การวิจัยแอปพลิเคชันนวัตกรรมของโลหะผสมไทเทเนียมในท่อน้ำมันภายใต้เงื่อนไขทางธรณีวิทยาที่รุนแรง

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%) การพัฒนาแหล่งน้ำมันและก๊าซลึกที่แสดงโดย Tarim Oilfield ได้นำเสนอข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนสำหรับวัสดุท่อบ่อน้ำมัน

ท่อเหล็กคาร์บอนและสแตนเลสแบบดั้งเดิมนั้นสัมผัสกับข้อ จำกัด ด้านประสิทธิภาพที่สำคัญภายใต้สภาพการทำงานที่รุนแรง: การย่อยสลายความแข็งแรงอย่างมีนัยสำคัญที่อุณหภูมิสูง (ลดลงประมาณ 40% ในความแข็งแรงที่ 400 องศา) และความต้านทานต่อการกัดกร่อนของไฮโดรเจนซัลไฟด์ ดังนั้นวัสดุอัลลอยไทเทเนียมที่มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมได้กลายเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุด
การวิจัยล่าสุดแสดงให้เห็นว่า UNS R55400 (ti -6 al -4 v ru) + โลหะผสมไทเทเนียมที่พัฒนาขึ้นในสหรัฐอเมริกาจัดแสดงวิศวกรรมที่ยอดเยี่ยมค่าแอปพลิเคชัน:
Mechanical properties: Room temperature tensile strength ≥ 895MPa, 400 ℃ high temperature strength retention rate>85%
ความต้านทานการกัดกร่อน: อัตราการกัดกร่อนประจำปี<0.02mm in an environment containing 5% H ₂ S
ความต้านทานการคืบ: ภายใต้เงื่อนไขของ 300 องศา \/200mpa อัตราการคืบน้อยกว่า 1 × 10 ⁻⁷ s ⁻
อย่างไรก็ตามโลหะผสมมีองค์ประกอบโลหะมีค่าเช่น 4% รูทีเนียมส่งผลให้ค่าใช้จ่ายวัสดุสูงถึง $ 120\/กก. ซึ่ง จำกัด การใช้งานขนาดใหญ่อย่างรุนแรง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในปัจจุบัน ได้แก่ :
การพัฒนาโลหะผสมไทเทเนียมราคาประหยัด - (เช่น Ti -38644 โดยลดต้นทุน 40%)
ผงโลหะวิทยาใกล้เทคโนโลยีการขึ้นรูปสุทธิ (อัตราการใช้วัสดุเพิ่มขึ้นเป็น 90%)
เทคโนโลยีการเคลือบคอมโพสิตหลายฟังก์ชั่น (ความต้านทานการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น 3 ครั้ง)

การคาดการณ์ของอุตสาหกรรมแสดงให้เห็นว่าตลาดท่อน้ำมันโลหะผสมไทเทเนียมทั่วโลกจะรักษาอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี 18% จากปี 2568 ถึง 2573 เพื่อให้บรรลุความก้าวหน้าในอุตสาหกรรมจำเป็นต้องสร้างระบบนวัตกรรมแบบเต็มโซ่ ขอแนะนำให้จัดลำดับความสำคัญของการประยุกต์การสาธิตในแหล่งน้ำมันสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงเช่น Tarim และ Sichuan และเร่งการทำซ้ำทางเทคโนโลยีผ่านการตรวจสอบสภาพการทำงานจริง
นวัตกรรมวัสดุนี้คาดว่าจะแก้ปัญหาทางเทคนิค "คอขวด" ที่ต้องเผชิญกับการพัฒนาทรัพยากรน้ำมันและก๊าซลึกของจีนและให้การสนับสนุนที่สำคัญเพื่อสร้างความมั่นใจในความมั่นคงด้านพลังงานของประเทศ