng: Thân ống cuộn, khớp nối và kim phun.

Ưu điểm bổ sung: Thiết kế nhẹ giúp giảm ma sát và bám dính, nâng cao hiệu quả vận hành giếng sâu.

 

4. Van và chốt áp suất cao-

Mức độ liên quan cốt lõi: Van-áp suất cao và ốc vít trong hệ thống dầu khí ảnh hưởng trực tiếp đến độ an toàn bịt kín.

Hợp kim titan: Cấp Gr5/Ti-15Mo/Gr7, thích hợp cho nắp ca-pô, thân van và bu lông, có khả năng chịu áp suất cao, chống ăn mòn và chống giòn hydro, đảm bảo độ kín ổn định.

Kết quả ứng dụng: Tỷ lệ rò rỉ giảm và giảm tổn thất hàng năm 200 tấn. Nó cũng có thể đạt được những cải tiến kép về an toàn và kinh tế.

 

 

Việc lựa chọn khoa học các loại hợp kim chống ăn mòn titan-dựa trên điều kiện làm việc là điều cần thiết để đạt được sự phù hợp tối ưu giữa hiệu suất và chi phí trong khai thác dầu khí:

 

Gr2: Tiết kiệm chi phí-với khả năng chống ăn mòn nói chung, phù hợp với các tình huống yêu cầu cường độ-thấp chẳng hạn như các cơ sở phụ trợ của giàn khoan ngoài khơi và đường ống/giá đỡ trong môi trường ăn mòn thông thường.

 

Gr7: Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời trong môi trường oxy hóa/khử, kháng Cl⁻ và H₂S, thích hợp cho ống, vỏ bọc trong các giếng khí có hàm lượng axit-axit cao và thiết bị biển- sâu.

 

Gr12 : Khả năng chống ăn mòn và rỗ kẽ hở vượt trội, thích hợp với môi trường axit và nước biển Cl⁻ có nồng độ- cao, được sử dụng trong các bộ trao đổi nhiệt, van và dụng cụ hạ cấp ở-biển sâu.

 

Gr5 : Độ bền cao và khả năng chống ăn mòn, được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành dầu khí, phù hợp với-các tình huống có nhu cầu cao như ống khoan giếng sâu, ống cuộn và các bộ phận kết cấu nền tảng.

 

Ti-6Al-4V ELI: Phiên bản xen kẽ cực thấp của Gr5, có độ dẻo và khả năng chống mỏi tốt hơn, được sử dụng cho ống cuộn và mối nối trong các giếng ngang bán kính ngắn cần uốn cong thường xuyên.

 

Ti-15Mo ( loại -): Khả năng chống ăn mòn cực mạnh, thích hợp cho việc giảm ăn mòn mạnh và điều kiện làm việc áp suất cao-, được sử dụng trong các bộ phận cốt lõi như van và ốc vít áp suất cao.

 

Chúng tôi chuyên về R & D, sản xuất và bán các sản phẩm hợp kim titan và titan bao gồm thanh, tấm, ống, hồ sơ và vật rèn. Để biết thêm chi tiết, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com.