Menjelajahi Peran Penting Pipa Baja dalam Eksplorasi Minyak & Gas
Perkenalan
Pipa baja sangat penting dalam industri minyak dan gas, menawarkan daya tahan dan keandalan yang tak tertandingi dalam kondisi ekstrem. Penting untuk eksplorasi dan transportasi, pipa ini tahan terhadap tekanan tinggi, lingkungan korosif, dan suhu ekstrem. Halaman ini membahas fungsi penting pipa baja dalam eksplorasi minyak dan gas, merinci pentingnya pipa baja dalam pengeboran, infrastruktur, dan keselamatan. Temukan bagaimana pemilihan pipa baja yang tepat dapat meningkatkan efisiensi operasional dan mengurangi biaya dalam industri yang menuntut ini.
I. Pengetahuan Dasar Pipa Baja untuk Industri Minyak & Gas
1. Penjelasan Terminologi
API: Singkatan dari Institut Perminyakan Amerika.
oktg: Singkatan dari Barang Tubular Negara Minyak, termasuk Pipa Casing Oli, Tabung Oli, Pipa Bor, Kerah Bor, Mata Bor, Batang Pengisap, Sambungan Pup, dll.
Tabung Minyak: Pipa digunakan dalam sumur minyak untuk ekstraksi, ekstraksi gas, injeksi air, dan rekahan asam.
Selubung: Pipa diturunkan dari permukaan tanah ke dalam lubang bor sebagai pelapis untuk mencegah keruntuhan dinding.
Pipa Bor: Pipa yang digunakan untuk mengebor lubang bor.
Pipa Saluran: Pipa yang digunakan untuk mengangkut minyak atau gas.
Kopling: Silinder digunakan untuk menghubungkan dua pipa berulir dengan ulir internal.
Bahan Kopling: Pipa yang digunakan untuk pembuatan kopling.
Utas API: Ulir pipa ditetapkan berdasarkan standar API 5B, termasuk ulir bulat pipa minyak, ulir bulat pendek casing, ulir bulat panjang casing, ulir trapesium parsial casing, ulir pipa saluran, dll.
Koneksi Premium: Thread non-API dengan properti penyegelan unik, properti koneksi, dan properti lainnya.
Kegagalan: deformasi, patah, kerusakan permukaan, dan hilangnya fungsi asli pada kondisi servis tertentu.
Bentuk Utama Kegagalan: hancur, tergelincir, pecah, bocor, korosi, ikatan, keausan, dsb.
2. Standar Terkait Minyak Bumi
Spesifikasi API 5B, Edisi ke-17 – Spesifikasi Threading, Gauging, dan Thread Inspeksi Casing, Tubing, dan Line Pipe Threads
Spesifikasi API 5L, Edisi ke-46 – Spesifikasi Pipa Saluran
Spesifikasi API 5CT, Edisi ke-11 – Spesifikasi Casing dan Tubing
Spesifikasi API 5DP, Edisi ke-7 – Spesifikasi Pipa Bor
Spesifikasi API 7-1, Edisi ke-2 – Spesifikasi Elemen Batang Bor Putar
Spesifikasi API 7-2, Edisi ke-2 – Spesifikasi Penguliran dan Pengukur Sambungan Benang Bahu Putar
Spesifikasi API 11B, Edisi ke-24 – Spesifikasi Batang Pengisap, Batang dan Liner Poles, Kopling, Batang Pemberat, Klem Batang Poles, Kotak Isian, dan Tee Pompa
ISO 3183:2019 – Industri Minyak dan Gas Bumi — Pipa Baja untuk Sistem Transportasi Pipa
ISO 11960:2020 – Industri Minyak dan Gas Bumi — Pipa Baja untuk Digunakan sebagai Casing atau Tubing Sumur
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – Industri Minyak dan Gas Bumi — Bahan untuk Digunakan di Lingkungan yang Mengandung H2S dalam Produksi Minyak dan Gas
II. Tabung Minyak
1. Klasifikasi Tabung Minyak
Pipa Oli dibagi menjadi Pipa Oli Non-Upsetted (NU), Pipa Oli Eksternal Upsetted (EU), dan Pipa Oli Integral Joint (IJ). Pipa oli NU berarti ujung pipa memiliki ketebalan rata-rata, langsung memutar ulir, dan membawa kopling. Pipa Upsetted menyiratkan bahwa ujung kedua pipa Upsetted eksternal, kemudian diulir dan dikopling. Pipa Integral Joint berarti bahwa salah satu ujung pipa Upsetted dengan ulir eksternal, dan yang lainnya Upset dengan ulir internal yang terhubung langsung tanpa kopling.
2. Fungsi Tabung Minyak
① Ekstraksi minyak dan gas: setelah sumur minyak dan gas dibor dan disemen, pipa ditempatkan di dalam selubung minyak untuk mengekstraksi minyak dan gas ke dalam tanah.
