Ứng dụng của ống thép tráng lót trong vận chuyển dầu khí dưới biển

Ứng dụng của ống thép composite lót trong vận chuyển dầu khí dưới biển

Việc phát triển các mỏ dầu khí ngoài khơi cần đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp và phát triển kinh tế như một sự đảm bảo năng lượng quan trọng cho Trung Quốc. Là một quá trình quan trọng của quá trình phát triển mỏ dầu khí ngoài khơi, vận tải dầu khí liên quan đến việc sử dụng tài nguyên dầu khí. Do sự hiện diện của nhiều carbon dioxide, hydro sunfua và các khí khác trong môi trường dầu khí, thép cacbon thông thường và các vật liệu hợp kim được chọn bởi đường ống thường bị ăn mòn, ảnh hưởng đến công tác vận chuyển dầu khí và ảnh hưởng đến an toàn giao thông vận tải; Và dựa trên đặc điểm của vận tải dầu khí, đường ống được lựa chọn chung phải có thể đảm bảo rằng không xảy ra sự cố ăn mòn và rò rỉ bên trong 20 năm, và có thể đảm bảo rằng ít phải bảo dưỡng hoặc không cần bảo dưỡng nhất có thể trong quá trình vận hành. Vì vậy, điều đặc biệt quan trọng là lựa chọn các ứng dụng ống phù hợp để vận chuyển dầu và khí kết hợp với các vật liệu và quy trình hiện có để đạt được các vấn đề ăn mòn và các vấn đề sử dụng an toàn lâu dài. Kết hợp với những ưu điểm của ống thép cacbon và ống hợp kim, việc sử dụng LÓT ỐNG là một giải pháp tốt cho các vấn đề trên, và nói chung trong và ngoài nước đều tin rằng loại ống này là vật liệu tuyệt vời để giải quyết vấn đề ăn mòn vận tải dầu khí và sử dụng lâu dài., và các nghiên cứu và tiến độ cụ thể như sau.

1 Tiến độ nghiên cứu và phân tích quy trình sản xuất chính của ống thép luồn dây điện

Ống thép composite lót được cấu tạo chủ yếu từ ống đế và ống ống bên trong. Trong số họ, ống cơ sở chủ yếu bao gồm ống thép cacbon hoặc ống thép hợp kim thấp, và chức năng của nó chủ yếu là hỗ trợ ống bên trong và kháng nén, trong khi vật liệu chính của lớp lót bên trong bao gồm thép không gỉ, hợp kim sắt-niken và các vật liệu chống ăn mòn khác, và chức năng chính của nó là chống lại sự ăn mòn đường ống bởi các chất ăn mòn có trong môi chất dầu khí nâng cao tuổi thọ cho đường ống; Đối với lớp lót bên trong, theo các đặc điểm của công nghệ chế biến của nó, nó cũng có thể được gọi là lớp phủ bên trong hoặc lớp lót, và cấu trúc cụ thể được thể hiện trong Hình 1.

Tình hình toàn diện hiện tại, Ống thép composite lót theo ống cơ sở và lớp bên trong của chế độ composite vật liệu có thể được chia thành composite cơ học (lót ống composite) và composite luyện kim (ống composite bên trong), theo tiêu chuẩn của Viện Dầu khí Hoa Kỳ, Công nghệ đúc và gia công chính composite cơ khí là composite thủy lực, bản vẽ lạnh tổng hợp, hỗn hợp khử cháy, vv, và composite luyện kim chủ yếu có composite ép đùn nóng, cán nóng composite, đúc ly tâm composite, vv. Quy trình cụ thể và ưu nhược điểm được trình bày trong Bảng 1.

Bàn 1 Bảng so sánh công nghệ gia công ống thép composite Lót

Kết hợp với các đặc điểm trên, Trung Quốc đã có những bước phát triển vượt bậc trong việc nghiên cứu và chế tạo Ống thép composite s. Qua nhiều năm, các nhà sản xuất ống khác nhau đã thực hiện rất nhiều nghiên cứu, chẳng hạn như thêm một số lượng lớn các nguyên tố hợp kim vào ống kim loại, để sức bền và khả năng chống mài mòn của ống có thể được cải thiện đáng kể. Nói chung, chẳng hạn như Nhật Bản, Hoa Kỳ và các công nghệ và tiêu chuẩn tiên tiến khác, sản xuất ống thép composite có lót trong ngành công nghiệp hóa dầu và công nghiệp hạt nhân đã được sử dụng, và để đáp ứng các yêu cầu của các nhà máy điện và mỏ và các môi trường có độ mài mòn cao khác. Cùng một lúc, theo báo cáo văn học, cán nóng + Quy trình tạo hình nguội được phát triển và nghiên cứu tại Nhật Bản đã mang lại hiệu quả xử lý hiệu quả cho ống thép composite lót s, với công nghệ tuyệt vời, Phản hồi chất lượng, chống ăn mòn mạnh và chống nén, và đã đóng một giá trị lớn trong hóa chất, mỏ dầu khí.

