ВЫСОКАЯ НАДЕЖНОСТЬ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ В НЕФТЕДОБЫЧЕ

 

ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА» является крупнейшим производителем титана и изделий из него. За свою более чем 70-летнюю историю корпорация сформировалась как вертикально-интегрированное крупное предприятие с уникальным набором производственных мощностей по выпуску полуфабрикатов из титановых и алюминиевых сплавов.

В марте 2007 года на нашем предприятии была проведена Международная научно-практическая конференция, посвященная 50-летию промышленного производства титана в России. На конференции, в которой приняли участие представители 66 зарубежных и отечест-венных фирм, были подведены итоги полувековой научной и производственной деятельности Корпорации ВСМПО-АВИСМА, рассматривались дальнейшие тенденции развития мирового рынка титана, обсуждались дальнейшие перспективы сотрудничества с нашими постоянными заказчиками.

В ходе конференции была отмечена успешная последовательная техническая и экономическая политика ВСМПО, направленная на более глубокую переработку выпускаемых полуфабрикатов из титана и титановых сплавов.

Это подтверждает целый ряд успешно осуществленных проектов строительства новых производственных мощностей:

1. Развивается уникальный комплекс механической обработки штампованных заготовок. Здесь обрабатываются самые сложные изделия, которые применяются в судостроении, авиастроении. Так, для одной из зарубежных фирм проводится механическая обработка штамповки весом более 5 тн, и данная работа уже является для нас серийной.

2. Успешно зарекомендовал себя кольцераскатной комплекс. За 6 лет работы пройден большой путь от опытных работ до серийного изготовления ответственных изделий для авиа- и двигателестроения, крупногабаритных колец для химического машиностроения и т.п.

3. Более 10 лет работает машиностроительный комплекс. Изготовлено более 700 единиц оборудования из титановых сплавов для объектов энергетики, химической и металлургической отраслей промышленности. Машиностроительным комплексом в 2005-2006 годах проведена большая работа по разработке нормативной документации и постановке в серийное производство титановых труб большого диаметра и фасонных изделий для строительства Морской ледостойкой платформы «Приразломное».

Своевременная подготовка производства к освоению новых видов продукции позволила Корпорации принять участие в крупных международных и отечественных проектах: создание новых самолетов фирмами АЭРБАС и БОИНГ, строительство современных подводных лодок, участие в проектах нефтедобычи в шельфовой зоне Баренцева моря, Обской губы и т.д. Рассматриваем наши возможности участия в проектах освоения шельфовой зоны Северного Каспия - одного из перспективных нефтеносных регионов.

Для региона Северного Каспия вопрос освоения шельфовой зоны, строительст-во и обустройство береговой зоны сегодня уже не вызывает споров. Спорным пока остается механизм финансирования и выбор наиболее оптимального технического решения.

Процесс освоения российскими нефтяниками нефтедобычи на морских шельфах стал закономерным фактом. Сегодня это подтверждают работы по Каспийскому шельфу, интенсификация работ по проектам «Сахалин-1», «Сахалин-4,5». Отдельно стоит отметить строительство, а более точно - переоснащение, плавучей буровой станции для месторождения «Приразломное». Также сегодня ведутся работы по строительству станции для Обской губы, проектные работы по МЛСП для Штокмановского месторождения. И  дальнейшие прогнозы по шельфовой добыче достаточно оптимистичны. В связи с этим разработка основных прин-ципов проектирования и строительства морских установок, выбора материалов является сегодня основополагающим вопросом как для проектных российских организаций, так и для машиностроительных.

Комплекс инженерных сооружений для разработки шельфовых нефтегазовых месторождений включает автономные стационарные или плавающие установки (платформы) массой до 300 тыс. тонн, скважинное оборудование, придонное оборудование массой до 1500-2000 тонн, кабельные системы дистанционного управления скважинами, гибкие трубопроводы с системами подвески и уравновешивания, транспортные подводные трубопроводы большого сечения, суда для укладки трубопроводов, нефтеналивные суда. Береговое оборудование и др. виды оборудования.

Применение титановых сплавов перспективно для следующих систем и оборудования с целью освоения нефтегазовых месторождений на шельфе: глубоководные бурильные райзеры; обсадные трубы; добывающие райзеры; насосы и системы забортной, питьевой, буровой и попутной воды; трубопроводы циркуляционной системы технологических растворов; сепараторы жидкостные, теплообменное оборудование различного назначения; сосуды высокого давления; высокопрочные гибкие растяжки для фиксации платформы.

Условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования во многом аналогичны условиям эксплуатации изделий судового машиностроения, однако имеются и довольно существенные отличия: более высокая степень минерализации пластовой воды; наличие в рабочих средах сероводорода и углекислого газа; наличие аэробных и анаэробных (особенно сульфидообразующих) составляющих в продуктах добычи и окружающей среде; повышенные температуры рабочих сред; пониженные температуры атмосферы до минус 40-50С; возможность солевых и парафиноообразных отложений на поверхностях; высокое давление рабочих сред; наличие абразивных компонентов в транспортируемых продуктах.

