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铝合金在海上钻井平台上的应用

  海上钻井平台主要用于钻探井的海上结构物,上装钻井、动力、通讯、导航等设备,以及安全救生和人员生活设施,是海上油气勘探开发不可缺少的手段。其主要有自升式和半潜式钻井平台。
  
  目前大多数的海上钻井平台都是由钢材制造而成。钢材强度高,维护成本低等是它的优势所在。但是随着钢材的应用,锈蚀,使用期限短和维护成本高等问题也渐渐浮出水面。因此,寻找一种与钢材强度接近、耐用性好、效果美观好的新型材料,对海洋工程设备的发展具长远的意义,而铝型材的重量轻、强度高、耐腐蚀性、低维护费以及可回收再利用等许多优点可以满足发展的需要。
  
  铝型材的具体优点如下:
  
  1)轻重量。采用重量轻、牢固的铝合金型材,铝合金型材重量轻,便于安装、运输和存放。铝合金型材重量只是钢结构材料的1/3。
  
  2)适用性强。能适应于各种复杂恶劣的环境和气候。
  
  3)组合多样,外型美观。铝合金型材由于铝合金可塑性强的特性,可以制作出各种美观的结构,外形更加时尚,美观。
  
  4)耐腐蚀、低维护。所有型材均经过防氧化处理,铝型材使用寿命长达30年以上。
  
  随着铝合金越来越受海洋工业的重视,不少铝业巨头也进入了研发钻井平台用铝合金部件的研发当中,美铝就研发出了一种高性能铝合金钻杆。
  
  目前,普遍使用的钢制钻杆在水平井、高腐蚀介质井、超深井等施工中经常遇到钻杆摩擦热裂、氢脆、应力腐蚀断裂、钻井速度和效率降低、大钩负载过大等问题。上述问题均是由合金钢材料本身的理化特性所决定,如要从根本上提高钻杆的性能,就必须改进钻杆管体的原材料。
  
  1、提高钻深能力
  
  铝合金钻杆的密度大约是钢质钻杆的1/3,铝合金钻杆强度与质量之比是钢质钻杆的1.5-2.0倍,在钻机能力一定的情况下,应用铝合金钻杆能够达到钢质钻杆无法达到的井深。
  
  2、耐腐蚀性好
  
  铝及其合金元素化学特性比较活跃,当其与氧反应后会在表面形成稳定的氧化膜,阻止其与周围环境进一步反应。铝合金钻杆在饱和CO2溶液里长期寝泡也不腐蚀。经过实际使用,铝合金钻杆在任何温度下都可有效防止H2S和CO2腐蚀。
  
  铝合金钻杆分为钢接头和铝合金接头2种。虽然铝合金钻杆钢接头不具有抗H2S和CO2的能力,但钻杆的薄弱环节在管体,接头一般不容易发生H2S应力腐蚀断裂。另外,钢接头与铝合金管体接触,后者对它会起到阴极保护的作用,因此,铝合金钻杆钢接头的腐蚀速率低。

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