Oil Country Tubular Goods (OCTG) es el equipo central para la extracción de petróleo y gas, utilizado principalmente para el soporte de pozos, el transporte de fluidos y las operaciones de terminación. Con la innovación tecnológica de la industria energética y la transformación global baja en carbono, los campos de aplicación de la carcasa de petróleo se expanden constantemente, extendiéndose desde la extracción tradicional de petróleo y gas a campos emergentes como el desarrollo de gas de esquisto, energía geotérmica, secuestro de carbono (CCUS) y almacenamiento y transporte de energía de hidrógeno. Este artículo analizará en profundidad los avances tecnológicos clave y las perspectivas de mercado de la carcasa de petróleo en estos nuevos escenarios.
1. gas de esquisto y el desarrollo de petróleo y gas no convencional: la demanda de alta resistencia y carcasa de aceite resistente a la corrosión ha aumentado
1. aplicación de los pozos horizontales de gas de esquisto
La extracción de gas de esquisto se basa en la tecnología de fracturación hidráulica a gran escala, que impone mayores requisitos sobre las propiedades mecánicas y la resistencia a la fatiga de la carcasa de petróleo:
Materiales de acero de alta calidad: los grados de acero de alta resistencia como P110 y Q125 se usan ampliamente para soportar altas presiones (por encima de 10.000 psi) y frecuentes cambios de tensión en las operaciones de fracturamiento.
Diseño de rosca especial: VAM TOP, FOX y otros hilos herméticos se utilizan para garantizar la integridad del pozo y evitar fugas de metano.
Caso: la carcasa de aceite de acero inoxidable martensítico 13Cr se usa comúnmente en los pozos de gas de esquisto en la cuenca del Pérmo de los Estados Unidos, que es resistente a la corrosión por sulfuro de hidrógeno y tiene una vida útil del 30%.
2. pozos Ultra-profundos y ambiente de alta temperatura y de alta presión (HPHT)
En pozos ultra profundos de más de 8.000 metros, la carcasa de petróleo necesita soportar altas temperaturas y presiones ultra altas por encima de 200 ° C:
Carcasa de aleación a base de níquel: como la aleación Inconel 718, utilizada en proyectos de aguas profundas en el Golfo de México, con una excelente resistencia al agrietamiento por tensión de sulfuro de hidrógeno (SSC).
Tecnología de recubrimiento compuesto: cerámica o politetrafluoroetileno (PTFE) rociado en la pared interna para reducir la resistencia a la fricción y evitar la incrustación.
2. desarrollo de energía geotérmica: resistencia a altas temperaturas y resistencia a la corrosión del fluido geotérmico
Las temperaturas de los pozos geotérmicos pueden alcanzar más de 300 ° C, y los fluidos geotérmicos contienen altas concentraciones de iones cloruro, dióxido de carbono y otros medios corrosivos, y la carcasa tradicional de aceite de acero al carbono es propensa a fallas.
Principales avances tecnológicos:
Acero inoxidable dúplex (2205/2507): Tiene tanto resistencia como resistencia a la corrosión. La planta de energía geotérmica Hellisheiði en Islandia utiliza una carcasa de acero dúplex 2507 con una vida útil de 20 años.
Carcasa de aceite de aleación de titanio: los experimentos en la Universidad de Kyushu en Japón muestran que la tasa de corrosión de la aleación de titanio en un entorno geotérmico ácido es solo 1/50 de la del acero al carbono, pero el costo es mayor y es adecuado para proyectos de demostración.
Perspectivas del mercado: se espera que la capacidad instalada geotérmica global alcance los 24GW en 2030, y la demanda de revestimiento de petróleo aumentará en un 12% anual.
3. secuestro de carbono (CCUS): garantizar la seguridad del almacenamiento de CO2 a largo plazo
La captura y almacenamiento de carbono (CCUS) requiere que el CO2 se inyecte en depósitos subterráneos de petróleo y gas agotados o en acuíferos salinos. La carcasa de aceite necesita resolver los siguientes desafíos:
1. corrosión supercrítica del CO2
El CO2 está en un estado supercrítico (>31 ℃, 7.38MPa) bajo alta presión, y se combina con agua para formar ácido carbónico, y la tasa de corrosión es mucho mayor que la de las condiciones de trabajo convencionales:
Acero inoxidable martensítico 13Cr/15Cr: el proyecto noruego Sleipner verificó su resistencia a la corrosión por CO2, pero la humedad del pozo debe controlarse estrictamente.
Materiales compuestos no metálicos: como la carcasa de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, los experimentos financiados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos muestran que puede bloquear completamente la penetración de CO2.
2. Fiabilidad de sellado
Utilice roscas de sellado de metal a metal, como la serie Blue de Tenaris, para garantizar el sellado del pozo de almacenamiento durante cien años.
4. almacenamiento y transporte de energía de hidrógeno: Carcasa de aceite convertida en portador de almacenamiento de hidrógeno subterráneo
El almacenamiento y transporte a gran escala de hidrógeno verde necesita depender de cavernas subterráneas de sal o campos de gas agotados. La tecnología de revestimiento de aceite existente se puede adaptar y modificar:
1. Solución a la fragilización por hidrógeno
El hidrógeno puede causar fácilmente la fragilización por hidrógeno del acero (fragilización por hidrógeno), y el acero N80 tradicional no es adecuado:
Acero de baja aleación + inhibidor de corrosión: la compañía KBB de Alemania desarrolló la carcasa de la serie HYTECH, que reduce la permeabilidad al hidrógeno al agregar elementos de cobre/vanadio.
Revestimiento de polímero forrado: como el revestimiento de PTFE, el proyecto HyStorPor del Reino Unido ha verificado su eficacia.
2. sal caverna hidrógeno almacenamiento dedicado carcasa
La fluencia de la capa de sal puede exprimir el pozo, lo que requiere una carcasa de alto anti-colapso (como la serie de VM-H2 de V & M, con un aumento del 40% en la resistencia anti-colapso).
5. petróleo y gas de alta mar y polar: adaptabilidad ambiental extrema
1. ambiente ártico de baja temperatura
Acero resistente a baja temperatura: por ejemplo, el acero X80 aún mantiene la resistencia al impacto a-60 ° C, y se usa ampliamente en el proyecto Yamal de Rusia.
Carcasa inteligente calentada eléctricamente: Shell está probando una carcasa de calefacción eléctrica en el Ártico canadiense para evitar que el petróleo crudo se congele.
Protección contra la corrosión 2. Deepwater
Aleaciones resistentes a la corrosión del agua de mar: como AL-6XN acero inoxidable súper austenítico, utilizado en los campos petroleros subsalinos brasileños.
Protección catódica + recubrimiento: BP utiliza protección dual "ánodo de zinc + recubrimiento epoxi" en el área de aguas profundas del Golfo de México.
VI. Tendencias futuras: inteligencia y enverdecimiento
Carcasa de aceite inteligente: integrada con sensores de fibra óptica para monitorear el estrés, la temperatura y el estado de corrosión en tiempo real (como IntelliPipe de Schlumberger).
Fabricación baja en carbono: fabricación de acero de proceso corto en horno de arco eléctrico (emisiones de CO2 por tonelada de acero reducidas en un 60%) + tecnología de reducción de hierro con energía de hidrógeno (como el proyecto HYBRIT).
