Rispetto alle tradizionali aste di perforazione in acciaio, le aste di perforazione in lega di titanio presentano cinque vantaggi principali: leggerezza, resistenza alla corrosione, lunga durata, elevata flessibilità e proprietà non-magnetiche. A parità di specifiche, il peso di un'asta di perforazione in lega di titanio è pari al 57% di quello di un'asta di perforazione in acciaio convenzionale. Ciò significa che gli strumenti di perforazione che utilizzano aste di perforazione in lega di titanio sono più leggeri e le operazioni di perforazione possono utilizzare impianti di perforazione-di qualità inferiore, il che può far risparmiare notevolmente sui costi giornalieri dell'impianto e quindi ridurre le spese di perforazione.
Gli standard per le aste di perforazione includono principalmente GB/T 29166-2021 "Aste di perforazione in acciaio per l'industria del petrolio e del gas naturale", GB/T 20659-2017 "Aste di perforazione in lega di alluminio per l'industria del petrolio e del gas naturale", SY/T 6509-2023 "Aste di perforazione quadrate" e SY/T 7826-2024 "Aste di perforazione a doppia parete", ma questi standard non coprono i materiali in lega di titanio.
L'Istituto di Ingegneria dei Materiali ha istituito un team per lo sviluppo di standard per aste di perforazione in lega di titanio. Sulla base di approfondite ricerche scientifiche, test di laboratorio e test di verifica sul campo, il team ha sviluppato clausole tecniche nello standard, inclusi indicatori tecnici chiave, parametri, formule, requisiti prestazionali, metodi di prova e regole di ispezione, e li ha verificati nel processo di produzione e nelle applicazioni di test sul campo. Per quanto riguarda gli indici di prestazione dei materiali in lega di titanio, sono state condotte analisi e calcoli per leghe di titanio come TC4, TA15 e TA8. Sulla base di una grande quantità di dati sperimentali, sono stati proposti indicatori di prestazione per aste di perforazione in lega di titanio, tra cui carico di snervamento, resistenza alla trazione, durezza e resilienza. La fattibilità e la ragionevolezza di questi indicatori di prestazione sono stati convalidati attraverso la produzione industriale. Per quanto riguarda i metodi di prova per i materiali delle aste di perforazione in lega di titanio, i principali metodi di prova sono stati formulati in base alle condizioni e ai requisiti nazionali e sono stati successivamente verificati. Per i metodi di misurazione, ispezione e marcatura delle aste di perforazione in lega di titanio, sono state stabilite e verificate clausole corrispondenti. Per quanto riguarda il trasporto e lo stoccaggio delle aste di perforazione in lega di titanio, sono state formulate e analizzate clausole appropriate in base alle caratteristiche delle aste di perforazione in lega di titanio. GB/T 41343-2022 "Aste di trivellazione in lega di titanio per l'industria del petrolio e del gas naturale" è stata rilasciata e implementata.
Con lo sviluppo da parte della Cina di risorse di petrolio e gas ad alta-acidità e l'ampia gestione di pozzi ultra-profondi che superano gli 8.000 metri, prendendo come esempio il giacimento petrolifero Tarim di PetroChina e il giacimento petrolifero nordoccidentale di Sinopec, la profondità media dei pozzi ha superato gli 8.000 metri e il petrolio e il gas contengono idrogeno solforato. Il rischio per la sicurezza delle aste di perforazione in acciaio è aumentato in modo significativo e il costo di perforazione giornaliero di un impianto da 9.000 metri è 1,5 volte quello di un impianto da 7.000 metri. Pertanto, vi è una sfida impegnativa sia per ridurre il peso della batteria di perforazione sia per abbassare i costi di produzione, migliorando al tempo stesso l’efficienza. Inoltre, lo sviluppo secondario di vecchie aree di pozzi nel giacimento petrolifero di Daqing di PetroChina richiede l’uso di deviazioni e perforazioni a finestra nei vecchi pozzi per massimizzare l’utilizzo delle risorse esistenti e risparmiare sui costi di sviluppo, il che crea anche una domanda significativa di aste di perforazione in lega di titanio. La definizione di standard per le aste di perforazione in lega di titanio rappresenta un grande vantaggio economico, poiché garantisce il livello di qualità delle aste di perforazione in lega di titanio, migliora la loro sicurezza, promuove la loro applicazione e riduce i costi di sviluppo di petrolio e gas.
