तेल ड्रिलिंग और उत्पादन में टाइटेनियम सामग्री का अनुप्रयोग

हाल के वर्षों में, कच्चे तेल की वसूली में सुधार करने, तेल और गैस क्षेत्र के उत्पादन लागत को कम करने और तेल और गैस क्षेत्रों के विकास जीवन का विस्तार करने के लिए, अधिक से अधिक जटिल कुएं हैं, जैसे कि बड़े विस्थापन वाले कुएं, छोटी त्रिज्या वाले कुएं और पुराने कुओं में खिड़कियां खोलकर साइड ड्रिलिंग के साथ क्षैतिज कुएं। इन जटिल कुओं में उपयोग किए जाने पर पारंपरिक ड्रिल पाइपों को कुछ कठिन समस्याओं का सामना करना पड़ा है। उदाहरण के लिए, अल्ट्रा-शॉर्ट रेडियस क्षैतिज कुओं में, वेलबोर वक्रता बहुत छोटी होती है (<18m), which causes conventional drill pipes to produce large alternating stress. Alternating stress causes drill pipe fatigue fractures from time to time, causing significant losses to oil fields. To solve these problems, foreign countries have begun to start with new materials and develop titanium alloy drill pipes, aluminum alloy drill pipes, composite drill pipes, etc. to replace conventional drill pipes.

1.उच्च शक्ति और मजबूत परिचालन क्षमता

प्रयोगशाला ने पुष्टि की है कि जब चक्रीय तनाव 30000psi-40000psi पर होता है, तो टाइटेनियम का थकान जीवन साधारण स्टील से 10 गुना होता है। टाइटेनियम मिश्र धातु पाइप का लोचदार गुणांक लगभग 16.5msi है, जो स्टील ड्रिल पाइप की तुलना में अधिक लोचदार है और उच्च वक्रता वाले कुओं के खंडों के लिए अधिक उपयुक्त है। वर्तमान में, अच्छी आर्थिक दक्षता वाले टाइटेनियम मिश्र धातु ड्रिल पाइप का उत्पादन किया गया है। Ti-6Al-4V से बनी पाइप बॉडी को दोनों सिरों पर उलट दिया जाता है और दोनों सिरों पर टूल जॉइंट से वेल्ड कर दिया जाता है। टाइटेनियम पाइप बॉडी का आकार API मानक को पूरा करता है और लंबाई सीमा API मानक में निर्दिष्ट 2 या 3 है। विनिर्माण लागत को कम करने के लिए, टूल जॉइंट स्टील से बना होता है टाइटेनियम मिश्र धातु के कम घनत्व के कारण, यह बड़े हुक के भार को 30% तक कम कर सकता है, टॉर्क को 30-40% तक कम कर सकता है, ड्रिलिंग उपकरण के तनाव मार्जिन और सुरक्षा कारक में काफी सुधार कर सकता है, और जटिल दुर्घटनाओं को संभालने की क्षमता में सुधार कर सकता है।

दैनिक वातावरण में, टाइटेनियम मिश्र धातु ड्रिल पाइप का सेवा जीवन समान विनिर्देश के पारंपरिक स्टील ड्रिल पाइप से 10 गुना अधिक है; संक्षारक वातावरण में, यह पारंपरिक स्टील ड्रिल पाइप से 100 गुना अधिक है। ड्रिल पाइप के अलावा, अपतटीय तेल प्लेटफ़ॉर्म खंभे, हीट एक्सचेंजर्स, पंप, वाल्व आदि का व्यापक रूप से तेल उत्पादन और शोधन क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्तरी सागर तेल क्षेत्र ड्रिलिंग प्लेटफ़ॉर्म 100 टाइटेनियम हीट एक्सचेंजर्स का उपयोग करता है; नॉर्वे में हेइड्रम परियोजना दुनिया के पहले टाइटेनियम उच्च दबाव राइजर शाफ्ट का उपयोग करती है।

2.अधिक संक्षारण प्रतिरोधी और लंबी सेवा जीवन

अपतटीय तेल उत्पादन प्लेटफार्मों के लिए, जैविक संदूषण के कारण संरचनात्मक भागों का क्षरण काफी गंभीर है। यह अक्सर पारंपरिक धातु से बने उपकरणों को "आधा मृत" बना देता है, लेकिन टाइटेनियम की सतह में प्राकृतिक रूप से निर्मित, सघन, निष्क्रिय, जंग-रोधी और संक्षारण-रोधी ऑक्साइड फिल्म होती है, जो अतिरिक्त संक्षारण-रोधी उपचार के बिना समुद्री जल, सल्फ्यूरिक एसिड और पेट्रोकेमिकल्स के संक्षारण का आसानी से विरोध कर सकती है। टाइटेनियम मिश्र धातु के हिस्से तेल ड्रिलिंग को गहरे पानी और गहरे तेल कुओं में प्रवेश करने में मदद कर सकते हैं, जिसमें उच्च तापमान और गंभीर संक्षारण (यानी, उच्च नमक) वाले उत्पादन वातावरण शामिल हैं।

चीन के अधिकांश प्राकृतिक गैस संसाधन सल्फर युक्त गैस क्षेत्र हैं, जैसे कि झिंजियांग में तारिम बेसिन और सिचुआन बेसिन, जो उच्च सल्फर गैस क्षेत्र हैं। उच्च H2S2 और C2O2 सामग्री वाले तेल और गैस क्षेत्रों में पाइपों का संक्षारण संरक्षण और उच्च तापमान और उच्च दबाव की स्थिति में दीर्घकालिक सेवा तेल और गैस के विकास में कठिन समस्याएं हैं। वर्तमान में, पाइप के रूप में उच्च गुणवत्ता वाले संक्षारण प्रतिरोधी सामग्रियों का चयन एक प्रमुख प्रवृत्ति बन गई है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च सल्फर वातावरण में उनके उत्कृष्ट पिटिंग प्रतिरोध के कारण किया जाता है, विशेष रूप से कठोर कामकाजी परिस्थितियों में, जहां Cl और H2S सामग्री अधिक होती है, और सामान्य स्टेनलेस स्टील और यहां तक ​​​​कि निकल-आधारित मिश्र धातुएं भी संक्षारित होती हैं।

3. हल्का और संचालित करने में अधिक लचीला

हालाँकि टाइटेनियम मिश्र धातु की छड़ें स्टील की छड़ों की तुलना में अधिक शक्तिशाली होती हैं, लेकिन वे हल्की भी होती हैं, और समान मात्रा का वजन स्टील के लगभग आधे के बराबर होता है। इसलिए, ड्रिलिंग टॉर्क को लगभग 50% तक कम किया जा सकता है, और जमीन पर शीर्ष ड्राइव का संगत भार छोटा होता है (PS: छोटा बल, गहरी और अधिक स्थिर ड्रिलिंग), और उपकरण को तोड़ना इतना आसान नहीं होता है। इसलिए, टाइटेनियम की छड़ें मजबूत और हल्की होती हैं, जो अधिक प्रयास, ईंधन और उपकरण बचा सकती हैं।

भविष्य में, उच्च शक्ति और मजबूत संक्षारण प्रतिरोध के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु तेल पाइप की वैश्विक मांग बहुत जरूरी है। प्रमुख घरेलू स्टील पाइप निर्माण कंपनियां और अनुसंधान संस्थान सक्रिय रूप से अनुसंधान और विकास कार्य कर रहे हैं। यह उम्मीद की जाती है कि तेल ड्रिलिंग और परिवहन के क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम को टाइटेनियम सामग्री के लिए एक बड़ा अनुप्रयोग बाजार बनने की उम्मीद है।