钛合金油井管国内外研究进展




美国和日本最早于 20 世纪 80 年代中期开始对钛合金材料在油气开发领域应用适用性进行研究。美国 RMI Titanium Company 从 20 世纪 90 年代起就系统研究了可用于油气开发领域的钛合金种类及性能,通过实验的方法验证了不同钛合金材料在高温、高压、高腐蚀环境中使用的可行性及性能局限,氢脆的防治办法以及贵金属铂族元素的加入对钛合金耐腐蚀性能的提升,并成功地研制了热旋转-压力穿孔管材轧制工艺开发出钢级超过1000 MPa 的钛合金油套管、连续管、海洋钻井隔水管和悬链式立管等产品。

  经美国腐蚀工程师协会 NACE 评定: 环境温度在 330 ℃以下时产品可完全抵御 H2S、 CO2 和 Cl-腐蚀,产品于 1999 年起在美国多个区块的油气井、墨西哥湾的Oryx 海王星钻井项目和 Mobile Bay Field( 莫比尔湾油田) 热酸性油气井成功应用。
  Weatherford 子公司 Grant Prideco 及 RTI 能源系统公司使用热滚压工艺开发出钛合金钻杆,它不仅具有钢钻杆的强度,还具有合成材料的柔性、较轻的质量以及抗腐蚀性、耐用性,产品于 1999 年在美国 Kansas 州进行了多次短半径水平井钻井应用。
  Unocal 石油公司将钛管材用于美国 Salton Sea 区域热盐水型地热带热采井的开发,在 290 ℃ 超高浓度盐水的腐蚀环境中工作,碳钢管的寿命一般短于一 年,而钛合金管的设计寿命预期长于15 年。
  Chevron 公司 研发的 Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、 Ti-6Al-4V、 Ti-6Al-4V-Ru 和 Ti3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo 等钛合金油套管材料,已在墨西哥湾一 些高压高温、超高压高温井进行了应用。美国大陆石油公司在 Hiedrun TLP 工程中采用直径约为 508 mm 的钛钻井立 管,Cooper-Cameron 石油工具有限公司采用 Ti-6Al-4V ELI 合金挤压生产直径为 295 mm 和 346 mm 的立管,并将它们投入 Green-Canyon 工程,整套装置已经从 1995 年 5 月份开始运行。
  新西兰 Quest Integrity NZL Ltd公司研究了钛合金在地热资源开发中的腐蚀情况,结果表明钛合金在 25~ 165 ℃高温的地热流体下都具有良好的性能。日本住友金属 等公司研究了钛合金管在模拟生产工况条件下的腐蚀行为,均证明钛合金材料用于油气开发领域具有巨大的优势。

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