Zkoumání zásadní role ocelových trubek při průzkumu ropy a zemního plynu

Zavedení

Ocelové trubky jsou kritické pro ropu a plyn, nabízejí bezkonkurenční odolnost a spolehlivost v extrémních podmínkách. Tyto trubky jsou nezbytné pro průzkum a přepravu, odolávají vysokým tlakům, korozivnímu prostředí a drsným teplotám. Tato stránka zkoumá kritické funkce ocelových trubek při průzkumu ropy a zemního plynu a podrobně popisuje jejich význam při vrtání, infrastruktuře a bezpečnosti. Zjistěte, jak může výběr vhodných ocelových trubek zvýšit provozní efektivitu a snížit náklady v tomto náročném odvětví.

I. Základní znalosti o ocelových trubkách pro ropný a plynárenský průmysl

1. Vysvětlení terminologie

API: Zkratka pro American Petroleum Institute.
OCTG: Zkratka pro Trubkové zboží ropné země, včetně trubky na olejové pouzdro, olejové trubky, vrtací trubky, vrtací objímky, vrtáků, přísavek, spojů Pup atd.
Olejové potrubí: Potrubí se používá v ropných vrtech pro těžbu, těžbu plynu, vstřikování vody a štěpení kyselin.
Kryt: Potrubí spuštěné z povrchu země do vyvrtaného vrtu jako vložka, aby se zabránilo zřícení stěny.
Vrtné trubky: Potrubí používané pro vrtání vrtů.
Potrubí: Potrubí používané k přepravě ropy nebo plynu.
Spojky: Válce používané ke spojení dvou závitových trubek s vnitřními závity.
Materiál spojky: Trubka používaná pro výrobu spojek.
Vlákna API: Trubkové závity specifikované standardem API 5B, včetně kulatých závitů pro olejové trubky, krátkých kulatých závitů pláště, dlouhých kulatých závitů pláště, částečných lichoběžníkových závitů pláště, potrubních závitů atd.
Prémiové připojení: Non-API závity s jedinečnými těsnícími vlastnostmi, spojovacími vlastnostmi a dalšími vlastnostmi.
Selhání: deformace, lom, poškození povrchu a ztráta původní funkce za specifických provozních podmínek.
Primární formy selhání: rozdrcení, uklouznutí, prasknutí, netěsnost, koroze, lepení, opotřebení atd.

2. Normy související s ropou

API Spec 5B, 17. vydání – Specifikace pro řezání závitů, měření a kontrolu závitů pláště, hadiček a závitů potrubí
API Spec 5L, 46. vydání – Specifikace pro Line Pipe
API Spec 5CT, 11. vydání – Specifikace pro plášť a potrubí
Specifikace API 5DP, 7. vydání – Specifikace pro vrtací trubku
API Spec 7-1, 2. vydání – Specifikace pro rotační prvky stopky vrtáku
API Spec 7-2, 2. vydání – Specifikace pro řezání závitů a měření závitových spojů s otočným osazením
API Spec 11B, 24. vydání – Specifikace pro přísavky, leštěné tyče a vložky, spojky, platinové tyče, leštěné objímky tyčí, ucpávky a pumpovací podložky
ISO 3183:2019 – Ropný a zemní plynárenský průmysl – Ocelové trubky pro potrubní dopravní systémy
ISO 11960:2020 – Ropný a zemní plynárenský průmysl – Ocelové trubky pro použití jako plášť nebo potrubí pro studny
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – Ropný a zemní plynárenský průmysl – Materiály pro použití v prostředích obsahujících H2S při výrobě ropy a zemního plynu

II. Olejové potrubí

1. Klasifikace olejových hadic

Olejové hadičky se dělí na olejové hadičky bez ucpání (NU), vnější pěchované olejové hadičky (EU) a olejové hadičky s integrovaným spojem (IJ). NU olejové potrubí znamená, že konec potrubí má průměrnou tloušťku, přímo otáčí závit a přivádí spojky. Pěchované potrubí znamená, že konce obou trubek jsou zvenčí pěchovány, poté jsou opatřeny závitem a spojeny. Trubka Integral Joint znamená, že jeden konec trubky je upnut s vnějšími závity a druhý je upnut s vnitřními závity spojenými přímo bez spojek.

