Нефтяные трубчатые товары страны (OCTG) является основным оборудованием для добычи нефти и газа, в основном используется для поддержки ствола скважины, транспортировки жидкости и завершения операций. Благодаря технологическим инновациям в энергетической отрасли и глобальной низкоуглеродной трансформации области применения нефтяных оболочек постоянно расширяются, начиная от традиционной добычи нефти и газа до новых месторождений, таких как разработка сланцевого газа, геотермальная энергия, связывание углерода (CCUS) и хранение и транспортировка водородной энергии. В данной статье будут глубоко проанализированы ключевые технологические прорывы и рыночные перспективы обсадной нефти в этих новых сценариях.
1. Сланцевый газ и нетрадиционные разработки нефти и газа: спрос на высокопрочный и устойчивый к коррозии масляный корпус вырос
1. Применение горизонтальных скважин сланцевого газа
Добыча сланцевого газа основана на крупномасштабной технологии гидроразрыва пласта, которая предъявляет более высокие требования к механическим свойствам и усталостной стойкости масляной оболочки:
Высококачественные стальные материалы: высокопрочные марки стали, такие как P110 и Q125, широко используются для выдерживания высокого давления (выше 10 000 фунтов на квадратный дюйм) и частых изменений напряжений при операциях разрыва пласта.
Специальная конструкция резьбы: VAM TOP, FOX и другие воздухонепроницаемые резьбы используются для обеспечения целостности ствола скважины и предотвращения утечки метана.
Случай: 13Cr мартенситный корпус из нержавеющей стали обычно используется в скважинах сланцевого газа в Пермском бассейне Соединенных Штатов, который устойчив к сероводородной коррозии и имеет срок службы 30%.
2. Ультра-глубокие колодцы и высокотемпературная и высокая окружающая среда давления (HPHT)
В сверхглубоких скважинах высотой более 8000 метров нефтяная оболочка должна выдерживать высокие температуры и сверхвысокие давления выше 200 ° C:
Корпус из сплава на основе никеля: например, сплав Inconel 718, используемый в глубоководных проектах в Мексиканском заливе, с отличной устойчивостью к растрескиванию под напряжением сероводорода (SSC).
Технология композитного покрытия: керамика или политетрафторэтилен (ПТФЭ) напыляется на внутреннюю стенку для уменьшения сопротивления трению и предотвращения образования накипи.
2. Развитие геотермальной энергии: высокая термостойкость и устойчивость к коррозии геотермальной жидкости.
Температура геотермальной скважины может достигать выше 300 ° C, а геотермальные жидкости содержат высокие концентрации ионов хлорида, углекислого газа и других агрессивных сред, а традиционная масляная оболочка из углеродистой стали подвержена разрушению.
Ключевые технологические прорывы:
Двухшпиндельная нержавеющая сталь (2205/2507): Она имеет и прочность и коррозионную устойчивость. Геотермальная электростанция Hellisheiði в Исландии использует 2507 дуплексных стальных корпусов со сроком службы 20 лет.
Корпус из титанового сплава: эксперименты в Университете Кюсю в Японии показывают, что скорость коррозии титанового сплава в кислой геотермальной среде составляет всего 1/50 от скорости коррозии углеродистой стали, но стоимость выше, и она подходит для демонстрационных проектов.
Перспективы рынка: Глобальная геотермальная установленная мощность, как ожидается, достигнет 24 ГВт в 2030 году, а спрос на нефтяную оболочку будет увеличиваться на 12% ежегодно.
3. Связывание углерода (CCUS): обеспечение безопасности долгосрочного хранения CO2
Улавливание и хранение углерода (CCUS) требует, чтобы CO2 закачивали в подземные истощенные резервуары нефти и газа или соленые водоносные горизонты. Масляная оболочка должна решать следующие задачи:
1. Сверхкритическая коррозия CO2
CO2 находится в сверхкритическом состоянии (>31 ℃, 7,38 МПа) под высоким давлением и сочетается с водой с образованием углекислоты, а скорость коррозии намного выше, чем в обычных условиях труда:
Мартенситная нержавеющая сталь 13Cr/15Cr: Норвежский проект Sleipner подтвердил ее коррозионную стойкость к CO2, но влажность ствола скважины должна строго контролироваться.
Неметаллические композитные материалы: такие как армированный стекловолокном корпус из эпоксидной смолы, эксперименты, финансируемые Министерством энергетики США, показывают, что он может полностью блокировать проникновение CO2.
2. Надежность запечатывания
Используйте резьбу уплотнения металл-металл, такую как серия Tenaris Blue, чтобы обеспечить герметизацию колодца хранения в течение ста лет.
4. Хранение и транспортировка водородной энергии: масляный корпус, преобразованный в подземный носитель для хранения водорода.
Крупномасштабное хранение и транспортировка зеленого водорода должны опираться на подземные соляные пещеры или истощенные газовые месторождения. Существующая технология масляных обсадных труб может быть адаптирована и модифицирована:
1. Раствор водородного охрупчивания
Водород может легко вызвать водородное охрупчивание стали (водородное охрупчивание), а традиционная сталь N80 не подходит:
Низколегированная сталь + ингибитор коррозии: немецкая компания KBB разработала корпус серии HYTECH, который снижает водородную проницаемость за счет добавления элементов меди/ванадия.
Покрытие из полимера: например, накладка из ПТФЭ, проект HyStorPor в Великобритании подтвердил свою эффективность.
2. Специальный корпус для хранения водорода в соляной каверне
Соляной слой ползучести может сжимать ствол скважины, требуя высокой анти-коллапса обсадной колонны (например, V & M's VM-H2 серии, с 40% увеличением анти-коллапса прочности).
5. Глубоководные и полярные нефть и газ: экстремальная адаптируемость к окружающей среде.
1. Арктическая низкотемпературная среда
Низкотемпературная жесткая сталь: например, сталь X80 по-прежнему сохраняет ударную вязкость при-60 ° C и широко используется в российском проекте на Ямале.
Умный корпус с электрическим подогревом: Shell тестирует корпус с электрическим подогревом в канадской Арктике, чтобы предотвратить замерзание сырой нефти.
2. Глубоководная защита от коррозии
Устойчивые к коррозии сплавы морской воды: такие как супер аустенитная нержавеющая сталь, используемая на бразильских подсолевых нефтяных месторождениях.
Катодная защита + покрытие: BP использует двойную защиту «цинковый анод + эпоксидное покрытие» в глубоководной зоне Мексиканского залива.
VI. Будущие тенденции: интеллект и экологизация
Интеллектуальный масляный корпус: встроен в волоконно-оптические датчики для мониторинга напряжения, температуры и состояния коррозии в режиме реального времени (например, IntelliPipe от Schlumberger).
Низкоуглеродистое производство: короткотехнологическая сталеплавильная электродуговая печь (выбросы CO2 на тонну стали сокращены на 60%) + технология сокращения производства железа на основе водородной энергии (например, проект HYBRIT).
