国产钛合金油管助力深层油气钻采

◎本报记者 华 凌

醒目的“万米钛合金连续油管”标识旁，一批接一批观众围着3米多高的管盘，触摸、敲击缠绕其上的钛合金管道，并向展位工作人员咨询工艺技术及应用场景。这是近日记者在北京顺义举行的第二十四届中国国际石油石化技术装备展览会上看到的一幕。

“这卷钛合金管由公司联合国内多家科研院所和企业研制。研发团队搭建了钛合金连续油管的制造加工平台，自主研发了智能化全自动自适应板卷管精密成型、超长时高效深熔稳定焊接等核心工艺装备，制造全过程采用计算机精确控制，解决了钛合金超长焊缝稳定成型难题。”广东福维德焊接股份有限公司总经理叶雄越在接受科技日报记者采访时表示。

随着中浅层油气勘探开发程度不断提高，油气发现难度日益加大，深层油气、苛刻能源井勘探开发越来越被关注。凭借自重轻、高耐蚀、高疲劳寿命等优点，钛合金连续油管可作为钢制连续油管的替代品，在深层、深海及其他苛刻环境中作业。然而，其相关材料和制备工艺长期受到国外厂商的制约。

2022年，广东福维德焊接股份有限公司联合中国石油集团工程材料研究院、中国有研科技集团有限公司、宝鸡钛业股份有限公司、新疆湘润新材料科技有限公司等单位申报的“超长钛合金连续油管开发及产业化研制”项目获得国家专项支持。

“研发团队优选材料，攻克了一系列技术难题，形成了钛合金连续油管制备成套工艺技术。这项技术使焊接过程中超长焊缝稳定成形，不用开坡口，不需要填焊丝，即能实现单面焊接双面成形，焊接效率大大提高。”中国有研科技集团有限公司钛合金专家惠松骁介绍。

“连续油管下深极限受油管重量和加工作业车的功率等因素影响。”惠松骁介绍，钢制连续管下深到7000米后，由于管重原因，作业车的功率将不能满足油管的作业能力。如果再长，钢管的自重可能会将管拉断。钛合金的密度仅为钢的60%，理论上能将连续油管下深极限从7000米延伸至超过12000米。

惠松骁补充说，钢制连续油管的下深极限也能继续延长，但对钢材料的强度要求比较高。相应地，钢带生产及连续管成形的技术难度也随之提高。过高的强度又会导致钢制管材的塑性和韧性明显下降，严重影响连续油管的疲劳寿命。而轻质的钛合金材料可以规避这些问题。

从24小时至72小时、100小时、150小时、200小时、300小时……研发团队反复对影响焊接稳定性的诸多参数进行理论分析、实验验证和优化迭代，不断延长钛合金连续管的稳定焊接时间。截至目前，钛合金连续油管的连续焊接时长已突破500小时，实现12000米超长钛合金连续管的生产制造。此外，研发团队进行了8兆帕内压和35兆帕内压下的钛合金连续油管疲劳试验。数据显示其疲劳寿命远高于钢制连续油管。

“目前，国内已经勘探到8000米到10000米的超深井，但暂时没有适用的连续油管。”叶雄越介绍，2023年10月，超长钛合金连续油管产业化项目已在广东中山开工建设，批量超长钛合金连续油管有望为我国万米深井的油气钻采增添助力。