2 Yêu cầu về tính năng của ống thép composite có lót và phân tích ứng dụng

2.1 Nghiên cứu về yêu cầu vật liệu và tính chất cơ học của ống cơ sở

Theo yêu cầu của API 5LD-2015 Tiêu chuẩn, thép carbon hoặc ống thép liền mạch hợp kim thấp được lựa chọn để sản xuất ống thép composite có lót s, và được thực hiện bằng cách xử lý nhiệt, kéo dài, bóp méo và các quy trình khác. Đối với ống composite lót, Người ta thấy rằng thử nghiệm va đập Charpy trên nền trước khi lắp ráp ống lót có thể nhận ra việc kiểm tra ống cơ sở và đảm bảo độ bền của ống. Phương pháp này phù hợp với mục đích của thử nghiệm búa rơi của đường ống có đường kính lớn hơn 508mm và cấp thép từ X52 trở lên theo yêu cầu của tiêu chuẩn API5LD-2015, và việc sử dụng phương pháp kiểm tra này có thể đảm bảo hiệu quả hoạt động của đường ống. tuy nhiên, cho một số ứng dụng có khả năng chống ăn mòn mạnh hơn và xếp hạng áp suất cao hơn, Hoa Kỳ đã đưa ra các yêu cầu kiểm tra hiệu suất kéo ở nhiệt độ cao trong nghiên cứu, và Trung Quốc cũng đã áp dụng điều này. Ví dụ:, trong lựa chọn đường ống của Quảng Châu Phiên Ngung 35-1/35-2 mỏ dầu khí, thử nghiệm hiệu suất kéo ở nhiệt độ cao được đề xuất, và ống liền mạch X65 được lựa chọn trong lĩnh vực dầu khí yêu cầu nó phải chịu được yêu cầu không đứt gãy ở 419MPa tại 103 ° C. Có thể thấy rằng việc lựa chọn đường ống trong các mỏ dầu khí của Trung Quốc và các lĩnh vực chịu áp suất cao và chống ăn mòn khác đã tăng cường các hạn chế về yêu cầu vật liệu của đường ống cơ sở, đảm bảo chất lượng của đường ống và sự an toàn của vận chuyển phương tiện.

2.2 Phân tích và nghiên cứu việc sử dụng vật liệu ống và khả năng chống ăn mòn của lớp bọc bên trong của ống cơ sở

Lớp lót ống thép composite Lót tiếp xúc trực tiếp với môi chất vận chuyển, và hiệu suất chống ăn mòn của nó là một chỉ số quan trọng, cần được xem xét đầy đủ trong việc lựa chọn vật liệu. Ví dụ:, Yêu cầu tiêu chuẩn API5LD-2015 quy định rõ ràng về vật liệu được sử dụng cho lớp lót của ống thép composite có lót s, bao gồm thép không gỉ và vật liệu hợp kim chống ăn mòn, chẳng hạn như thép không gỉ Austenit, hợp kim ferronickel, v.v.. Đối với việc lựa chọn các vật liệu như vậy, mỗi nhà sản xuất và nhà sản xuất ống nên lựa chọn vật liệu thích hợp kết hợp với các điều kiện cụ thể của môi trường vận chuyển để đảm bảo rằng các tính chất hóa học và cơ tính của nó đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn API5LD-2015. Ví dụ:, lớp lót bên trong do Công ty Mỏ dầu khí Yacheng lựa chọn là ống thép composite có lót bằng hợp kim sắt-niken, đảm bảo hiệu quả sự ăn mòn của đường ống bởi các chất CO2 và H2S có trong môi trường dầu khí.

Dựa trên những cân nhắc trên, Việc lựa chọn lớp lót theo loại phương tiện vận chuyển và mức độ khắc nghiệt của ăn mòn là chìa khóa quan trọng, chẳng hạn như các yêu cầu vật liệu của lớp lót trong SY / T 6855-2012 Tiêu chuẩn, chẳng hạn như các điều khoản yêu cầu rằng kim loại cơ bản lớp lót và hàn phải tuân theo các quy định của ISO 15156-2015, và phải có các đặc tính của nứt do ứng suất lưu huỳnh và nứt do ăn mòn; Cùng một lúc, nó chỉ ra rằng việc lựa chọn vật liệu nên được xem xét theo các thông số của phương tiện, nhiệt độ và áp suất để đảm bảo hiệu suất và yêu cầu của nó.