2. Funkce olejového potrubí

① Těžba ropy a plynu: poté, co jsou ropné a plynové vrty vyvrtány a zacementovány, je potrubí umístěno do olejového pláště, aby se ropa a plyn extrahovaly do země.
② Vstřikování vody: když je tlak ve vrtu nedostatečný, vstříkněte vodu do studny hadičkou.
③ Vstřikování páry: Při regeneraci horkého oleje se pára přivádí do vrtu s izolovaným olejovým potrubím.
④ Acidifikace a štěpení: V pozdní fázi vrtání vrtů nebo ke zlepšení produkce ropných a plynových vrtů je nutné do vrstvy ropy a plynu vložit okyselovací a štěpící médium nebo vytvrzovací materiál a médium a vytvrzovací materiál jsou transportován přes olejové potrubí.

3. Třída oceli olejových trubek

Oceli olejových trubek jsou H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 se dělí na N80-1 a N80Q, oba mají stejné vlastnosti v tahu; tyto dva rozdíly jsou stav dodávky a rozdíly v nárazovém výkonu, dodávka N80-1 v normalizovaném stavu nebo když je konečná teplota válcování vyšší než kritická teplota Ar3 a snížení napětí po ochlazení vzduchem a lze je použít k nalezení válcování za tepla namísto normalizovaného, nárazové a nedestruktivní zkoušky nejsou vyžadovány; N80Q musí být temperovaný (kalený a temperovaný) Tepelné zpracování, nárazová funkce by měla být v souladu s ustanoveními API 5CT a mělo by jít o nedestruktivní testování.
L80 se dělí na L80-1, L80-9Cr a L80-13Cr. Jejich mechanické vlastnosti a stav dodávky jsou stejné. Rozdíly v použití, výrobní náročnosti a ceně: L80-1 je pro obecný typ, L80-9Cr a L80-13Cr jsou trubky s vysokou odolností proti korozi, obtížnou výrobou a jsou drahé a obvykle se používají v těžkých korozních vrtech.
C90 a T95 se dělí na 1 a 2 typy, a to C90-1, C90-2 a T95-1, T95-2.

4. Běžně používaná olejová trubka jakost oceli, název oceli a stav dodávky

J55 (37Mn5) NU Olejové trubky: Válcované za tepla místo normalizované
J55 (37Mn5) EU olejové hadičky: Plná délka normalizovaná po pěchování
N80-1 (36Mn2V) NU olejové potrubí: válcované za tepla místo normalizované
N80-1 (36Mn2V) EU olejové potrubí: Normalizované po celé délce po rozrušení
N80-Q (30Mn5) Olejové potrubí: 30Mn5, temperování po celé délce
L80-1 (30Mn5) Olejové potrubí: 30Mn5, temperování po celé délce
P110 (25CrMnMo) Olejové potrubí: 25CrMnMo, temperování po celé délce
J55 (37Mn5) Spojka: Za tepla válcovaná on-line Normalizovaná
N80 (28MnTiB) Spojka: Temperování po celé délce
L80-1 (28MnTiB) Spojka: Celodélková temperovaná
P110 (25CrMnMo) Spojka: Popouštění po celé délce

III. Plášťová trubka

1. Klasifikace a role pouzdra

Pouzdro je ocelová trubka, která podpírá stěnu ropných a plynových vrtů. V každém vrtu je použito několik vrstev pažnice podle různých hloubek vrtů a geologických podmínek. Cement se používá k cementování pláště po jeho spuštění do vrtu a na rozdíl od ropného potrubí a vrtného potrubí jej nelze znovu použít a patří mezi jednorázové spotřební materiály. Spotřeba pažnice proto tvoří více než 70 procent všech trubek ropných vrtů. Pouzdro lze podle použití rozdělit na pouzdro vodiče, mezipouzdro, výrobní pouzdro a pouzdro vložkové a jejich struktury v ropných vrtech jsou znázorněny na obrázku 1.

①Pouzdro vodiče: Typicky používající třídy API K55, J55 nebo H40 pouzdro vodiče stabilizuje ústí vrtu a izoluje mělké kolektory s průměry běžně kolem 20 palců nebo 16 palců.

