журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ПРОФИЛЬ

КОМПАНИИ И РЫНКИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №4, 2002

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Морская ниша

Перспективы использования титана в нефтегазодобывающей промышленност

Нефть и газ – основа современной энергетики. Когда в 80-х годах стали исчерпываться новые континентальные месторождения, разработка которых представлялась экономически целесообразной, нефтегазодобывающие компании начали активно осваивать прибрежный шельф. При этом, специфика морского бурения потребовала использования для производства оборудования новых прочных и коррозиестойких материалов, и титан естественным образом обосновался в этой рыночной нише. Хотя в настоящее время на долю этого рынка приходится только 5% от мирового потребления металла, он имеет значительный потенциал, особенно в долгосрочном плане.

Подводные течения

Современная технология промышленного подводного бурения основана на применении водоотделяющего стояка, который собирают из отдельных секций труб большого диаметра. Эта колонна упирается в морское дно, а внутри нее расположена буровая труба. Между стояком и трубой циркулирует многофункциональный буровой раствор, который охлаждает, очищает и смазывает буровой инструмент, укрепляет стенки скважины и стабилизирует ее ствол, а также выносит на поверхность буровой щебень. Иногда в буровом растворе присутствуют газообразные или жидкие углеводороды (в тех случаях, когда их внутриформационное давление превышает давление раствора).

Таким образом, как стояк, так и собственно буровая труба находятся в агрессивных коррозионных средах (морская вода и буровой раствор), к тому же, при повышенных температурах и давлении. Кроме того, они подвергаются значительным механическим воздействиям, особенно во время штормов. Поэтому к материалам для производства этого оборудования предъявляются высокие требования. Титан с его уникальной комбинацией характеристик в полной мере соответствует этим требованиям .

Титан – весьма привлекательный материал как для палубной, так и для подводной частей буровых платформ. Оксидная пленка на поверхности обеспечивает ему надежную защиту от коррозии как в стоячей, так и в проточной морской воде при температурах вплоть до 130°C. Кроме того, титан устойчив к щелевой коррозии в морской воде при температурах до 80°C, в то время как у большинства сортов нержавеющей стали предельная температура составляет 10°C. Кроме того, для титана характерна высокая коррозионная стойкость по отношению к углеводородам и другим агрессивным компонентам сырой нефти.

Все это обусловливает достаточно широкое применение металла в морских буровых установках. Его можно встретить, преимущественно, в трубопроводных системах для морской воды многоцелевого назначения: они играют роль балласта, их используют для охлаждения и в противопожарных системах. Кроме того, применяют титановые буровые трубы, из титана делают конические соединения, функционирующие при высоких нагрузках, водоотделяющие стояки, напорные трубопроводы и клапаны.

При выборе материалов для строительства буровых платформ большое значение имеет соотношение веса и механической прочности, и в этом отношении титан тоже значительно превосходит альтернативную сталь, так как при той же прочности его вес на 45% меньше. Кроме того, титан эластичен и легко поддается формовке – оптимальная комбинация характеристик для производства конических соединений, функционирующих при высоких нагрузках, и трубопроводов, связывающих морскую платформу с подводным месторождением.

Коррозионная стойкость и прочностные характеристики титана в комбинации с малым весом создают уникальные возможности для облегчения морских конструкций. При этом, производители металла проводят интенсивные разработки новых перспективных материалов. Так, композит Ti-MMC британской компании QinetiQ Sigma Metal Composites (см. стр. 58) представляет собой более легкую альтернативу стали, с которой его характеристики сопоставимы вплоть до 600°C. Кроме того, если вместо использования Ti-MCC для замены стальных деталей закладывать применение этого композита в исходный проект, то экономия веса будет составлять около 50%, а при высоких давлениях на глубине это даст весьма ощутимые результаты. При этом, некоторые важные детали можно будет доставлять на буровые установки не морским путем, а вертолетами, что обеспечит экономию времени и средств. Можно ожидать, что в ближайшие несколько лет морские проекты добычи нефти и газа начнут предусматривать использование крупногабаритных деталей из Ti-MCC, в результате чего масштабы внедрения титана в этом секторе резко расширятся.

Фактически единственный параметр, по которому титан проигрывает альтернативным материалам в сфере подводного бурения, – это его высокая стоимость. Даже специализированные сорта нержавеющей стали с повышенной коррозионной стойкостью дешевле титана в 4-5 раз. Однако ремонт оборудования в морских условиях требует значительных затрат времени и денег, а ресурс подводных деталей из титана составляет около 50 лет. Этого вполне достаточно для любых долгосрочных проектов, а исходная высокая стоимость металла вполне компенсируется за этот срок низкими эксплуатационными расходами.

Соответственно, при разработке новых проектов нефтегазодобывающие компании применяют дифференцированный подход к выбору материалов. Например, чтобы максимизировать плавучесть буровых платформ, в их палубном оборудовании необходимо использовать легкие материалы. Поскольку срок их службы имеет меньшее значение, чем в случае подводного оборудования, компании предпочитают использовать для палубы более дешевые альтернативы – сталь и некоторые виды пластмасс. Кроме того, если проект не рассчитан на длительную перспективу, то компаниям выгоднее использовать трубы из более дешевой углеродистой стали, которая продержится в течение необходимых трех-четырех лет. По данным норвежского поставщика титанового оборудования для морских буровых вышек Bergen Rohrhandel, в таких платформах используется значительно меньше титана, чем в рассчитанных на 20-30 лет проектах, которые обычно и реализуются в Северном море. Очевидно, что будущее рынка титана в этом секторе связано с долгосрочными глубоководными проектами.

