海洋工程建设项目非“钛设备”不可
发布时间:2015-09-28      作者:信息通讯2015年第09期(总第115期)   分享到:
钛设备因其使用寿命长,可以弥补投资成本高的问题,所以大家都选择钛金属而不是其他任何金属是有缘由的。在海洋工程方面,钛可用于海上油气开发工程,包括检测碳氢化合物,提取石油和将烃原料从油气田中运出的海洋平台结构和海洋工程设施。
当前受油气行业商业发展的影响,海底暗礁的探测范围变宽,深度已达到2000m。与海上实体工业相比较,海上油气生产设备的操作环境要复杂的多,原因如下:石油、天然气、卤水、钻井泥浆携带的氢硫化物、氧气、二氧化碳和其他杂质中产生的腐蚀介质; 150~200℃高温;介质内部的高压;巨风、海浪、北部冰原的压力、地震活跃地区的地震荷载引发的强静态和动态载荷。钛合金能用于多种石油生产系统和装备中。海洋水下设备包括:钻杆、水下立管、深潜工程设备的机身和其他构件;水上设备(平台)包括海水和饮用水系统,各种热交换设备(蒸馏器、蒸汽发生器、冷凝器)、泵、消防系统和其他构件。 欧洲的挪威和英国对钛合金在近海开采等方面的研究最为透彻。如众所周知位于挪威海的石油钻井平台使用了大量的钛合金,每个平台使用的钛合金总量超过500吨。
俄罗斯很少在近海开采中使用钛合金,但近来俄罗斯也开始积极开采位于北极圈和远东海沟的油气。为了开采北极圈的石油和天然气,俄罗斯和挪威达成战略合作。挪威是俄罗斯的战略伙伴,双方共同开采北极的石油和天然气。所以,钛合金将在北极油气田项目中得到更广泛地使用。
在设计位于北极圈的“Pryrazlomnoje”油气田开采平台时,有提议采用350~400吨的钛合金铺设管道网络,其中一部分管道表面进行表面热氧化处理,以保护平台的钢铁结构免于遭受电偶腐蚀。此外,将钛应用于钻井的替换结构也有很大优势。如在立管中使用钛金属可减小结构体密度、增加浮力、甚至使下潜器在更深的地方工作。碳氢化合物开采问题随着海洋深度和油气储层深度的增加而加剧。坐落于波罗的海的俄国凝析油田“Shtokmanovskoje”深度在280~380米,然而凝析油储层却分布在1800~2300米的深度中。由于钻井作业需要在恶劣的地质环境下进行,对比强度、导热率、耐磨性的要求会更加苛刻。
总之,对钛金属优良的性能和其昂贵的造价之间权衡的讨论日见激烈。在决定一项工程所用材料,尤其是针对近海、远海工程,设计者面临两种选择:选择造价低廉但是不适合长久使用的材料;选择昂贵但使用寿命长的材料。便宜的材料在一次性投入上更为经济,但由于频繁的维护和停工检修使后期维护困难重重;昂贵的材料先期投资较大但后期运行维护投入较少。
2015.9.10