②Střední pouzdro: Mezilehlé pouzdro, často vyrobené z API jakostí K55, N80, L80 nebo P110, se používá k izolaci nestabilních útvarů a proměnlivých tlakových zón s typickými průměry 13 3/8 palce, 11 3/4 palce nebo 9 5/8 palce. .

③Výrobní pouzdro: Výrobní pouzdro je vyrobeno z vysoce kvalitní oceli, jako jsou třídy API J55, N80, L80, P110 nebo Q125, a je navrženo tak, aby vydrželo výrobní tlaky, běžně o průměrech 9 5/8 palce, 7 palců nebo 5 1/2 palce.

④Pouzdro vložky: Vložky prodlužují vrt do nádrže pomocí materiálů, jako jsou třídy API L80, N80 nebo P110, s typickými průměry 7 palců, 5 palců nebo 4 1/2 palce.

⑤ Hadičky: Potrubí dopravuje uhlovodíky na povrch pomocí tříd API J55, L80 nebo P110 a je k dispozici v průměrech 4 1/2 palce, 3 1/2 palce nebo 2 7/8 palce.

IV. Vrtné trubky

1. Klasifikace a funkce trubek pro vrtací nástroje

Čtvercová vrtná trubka, vrtná trubka, vážená vrtná trubka a vrtací objímka ve vrtacích nástrojích tvoří vrtnou trubku. Vrtná trubka je nástroj pro jádrové vrtání, který pohání vrták ze země na dno studny, a je to také kanál ze země na dno studny. Má tři hlavní role:

① K přenosu točivého momentu k pohonu vrtáku k vrtání;

② Spoléhat se na svou váhu vůči vrtáku, aby přerušil tlak horniny na dně vrtu;

③ K přepravě mycí kapaliny, to znamená vrtání bahna v zemi přes vysokotlaká kalová čerpadla, vrtání sloupu do vrtu toku do dna vrtu, aby se propláchly kamenné úlomky a ochlazovaly vrtnou korunku a přenášely kamenné úlomky přes vnější povrch sloupu a stěnu studny mezi mezikruží k návratu do země, k dosažení účelu vrtání studny.

Vrtací trubka se používá v procesu vrtání, aby vydržela různé složité střídavé zatížení, jako je tah, tlak, kroucení, ohyb a další namáhání. Vnitřní povrch je také vystaven vysokotlakému oděru a korozi.
(1) Čtvercová vrtací trubka: Čtvercové vrtné trubky se dodávají ve dvou typech: čtyřhranné a šestihranné. V čínské ropné vrtné trubce každá sada vrtných sloupů obvykle používá čtyřhrannou vrtnou trubku. Jeho specifikace jsou 63,5 mm (2-1/2 palce), 88,9 mm (3-1/2 palce), 107,95 mm (4-1/4 palce), 133,35 mm (5-1/4 palce), 152,4 mm ( 6 palců) a tak dále. Obvykle se používá délka 1214,5 m.
(2) Vrtací trubka: Vrtná trubka je primárním nástrojem pro vrtání studní, připojená ke spodnímu konci čtyřhranné vrtné trubky, a jak se vrtná studna stále prohlubuje, vrtná trubka stále prodlužuje vrtný sloup jednu za druhou. Specifikace vrtné trubky jsou: 60,3 mm (2-3/8 palce), 73,03 mm (2-7/8 palce), 88,9 mm (3-1/2 palce), 114,3 mm (4-1/2 palce) , 127 mm (5 palců), 139,7 mm (5-1/2 palce) a tak dále.
(3) Těžká vrtací trubka: Zatížená vrtná trubka je přechodový nástroj spojující vrtnou trubku a vrtací objímku, který může zlepšit silový stav vrtné trubky a zvýšit tlak na vrták. Hlavní specifikace vážené vrtné trubky jsou 88,9 mm (3-1/2 palce) a 127 mm (5 palců).
(4) Vrtací límec: Vrtací límec je připojen ke spodní části vrtné trubky, což je speciální silnostěnná trubka s vysokou tuhostí. Vyvíjí tlak na vrták, aby rozbil kámen a hraje hlavní roli při vrtání rovné studny. Běžné specifikace vrtacích objímek jsou 158,75 mm (6-1/4 palce), 177,85 mm (7 palců), 203,2 mm (8 palců), 228,6 mm (9 palců) a tak dále.

