Warum werden Hochleistungsrohre aus Titanlegierung für Ölbohr- und Förderkomponenten ausgewählt?

Im Vergleich zu herkömmlichen Bohrgestängen aus Stahl, Bohrgestängen aus Aluminiumlegierung und schwefelbeständigen Bohrgestängen weisen Titanlegierungsmaterialien herausragende umfassende physikalische und chemische Leistungsvorteile auf. Sie zeichnen sich durch eine hervorragende Materialflexibilität, geringe Strukturspannung, extrem hohe Anti-Ermüdungseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit sowie ein geringeres Gesamtgewicht aus. In komplexen unterirdischen Umgebungen mit starken Vibrationen, wechselnden Belastungen und hoher Korrosion verformen sich Titanlegierungen gleichmäßig und weisen eine hohe strukturelle Stabilität auf, wodurch Prozessmängel wie Rissbildung, Verformung, Korrosion und Ermüdungsbruch herkömmlicher Bohrwerkzeuge wirksam vermieden werden.

Für die komplexe Betriebsumgebung von Sauergasfeldern verfügen Titanlegierungen über hervorragende Eigenschaften gegen Schwefelungskorrosion, Chloridionenerosion und Spannungskorrosion. Ihre strukturelle Haltbarkeit und Stabilität sind herkömmlichen Metallmaterialien weit überlegen und können die langfristigen zuverlässigen Serviceanforderungen von Bohr- und Förderkomponenten unter extremen Bedingungen erfüllen.

Basierend auf den unterschiedlichen Kraftzuständen, Präzisionsanforderungen und strukturellen Eigenschaften der verschiedenen Strukturen von Ölprotokollierungs- und Bohrgeräten hat die Industrie eine vollständige Spezifikation für die Auswahl von Titanlegierungen erstellt.

Die Titanlegierung GR5 verfügt über eine ausgewogene und stabile umfassende Festigkeit, Zähigkeit und Verarbeitungsanpassungsfähigkeit. Es ist das Hauptmaterial für Präzisionskomponenten in der Ölindustrie und wird hauptsächlich für Sondenzubehör für Protokollierungsinstrumente, Geräteverbindungswellen und Präzisionsübertragungsstrukturen verwendet. Große Titanstäbe werden vor allem in Ölpipelines und großen drucktragenden Hauptstrukturbauteilen eingesetzt. Je nach den Prozessparametern der Ausrüstung kann es an verschiedene Außendurchmesserspezifikationen wie P97 und -P30 angepasst werden. Die Stablängen sind in zwei Standards unterteilt: innerhalb eines Meters und über einem Meter, wodurch die individuellen Verarbeitungsanforderungen für verschiedene Strukturen erfüllt werden können.

Die drucktragenden Kernstangen, die bei Ölbohrarbeiten verwendet werden, verwenden im Allgemeinen das Verfahren des Aushöhlens massiver Titanstangen. Die Wandstärke des Endprodukts wird im Bereich von 2 mm bis 9 mm kontrolliert und es gelten äußerst hohe Prozessstandards für Koaxialität, Maßgenauigkeit und mechanische Stabilität.

1. Technologie zur Verarbeitung von Zulagen

Titanstäbe mit kleinem Durchmesser können den Tieflochaushöhlungsprozess nicht direkt abschließen. Bei der Bearbeitung muss eine Bearbeitungszugabe von 10 mm Außendurchmesser eingehalten werden. Zunächst wird der Außenkreis der Stange zur Formgebung und Koaxialitätskorrektur feinbearbeitet, anschließend erfolgt eine hochpräzise Tieflochbearbeitung. Prozessbedingt können Fehler wie Exzentrizität, Wandabweichung und ungleichmäßige Wandstärke vollständig vermieden werden, wodurch die strukturelle Stabilität des Bauteils im Hochgeschwindigkeitsbetrieb gewährleistet wird.

2. Standards für die mechanische Leistungskontrolle

Die verarbeiteten ausgehöhlten Produkte müssen die umfassenden mechanischen Indikatoren streng kontrollieren. Die Zugfestigkeit des fertigen Produkts muss stabil über 970 MPa gehalten werden und es sollte eine ausreichende Zähigkeitsreserve vorhanden sein, um Sprödbrüche und Risse durch die wechselnden Belastungen im Bohrloch zu vermeiden. Die Schnitttemperatur und die Restverformungsspannung während der Bearbeitung werden während des gesamten Prozesses streng kontrolliert, um eine Verschlechterung der Materialleistung aufgrund von Bearbeitungshärtung zu verhindern.

3. Anforderungen an die Präzisionsstrukturverarbeitung

An die hohlgeformten Bauteile werden strenge Anforderungen an Koaxialität, Rundheit und Gleichmäßigkeit der Wandstärke gestellt. Sie sind die entscheidenden Prozessindikatoren, um den reibungslosen Betrieb von Bohrgeräten sicherzustellen. Entsprechend den Anforderungen an die Montagestruktur können hochpräzise Innengewindestrukturen präzise bearbeitet werden, um Montagegenauigkeit und strukturelle Verriegelungsfestigkeit sicherzustellen.

Die Bearbeitung von Hohlbohrkomponenten aus Titanlegierung zeichnet sich durch einen komplexen Prozess, hohe Präzision beim Drehen und strenge Kontrollstandards für Schrott aus. Die gesamte Verarbeitungstechnologie ist sehr anspruchsvoll. Das branchenübliche Aushöhlen von Bohrstangen aus Titanlegierungen erfordert grundlegende Umformungskosten von nicht weniger als 2.500 Yuan pro Meter. Kundenspezifische Komponenten mit präzisen Innengewinden weisen eine noch komplexere Verarbeitungstechnologie und einen höheren Produktverarbeitungswert auf.

Derzeit entwickeln sich hochwertige Komponenten für Erdölbohrungen und -förderung in Richtung Präzision, hohe Haltbarkeit und hohe Sicherheit. Herkömmliche Materialien und umfangreiche Verarbeitungstechniken sind nicht mehr mit den Standards für die Herstellung hochwertiger Bohrgeräte vereinbar. Durch die Standardisierung der Materialauswahl, die Verfeinerung der Hohlraumbildung, die Implementierung einer systematischen Präzisionskontrolle und die Durchführung standardisierter Leistungstests können die Maßhaltigkeit, die strukturelle Zuverlässigkeit und die Betriebsstabilität von Titankomponenten für Erdölbohrungen und -gewinnung erheblich verbessert werden. Dadurch wird auch das inländische Verarbeitungstechnologiesystem für erdölspezifische Titanmaterialien kontinuierlich verbessert.