Zkoumání zásadní role ocelových trubek při průzkumu ropy a zemního plynu
I. Základní znalosti potrubí 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 ropy, těžbu plynu, vstřikování vody a štěpení kyselin.
Kryt: Potrubí, které je spuštěno z povrchu země do vyvrtaného vrtu jako vložka, aby se zabránilo zhroucení 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: Potrubní závity specifikované standardem API 5B, včetně kulatých závitů pro olejové trubky, krátkých kulatých závitů pláště, dlouhých kulatých závitů pláště, částečných lichoběžníkových závitů pláště, závity potrubí atd.
Prémiové připojení: Non-API závity se speciálními těsnícími vlastnostmi, spojovacími vlastnostmi a dalšími vlastnostmi.
Selhání: deformace, lom, poškození povrchu a ztráta původní funkce za specifických provozních podmínek.
Hlavní formy selhání: rozdrcení, uklouznutí, prasknutí, netěsnost, koroze, lepení, opotřebení a tak dále.
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 olejová hadička znamená, že konec hadičky má normální tloušťku a přímo otáčí závit a přivádí spojky. Pěchovaná trubka znamená, že konce obou trubek jsou zvenčí pěchovány, poté opatřeny závitem a spojeny. Potrubí Integral Joint znamená, že jeden konec trubky je upsetován vnějšími závity a druhý konec je upnut s vnitřními závity a připojen 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 má pára přivádět do vrtu pomocí izolovaného olejového potrubí.
④ Acidifikace a štěpení: V pozdní fázi vrtání vrtů nebo pro zlepšení produkce ropných a plynových vrtů je nutné do vrstvy ropy a plynu přivést 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 rozdíl ve stavu dodání a nárazovém výkonu, dodání N80-1 v normalizovaném stavu nebo když je konečná teplota válcování vyšší než kritická teplota Ar3 a snížení tahu po ochlazení vzduchem a lze je použít k nalezení válcování za tepla místo normalizovaného, rázové 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, obtížnosti výroby a ceně, L80-1 pro obecný typ, L80-9Cr a L80-13Cr jsou trubky s vysokou odolností proti korozi, výrobní potíže, 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.
Vrtná trubka v procesu vrtání odolá různým složitým střídavým zatížením, jako je tah, tlak, kroucení, ohyb a další namáhání, vnitřní povrch je také vystaven vysokotlakému oděru a korozi.
(1) Čtvercová vrtací trubka: čtvercová vrtná trubka má dva druhy čtyřúhelníkového typu a šestihranného typu, čínská ropná vrtná trubka, každá sada vrtných sloupů obvykle používá čtyřúhelníkovou 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 je použitá délka 12~14,5m.
(2) Vrtací trubka: Vrtná trubka je hlavním nástrojem pro vrtání studní, je připojena ke spodnímu konci čtyřhranné vrtné trubky, a jak se vrtná studna stále prohlubuje, vrtná trubka stále prodlužuje vrtný sloup jednu po druhé. 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, vyvíjející tlak na vrták, aby rozbíjel horninu, a hraje vodící 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 pro přepravu ropy, rafinovaného oleje, zemního plynu a vodních potrubí se zkratkou ocelové potrubí. Dopravní ropovody a plynovody se dělí hlavně na hlavní ropovody, odbočné ropovody a ropovody městské potrubní sítě tři druhy přenosu hlavním potrubím obvyklých specifikací pro ∅406 ~ 1219 mm, tloušťka stěny 10 ~ 25 mm, ocel X42 ~ X80 ; Potrubí odbočky a potrubí městské potrubní sítě jsou obvykle specifikace pro ∅114 ~ 700 mm, tloušťka stěny 6 ~ 20 mm, jakost oceli pro X42 ~ X80. Třída oceli je X42～X80. Potrubí je k dispozici jako svařovaný typ a bezešvý typ. 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 Úroveň specifikace produktu. Úroveň specifikace produktu potrubí je rozdělena na PSL 1 a PSL 2, lze také říci, že úroveň kvality je rozdělena na PSL 1 a PSL 2. PSL 2 je vyšší než PSL 1, 2 úrovně specifikace mají nejen odlišné požadavky na testování, ale požadavky na chemické složení a mechanické vlastnosti se liší, takže podle objednávky API 5L musí podmínky smlouvy kromě specifikací specifikací, třídy oceli a dalších běžných ukazatelů uvádět také 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
Ocel pro potrubí od nízké po vysokou 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 mělo být nedestruktivní testování větev po větvi.
VI. Prémiové připojení
1. Představení prémiových připojení
Premium Connection je trubkový závit se speciální strukturou odlišnou od závitu API. Ačkoli je stávající závitové olejové pouzdro API široce používáno při těžbě ropných vrtů, jeho nedostatky se jasně ukazují ve speciálním prostředí některých ropných polí: sloupec API s kulatým závitem, ačkoli jeho těsnící 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 přiměřeného designu, takže operace spony na operaci je snazší.
V současnosti se ropný a plynárenský průmysl může pochlubit více než 100 patentovanými prémiovými spoji, což představuje významný pokrok v technologii potrubí. Tyto specializované konstrukce závitů nabízejí vynikající těsnicí schopnosti, zvýšenou pevnost spojení a zvýšenou odolnost vůči namáhání okolním prostředím. Řešením výzev, jako jsou vysoké tlaky, korozivní prostředí a teplotní extrémy, tyto inovace zajišťují větší spolehlivost a efektivitu při operacích ropných vrtů 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 potrubí, která je pro ropný a plynárenský průmysl klíčová, zahrnuje širokou škálu specializovaných zařízení navržených tak, aby odolala náročným prostředím a složitým provozním požadavkům. Od základních trubek, které podpírají a chrání stěny studní, až po všestranné trubky používané při těžbě a vstřikování, 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 se neustále vyvíjejí a zvyšují efektivitu a spolehlivost v globálních energetických operacích. Pochopení těchto potrubí a jejich specifikací podtrhuje jejich nepostradatelnou roli v infrastruktuře moderního energetického sektoru.