V. Potrubí vedení

1. Klasifikace potrubí

Potrubní potrubí se používá v ropném a plynárenském průmyslu k přepravě ropy, rafinované ropy, zemního plynu a vodních potrubí se zkratkou ocelové trubky. Dopravní ropovody a plynovody se dělí na hlavní, odbočné a městské ropovody. Tři druhy potrubního přenosu mají obvyklé specifikace ∅406 ~ 1219 mm, tloušťku stěny 10 ~ 25 mm, ocel X42 ~ X80; potrubí odbočky a potrubí městské potrubní sítě mají obvykle specifikace pro ∅114 ~ 700 mm, tloušťku stěny 6 ~ 20 mm, jakost oceli pro X42 ~ X80. Třída oceli je X42～X80. Potrubí je k dispozici ve svařovaných a bezešvých typech. Welded Line Pipe se používá více než Seamless Line Pipe.

2. Standard Line Pipe

API Spec 5L – Specifikace pro potrubí
ISO 3183 – Ropný průmysl a průmysl zemního plynu – Ocelové trubky pro potrubní dopravní systémy

3. PSL1 a PSL2

PSL je zkratka pro úroveň specifikace produktu. Úroveň specifikace produktu potrubí je rozdělena na PSL 1 a PSL 2 a úroveň kvality je rozdělena na PSL 1 a PSL 2. PSL 2 je vyšší než PSL 1; dvě úrovně specifikace mají nejen odlišné požadavky na zkoušky, ale požadavky na chemické složení a mechanické vlastnosti se liší, takže podle objednávky API 5L jsou podmínky smlouvy, kromě specifikace specifikací, třídy oceli a dalších běžných ukazatelů, ale také musí uvádět úroveň specifikace produktu, to znamená PSL 1 nebo PSL 2. PSL 2 v chemickém složení, tahových vlastnostech, rázové síle, nedestruktivním testování a dalších ukazatelích jsou přísnější než PSL 1.

4. Třída oceli pro potrubí, chemické složení a mechanické vlastnosti

Oceli pro potrubí od nízkých po vysoké se dělí na A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 a X80. Podrobné chemické složení a mechanické vlastnosti naleznete ve specifikaci API 5L, 46. vydání.

5. Požadavky na hydrostatický test potrubí a nedestruktivní zkoušku

Potrubní potrubí by mělo být provedeno odbočkou hydraulickou zkouškou a norma neumožňuje nedestruktivní vytváření hydraulického tlaku, což je také velký rozdíl mezi normou API a našimi normami. PSL 1 nevyžaduje nedestruktivní testování; PSL 2 by měla být nedestruktivní testování větev po větvi.

VI. Prémiové připojení

1. Představení prémiových připojení

Premium Connection je trubkový závit s jedinečnou strukturou, která se liší od závitu API. Přestože je stávající závitové olejové pouzdro API široce používáno při těžbě ropných vrtů, jeho nedostatky jsou jasně ukázány v jedinečném prostředí některých ropných polí: sloupec API s kulatým závitem, ačkoli jeho těsnicí výkon je lepší, tažná síla nesená závitem část je ekvivalentní pouze 60% až 80% pevnosti těla trubky, a proto ji nelze použít při těžbě hlubinných vrtů; trubkový sloup s lichoběžníkovým závitem s předpětím API, ačkoli jeho pevnost v tahu je mnohem vyšší než u kulatého závitového spoje API, jeho těsnicí výkon není tak dobrý. Přestože je pevnost v tahu kolony mnohem vyšší než u kulatého závitového spoje API, její těsnicí výkon není příliš dobrý, takže jej nelze použít při využívání vysokotlakých plynových vrtů; Kromě toho může závitové mazivo hrát svou roli pouze v prostředí s teplotou pod 95 °C, takže jej nelze použít při těžbě vysokoteplotních vrtů.

