隨著“供給側(cè)改革”、“一帶一路”和“中國(guó)制造2025”等國(guó)家重大戰(zhàn)略的實(shí)施和推進(jìn)，石油化工等工程項(xiàng)目也逐步提上日程，以輕質(zhì)、耐高溫、耐腐蝕為發(fā)展方向的材料將成為熱點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)帶動(dòng)鈦及鈦合金產(chǎn)品的需求。記者在2016年鈦年會(huì)上見到了中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院研究員宋生印，并針對(duì)鈦合金材料在石油行業(yè)油井管應(yīng)用方面等問(wèn)題對(duì)他進(jìn)行了采訪。
　　美國(guó)能源部公布的數(shù)據(jù)顯示，近30年來(lái)，全球石油天然氣井深平均增加了一倍以上，并且繼續(xù)呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。根據(jù)我國(guó)幾大石油公司的“十三五”規(guī)劃預(yù)測(cè)，2015～2017年期間，油井管年平均需求量約為350萬(wàn)噸，隨著需求量的不斷擴(kuò)大，石油天然氣井深勘探開發(fā)也不斷向深井、超深井、惡劣腐蝕環(huán)境和深海發(fā)展，這對(duì)油井管服役條件的要求也越來(lái)越高。同時(shí)，在我國(guó)“十三五”期間，川渝地區(qū)將成為中石油和中石化的主要戰(zhàn)區(qū)，中海油的開采也將逐漸向深海推進(jìn)，而目前川渝地區(qū)油管套管腐蝕嚴(yán)重，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。因此，一種耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)，且能滿足特殊服役條件的高性能的新材料已成為我國(guó)乃至全世界在石油開采領(lǐng)域的迫切需求。
　　當(dāng)前我國(guó)用于石油開采的油井管基本是鎳基合金材料，該材料的制造價(jià)格高昂且易腐蝕，使用壽命較短，同時(shí)，鎳礦資源較為貧乏，鎳資源的生產(chǎn)與消費(fèi)仍主要依賴于進(jìn)口。而我國(guó)是鈦資源大國(guó)，鈦合金又具有優(yōu)異的耐蝕性、良好的機(jī)械性能、高抗疲勞強(qiáng)度、耐用性等特點(diǎn)，如作為石油開采油井管材將比目前使用的鎳基合金材料壽命長(zhǎng)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，大力發(fā)展鈦合金油井管代替鎳基合金管有利于進(jìn)一步降低油田開發(fā)成本。
　　對(duì)此，宋生印向記者舉例說(shuō)：“四川地區(qū)三高氣井H2S含量最高達(dá)493g/m3，最深7000m，最大地層壓力131MPa，最高溫度175℃，嚴(yán)酷環(huán)境急需高性能耐蝕管材。而普通的碳鋼、低合金鋼等材質(zhì)的油井管由于受到機(jī)械性能和耐蝕性能的限制，已經(jīng)不能滿足這些特殊環(huán)境的要求，則必須采用高耐腐蝕合金石油管材。針對(duì)這些區(qū)域苛刻的耐腐蝕要求，目前主要還是采用鎳基合金油井管(如G3合金油管)，但鎳基合金管加工制備工藝復(fù)雜且價(jià)格昂貴，從一定程度上限制了適用范圍。如采用鈦合金取代傳統(tǒng)的鋼鐵材料甚至鎳基合金制備油井管，可顯著提高油氣井的使用壽命，保障油氣開采與生產(chǎn)的安全可靠性。”
　　可見，面對(duì)目前我國(guó)石油行業(yè)存在的問(wèn)題，鈦合金材料的應(yīng)用已成為石油行業(yè)油井管的發(fā)展方向。目前，國(guó)內(nèi)天津鋼管、攀成鋼、寶鋼、北京有色金屬研究總院、寶鈦、忠世高新等單位均在鈦合金材質(zhì)油套管的開發(fā)上取得一定進(jìn)展，研發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品已初步下井測(cè)試。
　　雖然如此，但鈦合金材料在石油行業(yè)油井管應(yīng)用方面也存在一定問(wèn)題。宋生印告訴記者：“由于鈦合金本身特性，部分鈦合金材料在一定工況下耐蝕具有局限性，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂問(wèn)題；國(guó)內(nèi)鈦合金油井管產(chǎn)品材質(zhì)單一，無(wú)法滿足多種工況、多種應(yīng)用類別的油氣開發(fā)材料需求，在強(qiáng)度、功能和耐蝕性上還有提升的空間；在低油價(jià)的市場(chǎng)環(huán)境下，需要低成本、適用性、符合用戶要求的鈦合金材料選材與開發(fā)；油氣行業(yè)用油井管對(duì)外形尺寸要求較高，由于制備工藝的不同，軋制和擠壓的鈦合金管材在外形尺寸、表面質(zhì)量等方面還存在不足；目前鈦合金管成品率不高，對(duì)鈦合金廢品無(wú)法像鋼鐵一樣回收利用，拉高了鈦合金管成本，加工制備技術(shù)需進(jìn)一步完善，提高成品率等問(wèn)題亟待解決。”
