
海洋工程建設項目非“鈦設備”不可
鈦設備因其使用壽命長,可以彌補投資成本高的問題,所以大家都選擇鈦金屬而不是其他任何金屬是有緣由的。在海洋工程方面,鈦可用于海上油氣開發工程,包括檢測碳氫化合物,提取石油和將烴原料從油氣田中運出的海洋平臺結構和海洋工程設施。
當前受油氣行業商業發展的影響,海底暗礁的探測范圍變寬,深度已達到2000m。與海上實體工業相比較,海上油氣生產設備的操作環境要復雜的多,原因如下:石油、天然氣、鹵水、鉆井泥漿攜帶的氫硫化物、氧氣、二氧化碳和其他雜質中產生的腐蝕介質; 150~200℃高溫;介質內部的高壓;巨風、海浪、北部冰原的壓力、地震活躍地區的地震荷載引發的強靜態和動態載荷。鈦合金能用于多種石油生產系統和裝備中。海洋水下設備包括:鉆桿、水下立管、深潛工程設備的機身和其他構件;水上設備(平臺)包括海水和飲用水系統,各種熱交換設備(蒸餾器、蒸汽發生器、冷凝器)、泵、消防系統和其他構件。 歐洲的挪威和英國對鈦合金在近海開采等方面的研究最為透徹。如眾所周知位于挪威海的石油鉆井平臺使用了大量的鈦合金,每個平臺使用的鈦合金總量超過500噸。
俄羅斯很少在近海開采中使用鈦合金,但近來俄羅斯也開始積極開采位于北極圈和遠東海溝的油氣。為了開采北極圈的石油和天然氣,俄羅斯和挪威達成戰略合作。挪威是俄羅斯的戰略伙伴,雙方共同開采北極的石油和天然氣。所以,鈦合金將在北極油氣田項目中得到更廣泛地使用。
在設計位于北極圈的“Pryrazlomnoje”油氣田開采平臺時,有提議采用350~400噸的鈦合金鋪設管道網絡,其中一部分管道表面進行表面熱氧化處理,以保護平臺的鋼鐵結構免于遭受電偶腐蝕。此外,將鈦應用于鉆井的替換結構也有很大優勢。如在立管中使用鈦金屬可減小結構體密度、增加浮力、甚至使下潛器在更深的地方工作。碳氫化合物開采問題隨著海洋深度和油氣儲層深度的增加而加劇。坐落于波羅的海的俄國凝析油田“Shtokmanovskoje”深度在280~380米,然而凝析油儲層卻分布在1800~2300米的深度中。由于鉆井作業需要在惡劣的地質環境下進行,對比強度、導熱率、耐磨性的要求會更加苛刻。
總之,對鈦金屬優良的性能和其昂貴的造價之間權衡的討論日見激烈。在決定一項工程所用材料,尤其是針對近海、遠海工程,設計者面臨兩種選擇:選擇造價低廉但是不適合長久使用的材料;選擇昂貴但使用壽命長的材料。便宜的材料在一次性投入上更為經濟,但由于頻繁的維護和停工檢修使后期維護困難重重;昂貴的材料先期投資較大但后期運行維護投入較少。
2015.9.10