Проекты и перспективы

Будущее титана в секторе добычи нефти и газа связано с необходимостью использовать в глубоких водах гибкие, прочные и коррозиестойкие колонны бурильных труб. Кроме того, по мнению специалистов Permascand, на смену платформам скоро придут подводные установки, расположенные на дне моря (соответствующие прототипы уже проходят испытания). При этом, очевидно, что для подводного оборудования титан – наиболее подходящий материал, и предстоящее увеличение доли глубоководных проектов неизбежно приведет к росту потребления металла. По прогнозу RTI International Metals, в ближайшее десятилетие следует ожидать значительного расширения рынка титана в этом секторе: оживится разведка, появятся новые энергетические проекты, и для подводного бурения потребуется большое количество высокопрочных материалов. По мнению аналитиков, через 30-40 лет практически все морские разработки будут проводиться на глубинах более 2000 м.

Первые глубоководные скважины в рамках международного проекта Deep Sea Drilling Project были пройдены еще в 1968 году с борта американского научно-исследовательского судна "Гломар Челленджер", до 1983 года совершившего 96 рейсов, в ходе которых исследователи пробурили более 500 скважин в трех крупнейших океанах планеты. Ему на смену в 1985 году пришел более совершенный "ДЖОЙДЕС Резолюшн", который совершает рейсы по программе Ocean Drilling Program. После схода со стапелей этот корабль совершил более 90 рейсов; с его борта пробурили около 700 глубоководных скважин.

Научное бурение в отличие от промышленного проводится на значительно больших глубинах, причем, в регионах с самыми разными погодными условиями. Это повышает требования к прочности бурового оборудования. Кроме того, необходимо усовершенствовать саму технологию бурения, поскольку описанный процесс имеет существенный недостаток: для сборки и демонтажа стояка требуется значительное время. В случае шторма в ходе этих операций всю колонну труб приходится удерживать в подвешенном состоянии, что чревато ее обрывом и потерей. Поэтому такой способ используется преимущественно для промышленного бурения на глубинах до 1500 м, хотя американские нефтяные компании уже приступили к разработке буровых судов, с борта которых можно будет вести работы в акваториях с глубинами до 2300 м. Правда, применять их предполагают только в Мексиканском заливе, где погодные условия обеспечивают относительную безопасность операций по сборке и демонтажу водоотделительных колонн.

Наиболее значительные глубоководные проекты реализуются в Северном море; это крупнейший рынок сбыта титана в нефтегазовом секторе. По оценкам специалистов американской компании Timet, в современных платформах используется от 30 до 500 т титана только в палубном оборудовании. В южной части Северного моря буровые обычно располагаются на глубинах около 70 м с использованием фиксированных платформ. В менее разведанном северном секторе бурение проводят на глубине около 1000 м с плавучих платформ, которые представляют собой новую перспективную область потребления титана.

В этой сфере лидируют европейские производители металла, в первую очередь, – норвежские. Например, с 1999 года норвежский производитель титанового оборудования Alba контролирует производство самых крупных из используемых в море литых деталей из титана для проекта Laminaria в Западной Австралии. В частности, эта компания изготовила проходной запорный вентиль весом 2,75 т для использования в морской воде. Вентиль сделан из второй категории технически чистого титана; его длина – 2210 мм, высота – 1499 мм. Литье для его изготовления поставил российский Зеленодольский завод.

Более новый европейский проект, Kristin, реализуется в Норвегии. Производители титана и морского оборудования Bergen Rohrhandel и Stavanger Rohrhandel в конце прошлого года заключили контракт с нефтяной компанией Statoil на поставки труб и фитингов для этого проекта добычи природного газа в районе норвежского побережья. По оценкам Statoil, в течение ближайших шести лет компании потребуются трубы и трубопроводная арматура на сумму около 11,4 млрд. норвежских крон ($159 млн.). Это оборудование будет использовано в проекте Kristin и еще в одном новом проекте Snohvit, который будет реализован в Баренцевом море. По оценкам Bergen Rohrhandel, только для Kristin потребуется 150-200 т титана.

Кроме Европы, титан используется в глубоководных буровых установках в Мексиканском заливе, а также в индонезийских и африканских проектах. К тому же, использование титановых труб заложено в геотермальные проекты, реализуемые в Южной Калифорнии. Однако в США и Японии нет большого рынка титана в морском секторе. Хотя США – важнейший в мире регион в плане производства и потребления титана, в этой стране основной рынок металла сосредоточен в военном и гражданском авиастроении. В Японии нет плавучих платформ для бурения нефтяных скважин, а, следовательно, и нет рынка титановых труб для буровых установок. Морское применение титана связано, главным образом, с производством теплообменников и конденсатных штуцеров для морских суден.

Галина Резник, по материалам Metal Bulletin, Metal Bulletin Monthly

 
© агенство "Стандарт"