Trong những năm gần đây, ống composite lưỡng kim đã dần trở thành vật liệu ống chủ đạo cho hệ thống thu gom và vận chuyển mỏ khí axit nhờ ưu điểm cốt lõi là khả năng chống ăn mòn mạnh, độ bền cơ học cao, chi phí tổng thể vượt trội và độ ổn định kết cấu tốt. Chúng đã được áp dụng rộng rãi trong một số dự án mỏ khí axit quan trọng, giải quyết thành công những thách thức phát triển chính trong ngành.
Ống composite lưỡng kim được sản xuất bằng quy trình composite luyện kim tiên tiến. Lớp nền được làm bằng thép cacbon hoặc thép hợp kim-thấp, chịu trách nhiệm chính cho việc hỗ trợ kết cấu, chịu áp lực và chống va đập của đường ống. Lớp lót bên trong bao gồm các vật liệu chống ăn mòn-chất lượng cao như thép không gỉ và hợp kim gốc niken-, tạo thành một hàng rào chống ăn mòn dày đặc-. Điều này đạt được hiệu suất bổ sung giữa lớp nền chịu tải-và lớp phủ chống ăn mòn-, thích ứng chính xác với điều kiện vận hành khắc nghiệt của các mỏ khí axit. Dữ liệu ngành cho thấy trong phương tiện thu gom và vận chuyển mỏ khí axit, tác động tổng hợp của H₂S, CO₂ và nước hình thành có độ mặn cao có thể khiến các ống thép carbon thông thường bị ăn mòn với tốc độ trung bình hàng năm là 0,2-0,5 mm. Điều này thường đòi hỏi phải thay thế sau mỗi 3-5 năm và dễ dẫn đến các tai nạn lớn về an toàn như nứt do ăn mòn do ứng suất sunfua (SSCC), ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất mỏ khí thông thường.
Ngược lại, lớp phủ chống ăn mòn-của ống composite lưỡng kim cách ly hiệu quả các môi trường ăn mòn khác nhau, kiểm soát chặt chẽ tốc độ ăn mòn dưới 0,025 mm/a. Điều này đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn công nghiệp môi trường axit NACE MR0175/ISO 15156, kéo dài tuổi thọ sử dụng lên 15-20 năm, gấp hơn ba lần so với ống thép carbon thông thường. Điều này làm giảm đáng kể tần suất thay thế đường ống và giảm thiểu rủi ro an toàn do ăn mòn tại nguồn.
Hiệu quả kinh tế vượt trội là lý do chính cho việc áp dụng rộng rãi ống composite lưỡng kim. Trong quá trình thu gom và vận chuyển các mỏ khí axit, trong khi các ống hợp kim làm từ niken{1}}tinh khiết có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời thì chi phí vật liệu cao lại làm tăng đáng kể khoản đầu tư kỹ thuật. Ngược lại, ống composite lưỡng kim chỉ sử dụng hợp kim chống ăn mòn-ở thành trong, với lớp đế bằng thép cacbon có chi phí thấp hơn ở lớp ngoài. Tổng chi phí chỉ bằng 30%-50% so với ống hợp kim chống ăn mòn{12}}nguyên chất và chi phí toàn diện cho một đường ống thu gom và vận chuyển giếng duy nhất có thể giảm 45%-50%. Lấy mỏ khí có hàm lượng lưu huỳnh cao ở phía đông bắc Tứ Xuyên làm ví dụ, với hàm lượng H₂S đạt 15% và hàm lượng CO₂ đạt 8%, việc ứng dụng quy mô lớn đường ống composite lưỡng kim không chỉ giảm đáng kể đầu tư mua sắm vật liệu mà còn giảm hơn 80% chi phí bảo trì đường ống và tổn thất do thời gian ngừng hoạt động, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể.
Độ bền cao và độ an toàn cao là chìa khóa để đảm bảo hoạt động ổn định của các mỏ khí sử dụng ống composite lưỡng kim. Lớp đế của nó, được làm bằng thép cacbon, đảm bảo đường ống có khả năng chịu áp lực và chống va đập tuyệt vời, khiến đường ống phù hợp với các điều kiện thu thập và vận chuyển áp suất cao trong các mỏ khí axit. Quy trình liên kết luyện kim đảm bảo độ bền liên kết vượt quá 210 MPa giữa lớp nền và lớp bọc, đảm bảo đường ống sẽ không bị bong tróc hoặc nứt trong quá trình sử dụng lâu dài, tránh hiệu quả các rủi ro ăn mòn bề mặt thường gặp trong các ống composite cơ học. Đồng thời, ống composite lưỡng kim tương thích với các quy trình hàn hoàn toàn tự động, đạt tỷ lệ hàn đạt trên 90%, tăng hiệu suất thi công lên 40% so với vật liệu ống truyền thống, cho phép lắp đặt đường ống nhanh chóng và rút ngắn chu kỳ dự án.
Hiện tại, ống composite lưỡng kim được sử dụng rộng rãi trong một số dự án mỏ khí axit quan trọng ở nước tôi, chẳng hạn như Đường ống khí đốt phía Đông Tứ Xuyên- và Mỏ dầu Tarim, đáp ứng các điều kiện thu gom và vận chuyển khắc nghiệt như hàm lượng lưu huỳnh cao, nhiệt độ cao và áp suất cao. Sau-thử nghiệm vận hành thực tế lâu dài, không có sự cố ăn mòn nào xảy ra, đảm bảo hiệu quả sự an toàn và ổn định của hệ thống thu gom và vận chuyển mỏ khí. Khi sự phát triển của các mỏ khí axit ở nước tôi tiến tới các tầng sâu hơn và phức tạp hơn, việc tối ưu hóa liên tục công thức vật liệu và quy trình tổng hợp giúp nâng cao hơn nữa khả năng chống ăn mòn và chống nứt của ống composite lưỡng kim, cung cấp hỗ trợ vật liệu đáng tin cậy cho sự phát triển an toàn lâu dài của các mỏ khí.
Các chuyên gia trong ngành cho rằng việc ứng dụng-quy mô lớn ống composite lưỡng kim không chỉ giải quyết hiệu quả vấn đề ăn mòn trong quá trình thu gom và vận chuyển các mỏ khí axit mà còn đạt được sự cân bằng giữa an toàn và chi phí, thúc đẩy quá trình chuyển đổi phát triển mỏ khí theo hướng giảm chi phí, nâng cao hiệu quả, phát triển xanh và an toàn, cung cấp hỗ trợ kỹ thuật quan trọng để phát triển hiệu quả các nguồn tài nguyên khí tự nhiên có hàm lượng lưu huỳnh cao-ở nước tôi và giúp ngành năng lượng đạt được-phát triển chất lượng cao.