2.3 Các yêu cầu tính năng khác và tiến độ nghiên cứu của ống thép tráng men s

Đối với ống composite, sức mạnh liên kết giữa lớp bên trong và lớp bên ngoài là chìa khóa, mà còn thuộc về các chỉ số hoạt động quan trọng của ống composite, ứng dụng thực tế và quá trình xử lý cần được đo lường theo cách thích hợp, chẳng hạn như tiêu chuẩn API5LD-2015 để làm rõ các yêu cầu về độ bền liên kết, chỉ ra việc sử dụng thử nghiệm độ bền cắt tiêu chuẩn ASTM A264-2012, để đảm bảo rằng độ bền liên kết đáp ứng các yêu cầu. Theo yêu cầu tiêu chuẩn, thử nghiệm phải được thực hiện trong một lô 50 ống thép để đảm bảo hiệu suất của nó. tuy nhiên, cho các đường ống được xử lý bằng quy trình composite cơ học, có một khoảng cách vĩ mô giữa lớp lót và ống cơ sở, chẳng hạn như nếu khoảng trống bị trộn lẫn với không khí hoặc tạp chất, nó sẽ có tác động nghiêm trọng đến độ kín. Ví dụ:, Nghiên cứu phát hiện ra rằng khi nhiệt độ của môi trường truyền tải quá cao, hệ số giãn nở của ống cơ sở và ống lót là khác nhau, dễ gây ra sự mất ổn định của lớp lót, vv, có thể gây xẹp và phồng lên trong trường hợp nghiêm trọng, điều này sẽ ảnh hưởng đến việc vận chuyển phương tiện. Đối với các vấn đề trên, các học giả đã sử dụng tính toán phần tử hữu hạn để điều chỉnh các thông số quá trình tổng hợp trong nghiên cứu, đã giải quyết một cách hiệu quả việc tách thịt bò và lớp lót ở nhiệt độ cao. Ngoài ra, khi các loại kim loại khác nhau được sử dụng cho đường ống cơ sở và lớp lót, quá trình hoạt động hàn phải đảm bảo khả năng chống ăn mòn của lớp lót và mối hàn phủ bên trong, và các đặc tính cơ học của ống cơ sở cần được xem xét, và độ khó hàn lớn hơn. Đối với điều này, các học giả sử dụng dây hàn hợp kim thấp trong nghiên cứu, bởi vì thế điện hóa về cơ bản là giống nhau, mối hàn ít bị ảnh hưởng bởi sự ăn mòn, điều này không chỉ làm giảm chi phí hàn, mà còn tránh được vết nứt của mối hàn lớp chuyển tiếp, có giá trị ứng dụng nhất định trong thực tế sản xuất.

3 Ứng dụng và phân tích kinh tế của ống thép mạ trong vận chuyển dầu khí dưới biển

3.1 Nghiên cứu ứng dụng Ống thép composite lót trong vận chuyển dầu khí dưới biển

Ống thép composite lót có tính chất cơ học tuyệt vời và khả năng chống ăn mòn, và vật liệu thích hợp nên được lựa chọn trong việc lựa chọn ống kết hợp với các điều kiện cụ thể để đảm bảo tiết kiệm kim loại quý và giảm chi phí, và cải thiện mật độ hiệu quả. Vật liệu ống thép composite Lót được lựa chọn trong các mỏ dầu khí nước ngoài đã đạt 200,000 Tấn, chẳng hạn như ống composite hợp kim Cu-Ni được sử dụng bởi công ty NKK của Nhật Bản có khả năng chống ăn mòn mạnh và khả năng hàn đối với nước biển, và được sử dụng rộng rãi trong đường ống giới thiệu của hệ thống khử mặn nước biển. Cùng một lúc, ứng dụng của 316L làm ống thép composite có lót trong mỏ dầu Tarim của Trung Quốc đã đóng một vai trò tích cực trong việc đảm bảo vận chuyển dầu và khí đốt, giảm số lần sửa chữa và bảo trì, đảm bảo lợi ích kinh tế của doanh nghiệp. tuy nhiên, Nói chung, vẫn còn thiếu sót trong ứng dụng của nó, chẳng hạn như đường ống cơ sở, tiêu chuẩn API 5LD-2015 hiện hành quy định các yêu cầu tối thiểu mà ống thép composite Lót phải đáp ứng, nhưng do các chất và nồng độ ăn mòn khác nhau có trong các phương tiện giao thông vận tải khác như dầu và khí đốt, mức độ ăn mòn là khác nhau, và việc vận chuyển một số chất không thể đảm bảo an toàn cho nó; Ngoài ra, chỉ số độ bền của ống cơ sở là một yêu cầu quan trọng của đường ống cơ sở, và tiêu chuẩn hiện tại không được quy định rõ ràng, và có thể có những rủi ro an toàn nhất định. Về lớp lót, tiêu chuẩn hiện hành không liệt kê các vật liệu được sử dụng trong môi trường CO2 và H2S, và tính ăn mòn là chìa khóa cho tuổi thọ của các vật liệu đó; Vì vậy, việc lựa chọn thực tế phải là phân tích điều kiện làm việc toàn diện và điều kiện môi trường để đảm bảo lựa chọn vật liệu và an toàn sử dụng.

