隨著“供給側(cè)改革”、“一帶一路”和“中國制造2025”等國家重大戰(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)，勢必會帶動鈦及鈦合金產(chǎn)品的需求。記者在2016年鈦年會上見到了中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院研究員宋生印，并針對鈦合金材料在石油行業(yè)油井管應(yīng)用方面等問題對他進(jìn)行了采訪。
　　美國能源部公布的數(shù)據(jù)顯示，近30年來，全球石油天然氣井深平均增加了一倍以上，并且繼續(xù)呈快速增長的趨勢。根據(jù)我國幾大石油公司的“十三五”規(guī)劃預(yù)測，2015～2017年期間，油井管年平均需求量約為350萬噸，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，這對油井管服役條件的要求也越來越高。同時，在我國“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，且能滿足特殊服役條件的高性能的新材料已成為我國乃至全世界在石油開采領(lǐng)域的迫切需求。
　　當(dāng)前我國用于石油開采的油井管基本是鎳基合金材料，該材料的制造價格高昂且易腐蝕，使用壽命較短，同時，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。而我國是鈦資源大國，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。從長遠(yuǎn)來看，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。
　　對此，宋生印向記者舉例說：“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，面對目前我國石油行業(yè)存在的問題，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，使用時會出現(xiàn)縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂問題；國內(nèi)鈦合金油井管產(chǎn)品材質(zhì)單一，無法滿足多種工況、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；在低油價的市場環(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，對鈦合金廢品無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，提高成品率等問題亟待解決。”
　　針對目前面臨的問題，宋生印在采訪時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；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，對鈦合金管產(chǎn)品進(jìn)行綜合評價，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)是對鈦合金管材服役環(huán)境進(jìn)行全面適用性評價和全壽命質(zhì)量安全監(jiān)督及評估，引入完整性概念進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)及評價。
　　中國石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院是國內(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國家石油管材質(zhì)量檢測中心檢測評價才能下井應(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，開展了多個鈦合金研究及試驗(yàn)評價項(xiàng)目，對多種鈦合金進(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技術(shù)等方面展開了眾多研究。
　　宋生印對記者說：“國家對鈦合金油井管的發(fā)展非常重視，科技部對此設(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)用推廣單靠國家支持是無法實(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)展仍需要國家、企業(yè)、民眾的支持和信任，通過完善加工備制技術(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，為我國的石油領(lǐng)域的發(fā)展開創(chuàng)一個新的天地。