Ve srovnání s tradičními ocelovými vrtacími tyčemi mají vrtací tyče z titanové slitiny pět hlavních výhod: lehkost, odolnost proti korozi, dlouhou životnost, vysokou flexibilitu a ne-magnetické vlastnosti. Pro stejné specifikace je hmotnost vrtné tyče z titanové slitiny 57 % hmotnosti běžné ocelové vrtné tyče. To znamená, že vrtací nástroje s vrtacími tyčemi z titanové slitiny jsou lehčí a vrtací operace mohou používat vrtné soupravy nižší{4}}třídy, což může výrazně ušetřit denní náklady na soupravu, a tím snížit náklady na vrtání.
Mezi standardy pro vrtací tyče patří především GB/T 29166-2021 „Ocelové vrtací tyče pro ropný průmysl a průmysl zemního plynu“, GB/T 20659-2017 „Vrtací tyče z hliníkové slitiny pro průmysl ropy a zemního plynu“, SY/T 6509, Dr3T 6509 SY-20 7826-2024 „Dvoustěnné vrtací tyče“, ale tyto normy se nevztahují na materiály ze slitiny titanu.
Ústav inženýrských materiálů vytvořil tým pro vývoj standardů vrtných tyčí z titanové slitiny. Na základě rozsáhlého vědeckého výzkumu, laboratorního testování a ověřovacích testů v terénu tým vyvinul technické doložky v normě, včetně klíčových technických ukazatelů, parametrů, vzorců, požadavků na výkon, zkušebních metod a pravidel kontroly, a ověřil je ve výrobním procesu a aplikacích pro testování v terénu. Pokud jde o výkonnostní indexy materiálů slitiny titanu, analýzy a výpočty byly provedeny pro slitiny titanu, jako jsou TC4, TA15 a TA8. Na základě velkého množství experimentálních dat byly navrženy výkonnostní ukazatele pro vrtné tyče z titanové slitiny, včetně meze kluzu, pevnosti v tahu, tvrdosti a rázové houževnatosti. Tyto ukazatele výkonnosti byly ověřeny z hlediska proveditelnosti a přiměřenosti prostřednictvím průmyslové výroby. Co se týče zkušebních metod pro materiály vrtných tyčí z titanové slitiny, hlavní zkušební metody byly formulovány podle domácích podmínek a požadavků a následně byly ověřeny. Pro metody měření, kontrolu a značení vrtných tyčí z titanové slitiny byly stanoveny a ověřeny odpovídající doložky. Pokud jde o přepravu a skladování vrtných tyčí z titanové slitiny, byly formulovány a analyzovány příslušné články na základě charakteristik vrtných tyčí z titanové slitiny. Byla vydána a implementována GB/T 41343-2022 „Vrtací tyče z titanové slitiny pro průmysl ropy a zemního plynu“.
S rozvojem zdrojů ropy a zemního plynu s vysokou-kyselinou a rozsáhlým provozem ultra-hlubokých vrtů přesahujících 8 000 metrů, vezměme si jako příklad ropná pole Tarim a Severozápadní ropné pole společnosti PetroChina, průměrná hloubka vrtu přesáhla 8 000 metrů a ropa a plyn obsahují sirovodík. Bezpečnostní riziko ocelových vrtných tyčí se výrazně zvýšilo a denní náklady na vrtání 9 000 metrové vrtné soupravy jsou 1,5krát vyšší než u 7 000 metrové vrtné soupravy. Existuje tedy vážná výzva jak snížit hmotnost vrtné kolony, tak snížit výrobní náklady při současném zlepšení účinnosti. Kromě toho sekundární rozvoj oblastí starých vrtů v ropném poli Daqing PetroChina vyžaduje použití bočních stop a vrtání oken ve starých vrtech, aby se maximalizovalo využití stávajících zdrojů a ušetřily se náklady na vývoj, což také vytváří významnou poptávku po vrtných tyčích z titanové slitiny. Zavedení norem pro vrtné tyče z titanové slitiny je velkým ekonomickým přínosem, protože zajišťuje úroveň kvality vrtných tyčí z titanové slitiny, zlepšuje jejich bezpečnost, podporuje jejich použití a snižuje náklady na vývoj ropy a zemního plynu.
