當(dāng)前我國(guó)用于石油開(kāi)采的油井管基本是鎳基合金材料，該材料的制造價(jià)格高昂且易腐蝕，使用壽命較短，同時(shí)，鎳礦資源較為貧乏，鎳資源的生產(chǎn)與消費(fèi)仍主要依賴于進(jìn)口。而我國(guó)是鈦資源大國(guó)，鈦合金又具有優(yōu)異的耐蝕性、良好的機(jī)械性能、高抗疲勞強(qiáng)度、耐用性等特點(diǎn)，如作為石油開(kāi)采油井管材將比目前使用的鎳基合金材料壽命長(zhǎng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，大力發(fā)展鈦合金油井管代替鎳基合金管有利于進(jìn)一步降低油田開(kāi)發(fā)成本。
目前我國(guó)石油行業(yè)存在的問(wèn)題，鈦合金材料的應(yīng)用已成為石油行業(yè)油井管的發(fā)展方向。目前，國(guó)內(nèi)天津鋼管、攀成鋼、寶鋼、北京有色金屬研究總院、寶鈦、忠世高新等單位均在鈦合金油套管的開(kāi)發(fā)上取得一定進(jìn)展，研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品已初步下井測(cè)試。雖然如此，但鈦合金材料在石油行業(yè)油井管應(yīng)用方面也存在一定問(wèn)題。宋生印告訴記者：“由于鈦合金本身特性，部分鈦合金材料在一定工況下耐蝕具有局限性，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂問(wèn)題；國(guó)內(nèi)鈦合金油井管產(chǎn)品材質(zhì)單一，無(wú)法滿足多種工況、多種應(yīng)用類(lèi)別的油氣開(kāi)發(fā)材料需求，在強(qiáng)度、功能和耐蝕性上還有提升的空間；在低油價(jià)的市場(chǎng)環(huán)境下，需要低成本、適用性、符合用戶要求的鈦合金材料選材與開(kāi)發(fā)；油氣行業(yè)用油井管對(duì)外形尺寸要求較高，由于制備工藝的不同，軋制和擠壓的鈦合金管材在外形尺寸、表面質(zhì)量等方面還存在不足；目前鈦合金管成品率不高，對(duì)鈦合金廢品無(wú)法像鋼鐵一樣回收利用，拉高了鈦合金管成本，加工制備技術(shù)需進(jìn)一步完善，提高成品率等問(wèn)題亟待解決。”
針對(duì)目前面臨的問(wèn)題，宋生印在采訪時(shí)從研究院的角度提出了自己的幾點(diǎn)建議：其一，加強(qiáng)服役工況下可用鈦合金材料試驗(yàn)研究，建立起適合石化行業(yè)用鈦合金材料體系和性能數(shù)據(jù)庫(kù)；其二，系統(tǒng)研究關(guān)鍵的強(qiáng)度、韌性、耐蝕性等指標(biāo)，建立起符合鈦合金油井管特性的關(guān)鍵性能指標(biāo)；其三，鈦合金材料的整體管柱力學(xué)設(shè)計(jì)尚未健全，需要進(jìn)一步的研究和建立相應(yīng)的管柱設(shè)計(jì)方法和規(guī)范；其四，對(duì)鈦合金管產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在深入研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用推廣和指導(dǎo)，并建立動(dòng)態(tài)跟蹤研究，逐步建立失效預(yù)防體系；其五，制定完善的鈦合金油井管標(biāo)準(zhǔn)體系。他強(qiáng)調(diào)，最關(guān)鍵一點(diǎn)是對(duì)鈦合金管材服役環(huán)境進(jìn)行全面適用性評(píng)價(jià)和全壽命質(zhì)量安全監(jiān)督及評(píng)估，引入完整性概念進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)。
中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院是國(guó)內(nèi)唯一從事石油管及管柱技術(shù)研究院，在工作當(dāng)中和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行合作，研發(fā)生產(chǎn)出的鈦合金制品應(yīng)用于油井管之前需通過(guò)國(guó)家石油管材質(zhì)量檢測(cè)中心檢測(cè)評(píng)價(jià)才能下井應(yīng)用。該研究所從2008年起開(kāi)始跟蹤研究鈦合金油井管，先后與加拿大鈦管公司、北京有色金屬研究總院、東方高新等多家企業(yè)合作，開(kāi)展了多個(gè)鈦合金研究及試驗(yàn)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，對(duì)多種鈦合金進(jìn)行了全面的理化、實(shí)物及抗腐蝕性能、服役性能的試驗(yàn)并形成鈦合金選材指導(dǎo)。同時(shí)也從鈦合金氣密封特殊螺紋開(kāi)發(fā)、鈦合金酸化緩蝕劑開(kāi)發(fā)、鈦合金專(zhuān)用抗粘扣螺紋潤(rùn)滑脂開(kāi)發(fā)鈦合金表面處理及抗粘扣研究、鈦合金螺紋加工及檢測(cè)技術(shù)等方面展開(kāi)了眾多研究。