Ve srovnání s kulatým závitem API a připojením částečným lichoběžníkovým závitem dosáhlo prémiové připojení průlomového pokroku v následujících aspektech:

(1) Dobré utěsnění díky elasticitě a konstrukci kovové těsnicí konstrukce činí těsnění spoje odolným vůči dosažení limitu tělesa potrubí v rámci průtažného tlaku;

(2) Vysoká pevnost spojení, spojení se speciálním přezkovým spojením olejového pouzdra, jeho pevnost spojení dosahuje nebo překračuje pevnost těla trubky, aby se zásadně vyřešil problém prokluzu;

(3) Zlepšením procesu výběru materiálu a povrchové úpravy se v zásadě vyřešil problém spony s lepením nití;

(4) Optimalizací konstrukce tak, aby rozložení napětí ve spoji bylo rozumnější a přispívalo k odolnosti vůči korozi napětím;

(5) Prostřednictvím ramenní struktury přiměřené konstrukce, aby bylo ovládání spony na operaci přístupnější.

Ropný a plynárenský průmysl se může pochlubit více než 100 patentovanými prémiovými spoji, které představují významný pokrok v technologii potrubí. Tyto specializované konstrukce závitů nabízejí vynikající těsnicí schopnosti, zvýšenou pevnost spojení a zvýšenou odolnost vůči namáhání okolním prostředím. Řešením problémů, jako jsou vysoké tlaky, korozivní prostředí a teplotní extrémy, tyto inovace zajišťují vynikající spolehlivost a efektivitu v provozech, které jsou pro ropu zdravé, po celém světě. Neustálý výzkum a vývoj prémiových připojení podtrhuje jejich klíčovou roli při podpoře bezpečnějších a produktivnějších vrtných postupů, což odráží pokračující závazek k technologické dokonalosti v energetickém sektoru.

Připojení VAM®: Spoje VAM® známé svým robustním výkonem v náročných prostředích se vyznačují pokročilou technologií těsnění kov na kov a schopností vysokého točivého momentu, což zajišťuje spolehlivý provoz v hlubokých vrtech a vysokotlakých nádržích.

Řada TenarisHydril Wedge: Tato řada nabízí řadu spojů, jako jsou Blue®, Dopeless® a Wedge 521®, známé svým výjimečným plynotěsným těsněním a odolností vůči kompresním a tahovým silám, což zvyšuje provozní bezpečnost a efektivitu.

TSH® Blue: Spoje TSH® Blue navržené společností Tenaris využívají patentovaný design s dvojitým ramenem a vysoce výkonný profil závitu, který poskytuje vynikající odolnost proti únavě a snadné sestavení v kritických aplikacích vrtání.

Grant Prideco™ XT® připojení: Spoje XT®, vyvinuté společností NOV, obsahují jedinečné těsnění kov na kov a robustní tvar závitu, což zajišťuje vynikající kapacitu točivého momentu a odolnost proti zadření, čímž prodlužuje provozní životnost spoje.

Připojení Hunting Seal-Lock®: Spojka Seal-Lock® od společnosti Hunting, která se vyznačuje těsněním kov na kov a jedinečným profilem závitu, je známá svou vynikající odolností vůči tlaku a spolehlivostí při vrtání na pevnině i na moři.

Závěr

Závěrem lze říci, že složitá síť ocelových trubek zásadních pro ropný a plynárenský průmysl zahrnuje širokou škálu specializovaných zařízení navržených tak, aby vydržela přísná prostředí a složité provozní požadavky. Od základních trubek, které podporují a chrání zdravé stěny, až po všestranné trubky používané při extrakčních a vstřikovacích procesech, každý typ trubek slouží k odlišnému účelu při průzkumu, výrobě a přepravě uhlovodíků. Normy, jako jsou specifikace API, zajišťují jednotnost a kvalitu napříč těmito potrubími, zatímco inovace, jako jsou prémiová připojení, zvyšují výkon v náročných podmínkách. Jak se technologie vyvíjí, tyto kritické komponenty postupují a zvyšují efektivitu a spolehlivost v globálních energetických operacích. Pochopení těchto potrubí a jejich specifikací podtrhuje jejich nepostradatelnou roli v infrastruktuře moderního energetického sektoru.