3.2 Phân tích lợi thế kinh tế của ống thép composite lót trong các ứng dụng vận chuyển dầu khí dưới biển

Từ phương tiện vận chuyển dầu khí ngoài khơi hiện tại, các biện pháp kiểm soát phương tiện ăn mòn đường ống chủ yếu bao gồm các loại sau: Ngày thứ nhất, chất ức chế ăn mòn được thêm vào ống thép cacbon; Thứ hai, việc sử dụng vật liệu phủ bên trong; Ngày thứ ba, việc sử dụng thép không gỉ và vật liệu chống ăn mòn; Thứ tư, việc sử dụng Ốp Lót ống thép composite. Theo các cách trên, chất ức chế ăn mòn sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả do sự thay đổi của môi chất trong ống, và chi phí vật liệu và nhân công cao; Công nghệ buộc chặt tại vị trí hàn của lớp phủ bên trong không hoàn hảo, và có một rủi ro nhất định; Thép không gỉ đắt tiền và có rủi ro kinh tế lớn trong các ứng dụng mỏ dầu khí ngoài khơi. Ống thép composite Lót có độ bền cơ học mạnh và hiệu suất chống ăn mòn, có lợi thế rõ ràng, và có giá trị ứng dụng nhất định. Về mặt phân tích lợi ích kinh tế của nó, mặc dù chi phí sử dụng ống thép composite lót cao hơn, chi phí bảo trì ít hơn trong giai đoạn sau, và nó an toàn và đáng tin cậy, so với ba chương trình trên, chi phí đầu tư của nó ít hơn, đặc biệt là khi lợi ích kinh tế rõ ràng hơn sau khi thời gian sử dụng vượt quá 10 năm. Cùng một lúc, quy trình sản xuất ống thép composite và vật liệu khác nhau, và chênh lệch giá trị của nó cũng lớn, chẳng hạn như giá ống thép composite có lót phổ biến hiện nay của 7000 ~ 25000 Đô la Mỹ / Tấn, sự chênh lệch giá lớn hơn. Vì vậy, trong vận chuyển đường ống của từng mỏ dầu khí ngoài khơi, môi trường ăn mòn tương ứng nên được kết hợp để đảm bảo sử dụng lâu dài đáng tin cậy, và lớp lót tiết kiệm nên được chọn để đảm bảo khả năng chống ăn mòn và đáp ứng các yêu cầu kinh tế, và để đảm bảo việc vận chuyển an toàn phương tiện.

4 Sự kết luận

Tóm tắt, Ống thép composite luồn dây có giá trị quan trọng trong vận chuyển dầu khí đường biển. Hiện tại, Công nghệ ống thép composite của Trung Quốc đã có những bước phát triển vượt bậc, nhưng vẫn còn khoảng cách nhất định giữa một số lĩnh vực và trình độ quốc tế. Để đảm bảo sự phát triển của công nghệ sản xuất ống thép composite của Trung Quốc, nhà nước và doanh nghiệp cần có những biện pháp hữu hiệu để ứng phó, tăng cường đầu tư vào nghiên cứu và phát triển, và cải thiện các sản phẩm hỗ trợ, chẳng hạn như sự phát triển của các loại phụ kiện, vv, để đạt được sự quốc hữu hóa các tài liệu liên quan, giảm độc quyền của các sản phẩm nước ngoài, để đảm bảo sự phát triển và ứng dụng công nghệ sản xuất ống thép composite của Trung Quốc.