　　針對(duì)目前面臨的問(wèn)題，宋生印在采訪時(shí)從研究院的角度提出了自己的幾點(diǎn)建議：其一，加強(qiáng)服役工況下可用鈦合金材料試驗(yàn)研究，建立起適合石化行業(yè)用鈦合金材料體系和性能數(shù)據(jù)庫(kù)；其二，系統(tǒng)研究關(guān)鍵的強(qiáng)度、韌性、耐蝕性等指標(biāo)，建立起符合鈦合金油井管特性的關(guān)鍵性能指標(biāo)；其三，鈦合金材料的整體管柱力學(xué)設(shè)計(jì)尚未健全，需要進(jìn)一步的研究和建立相應(yīng)的管柱設(shè)計(jì)方法和規(guī)范；其四，對(duì)鈦合金管產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，在深入研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用推廣和指導(dǎo)，并建立動(dòng)態(tài)跟蹤研究，逐步建立失效預(yù)防體系；其五，制定完善的鈦合金油井管標(biāo)準(zhǔn)體系。他強(qiáng)調(diào)，最關(guān)鍵一點(diǎn)是對(duì)鈦合金管材服役環(huán)境進(jìn)行全面適用性評(píng)價(jià)和全壽命質(zhì)量安全監(jiān)督及評(píng)估，引入完整性概念進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)。
　　中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院是國(guó)內(nèi)唯一從事石油管及管柱技術(shù)研究院，在工作當(dāng)中和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行合作，研發(fā)生產(chǎn)出的鈦合金制品應(yīng)用于油井管之前需通過(guò)國(guó)家石油管材質(zhì)量檢測(cè)中心檢測(cè)評(píng)價(jià)才能下井應(yīng)用。該研究所從2008年起開始跟蹤研究鈦合金油井管，先后與加拿大鈦管公司、北京有色金屬研究總院、東方高新等多家企業(yè)合作，開展了多個(gè)鈦合金研究及試驗(yàn)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，對(duì)多種鈦合金進(jìn)行了全面的理化、實(shí)物及抗腐蝕性能、服役性能的試驗(yàn)并形成鈦合金選材指導(dǎo)。同時(shí)也從鈦合金氣密封特殊螺紋開發(fā)、鈦合金酸化緩蝕劑開發(fā)、鈦合金專用抗粘扣螺紋潤(rùn)滑脂開發(fā)鈦合金表面處理及抗粘扣研究、鈦合金螺紋加工及檢測(cè)技術(shù)等方面展開了眾多研究。
　　宋生印對(duì)記者說(shuō)：“國(guó)家對(duì)鈦合金油井管的發(fā)展非常重視，科技部對(duì)此設(shè)置鈦合金油井管應(yīng)用技術(shù)研究相關(guān)課題。但鈦合金在油井管中的應(yīng)用推廣單靠國(guó)家支持是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，還需生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)與管研院合作，共同努力把鈦合金產(chǎn)品應(yīng)用于石油領(lǐng)域。”
　　鈦合金在石油行業(yè)油井管方面應(yīng)用有廣闊的發(fā)展空間，在一定程度上可代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。但鈦合金材料的發(fā)展仍需要國(guó)家、企業(yè)、民眾的支持和信任，通過(guò)完善加工備制技術(shù)、加強(qiáng)上下游企業(yè)的聯(lián)系與合作，共同推動(dòng)鈦合金在油井管中的應(yīng)用，使鈦合金真正走入石油領(lǐng)域，為我國(guó)的石油領(lǐng)域的發(fā)展開創(chuàng)一個(gè)新的天地。