В процессе эксплуатации для высоколегированных сталей отмечены коррозионные повреждения, так для стали с 5,5% никеля характерна межкристаллитная коррозия  в ряде технологических сред и коррозионное растрескивание в среде хлоридов при 100 С; для стали с 25% никеля характерна щелевая коррозия, приводящая к разгерметизации фланцев после 2-х лет эксплуатации (платформы Oseberg A и Gullfaks A). В это же время титан в различных отраслях применения продемонстрировал свое уникальное сопротивление большинству, если не всем, видам коррозии, с которыми приходилось сталкиваться при разработке морских нефтяных месторождений.

Первое известное применение титанового сплава для основного оборудования в нефтедобыче на морском шельфе - это применение титана в силовых соединениях добывающего райзера нефтяной компанией Placid Oil на платформе Green Canyon в Мексиканском заливе (изготовитель - компания Cameron Iron Works Inc).

Фирма Loterios поставила 4 кессона (распределительную магистраль) для пожарной системы. Внутренний диаметр кессона 900 мм, толщина стенки 20/40 мм, общая длина 34 метра, масса 10 тонн.

На платформе Steel Head (шельф Аляски) использованы теплообменники с применением титановых сплавов, изготовленные в Японии.

По мере создания все более глубоководных систем морской нефтедобычи резко возросла необходимость применения титановых сплавов для изготовления подводного оборудования. Так, большинство компаний предсказывает достижение к 2010 году уровня глубин до 2,5 км. При этом значение применения титана возрастает по трем основным причинам:

• Ряд элементов подводного оборудования требует использования сплавов с высокой удельной прочностью и малым модулем упругости;
• Требование экономии массы оборудования на платформе. По данным компании Shell Oil снижение массы подводного оборудования на 1 тонну позволяет уменьшить массу опорного оборудования на 3 тонны, что равнозначно экономии около 150 тыс. долларов. Каждый лишний фунт оборудования на палубе платформы или добывающего судна обходится в 6,5 долларов;
• Титан и его сплавы обладает высокой надежностью, в том числе и высокой коррозионной стойкостью в морской воде и в рабочих средах при нефтедобыче.

По мнению ведущих фирм, в глубоководной нефтедобыче титан и его сплавы должны стать одним из основных конструкционных материалов.

Как уже отмечалось выше, в России также уже есть опыт применения титановых сплавов для объектов шельфовой нефтедобычи:

• Для МЛСП «Приразломное» поставлено 43 тн фасонных изделий из титановых сплавов.
• Для МЛСП «Приразломное» поставлена система фильтров тонкой очистки, выполненная из титановых сплавов по чертежам ЦНИИ «СУДМАШ».
• Для платформы, расположенной в Обской губе, изготовлен и поставлен подогреватель пластового флюида с рабочим давлением 16МПа.

Следует отметить и особую привлекательность работы на Северном Каспии и по другой не менее интересной теме, которая в связи с прогнозируемым развитием нефтеперерабатывающей отрасли будет в ближайшее время острой и злободневной - это строительство новых крупных опреснительных комплексов. Достаточно крупные опреснительные установки были построены в 80-х годах в Мангистауской области, сегодня они выработали свой ресурс дважды.

Сегодня разработчик опреснительных комплексов - ОАО «СвердНИИХИММАШ» - предлагает дистилляционно-опреснительные установки (ДОУ) нового поколения с использованием современных коррозионностойких материалов. Корпорация ВСМПО-АВИСМА по документации СвердНИИХИММАШа в 2003 году изготовила испарители и конденсаторы для установки ДОУ50/10ГП для Волгодонской АЭС, где в качестве теплообменной трубки установлена прямошовная сварная титановая труба с толщиной стенки 1,0 мм. Сегодня мы готовы предложить трубы для опреснительных установок с толщиной стенки 0,4-0,7 мм, что позволит уменьшить металлоемкость конструкции, а, следовательно, и ее стоимость. Кроме того, уникальная устойчивость титановых сплавов в среде хлор-иона даже при наличии абразивной фазы позволит увеличить эксплуатационный ресурс оборудования при увеличении межремонтных сроков.

Таким образом, перспективы применения титана для изготовления оборудования объектов нефтедобывающей промышленности и установок опреснения достаточно широки, а благодаря нарастающим темпам развития регионов Северного Каспия они становятся достаточно близкими. В связи с этим наша Корпорация предлагает не только свои мощности для изготовления оборудования, но и готова предложить для проектных организаций целый спектр нормативной документации на изделия из титановых сплавов, а, именно - технические условия на аппараты теплообменные и элементы трубопроводов.