醒目的“萬(wàn)米鈦合金連續油管”標識旁，一批接一批觀(guān)眾圍著(zhù)3米多高的管盤(pán)，觸摸、敲擊纏繞其上的鈦合金管道，并向展位工作人員咨詢(xún)工藝技術(shù)及應用場(chǎng)景。這是近日記者在北京順義舉行的第二十四屆中國國際石油石化技術(shù)裝備展覽會(huì )上看到的一幕。
“這卷鈦合金管由公司聯(lián)合國內多家科研院所和企業(yè)研制。研發(fā)團隊搭建了鈦合金連續油管的制造加工平臺，自主研發(fā)了智能化全自動(dòng)自適應板卷管精密成型、超長(cháng)時(shí)高效深熔穩定焊接等核心工藝裝備，制造全過(guò)程采用計算機精確控制，解決了鈦合金超長(cháng)焊縫穩定成型難題。”廣東福維德焊接股份有限公司總經(jīng)理葉雄越在接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)表示。
隨著(zhù)中淺層油氣勘探開(kāi)發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現難度日益加大，深層油氣、苛刻能源井勘探開(kāi)發(fā)越來(lái)越被關(guān)注。憑借自重輕、高耐蝕、高疲勞壽命等優(yōu)點(diǎn)，鈦合金連續油管可作為鋼制連續油管的替代品，在深層、深海及其他苛刻環(huán)境中作業(yè)。然而，其相關(guān)材料和制備工藝長(cháng)期受到國外廠(chǎng)商的制約。
2022年，廣東福維德焊接股份有限公司聯(lián)合中國石油集團工程材料研究院、中國有研科技集團有限公司、寶雞鈦業(yè)股份有限公司、新疆湘潤新材料科技有限公司等單位申報的“超長(cháng)鈦合金連續油管開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化研制”項目獲得國家專(zhuān)項支持。
“研發(fā)團隊優(yōu)選材料，攻克了一系列技術(shù)難題，形成了鈦合金連續油管制備成套工藝技術(shù)。這項技術(shù)使焊接過(guò)程中超長(cháng)焊縫穩定成形，不用開(kāi)坡口，不需要填焊絲，即能實(shí)現單面焊接雙面成形，焊接效率大大提高。”中國有研科技集團有限公司鈦合金專(zhuān)家惠松驍介紹。
“連續油管下深極限受油管重量和加工作業(yè)車(chē)的功率等因素影響。”惠松驍介紹，鋼制連續管下深到7000米后，由于管重原因，作業(yè)車(chē)的功率將不能滿(mǎn)足油管的作業(yè)能力。如果再長(cháng)，鋼管的自重可能會(huì )將管拉斷。鈦合金的密度僅為鋼的60%，理論上能將連續油管下深極限從7000米延伸至超過(guò)12000米。
惠松驍補充說(shuō)，鋼制連續油管的下深極限也能繼續延長(cháng)，但對鋼材料的強度要求比較高。相應地，鋼帶生產(chǎn)及連續管成形的技術(shù)難度也隨之提高。過(guò)高的強度又會(huì )導致鋼制管材的塑性和韌性明顯下降，嚴重影響連續油管的疲勞壽命。而輕質(zhì)的鈦合金材料可以規避這些問(wèn)題。
從24小時(shí)至72小時(shí)、100小時(shí)、150小時(shí)、200小時(shí)、300小時(shí)……研發(fā)團隊反復對影響焊接穩定性的諸多參數進(jìn)行理論分析、實(shí)驗驗證和優(yōu)化迭代，不斷延長(cháng)鈦合金連續管的穩定焊接時(shí)間。截至目前，鈦合金連續油管的連續焊接時(shí)長(cháng)已突破500小時(shí)，實(shí)現12000米超長(cháng)鈦合金連續管的生產(chǎn)制造。此外，研發(fā)團隊進(jìn)行了8兆帕內壓和35兆帕內壓下的鈦合金連續油管疲勞試驗。數據顯示其疲勞壽命遠高于鋼制連續油管。
“目前，國內已經(jīng)勘探到8000米到10000米的超深井，但暫時(shí)沒(méi)有適用的連續油管。”葉雄越介紹，2023年10月，超長(cháng)鈦合金連續油管產(chǎn)業(yè)化項目已在廣東中山開(kāi)工建設，批量超長(cháng)鈦合金連續油管有望為我國萬(wàn)米深井的油氣鉆采增添助力。
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