② Injeksi air: bila tekanan lubang bawah tidak mencukupi, suntikkan air ke dalam sumur melalui pipa.
③ Injeksi uap: Dalam pemulihan minyak panas kental, uap dimasukkan ke dalam sumur dengan pipa minyak berisolasi.
④ Pengasaman dan rekahan: Pada tahap akhir pengeboran sumur atau untuk meningkatkan produksi sumur minyak dan gas, perlu memasukkan media pengasaman dan rekahan atau bahan pengawet ke lapisan minyak dan gas, dan media dan bahan pengawet diangkut melalui pipa minyak.
3. Tabung Minyak Kelas Baja
Nilai baja pipa minyak adalah H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 dibagi menjadi N80-1 dan N80Q, keduanya memiliki sifat tarik yang sama; dua perbedaannya adalah status pengiriman dan perbedaan kinerja dampak, pengiriman N80-1 dengan keadaan dinormalkan atau ketika suhu penggulungan akhir lebih besar dari suhu kritis Ar3 dan pengurangan ketegangan setelah pendinginan udara dan dapat digunakan untuk menemukan penggulungan panas alih-alih dinormalkan, dampak dan pengujian non-destruktif tidak diperlukan; N80Q harus ditempa (dipadamkan dan ditempa) Perlakuan panas, fungsi dampak harus sejalan dengan ketentuan API 5CT, dan harus diuji secara non-destruktif.
L80 dibagi menjadi L80-1, L80-9Cr, dan L80-13Cr. Sifat mekanis dan status pengirimannya sama. Perbedaan dalam penggunaan, kesulitan produksi, dan harga: L80-1 untuk tipe umum, L80-9Cr dan L80-13Cr adalah pipa dengan ketahanan korosi tinggi, kesulitan produksi, dan mahal serta biasanya digunakan pada sumur dengan korosi berat.
C90 dan T95 terbagi menjadi 1 dan 2 tipe yaitu C90-1, C90-2 dan T95-1, T95-2.
4. Tabung Minyak Kelas Baja Yang Biasa Digunakan, Nama Baja dan Status Pengiriman
J55 (37Mn5) Tabung Minyak NU: Canai panas, bukan Normalisasi
J55 (37Mn5) Tabung Oli UE: Panjang Penuh Dinormalisasi setelah menjengkelkan
N80-1 (36Mn2V) Tabung Minyak NU: Hot-rolled dan bukannya Normalisasi
N80-1 (36Mn2V) Tabung Oli UE: Panjang Penuh Dinormalisasi setelah menjengkelkan
Tabung Oli N80-Q (30Mn5): 30Mn5, Tempering Panjang Penuh
L80-1 (30Mn5) Tabung Minyak: 30Mn5, Tempering Panjang Penuh
Tabung Oli P110 (25CrMnMo): 25CrMnMo, Tempering Panjang Penuh
Kopling J55 (37Mn5): Hotrolled on-line Dinormalisasi
Kopling N80 (28MnTiB): Tempering Panjang Penuh
Kopling L80-1 (28MnTiB): Tempered Panjang Penuh
Kopling P110 (25CrMnMo): Tempering Panjang Penuh
AKU AKU AKU. Pipa Casing
1. Klasifikasi dan Peran Casing
Casing adalah pipa baja yang menopang dinding sumur minyak dan gas. Beberapa lapisan casing digunakan di setiap sumur sesuai dengan kedalaman pengeboran dan kondisi geologi yang berbeda. Semen digunakan untuk menyemen casing setelah diturunkan ke dalam sumur, dan tidak seperti pipa minyak dan pipa bor, semen tidak dapat digunakan kembali dan termasuk bahan habis pakai. Oleh karena itu, konsumsi casing menyumbang lebih dari 70 persen dari seluruh pipa sumur minyak. Casing dapat dibedakan menjadi casing konduktor, casing perantara, casing produksi, dan casing liner sesuai dengan kegunaannya, dan strukturnya pada sumur minyak ditunjukkan pada Gambar 1.
① Casing Konduktor: Biasanya menggunakan API grade K55, J55, atau H40, selubung konduktor menstabilkan kepala sumur dan mengisolasi akuifer dangkal dengan diameter biasanya sekitar 20 inci atau 16 inci.
② Casing Menengah: Selubung perantara, sering kali dibuat dari tingkat API K55, N80, L80, atau P110, digunakan untuk mengisolasi formasi yang tidak stabil dan zona tekanan yang bervariasi, dengan diameter tipikal 13 3/8 inci, 11 3/4 inci, atau 9 5/8 inci .
③Casing Produksi: Dibangun dari baja bermutu tinggi seperti kelas API J55, N80, L80, P110, atau Q125, casing produksi dirancang untuk menahan tekanan produksi, biasanya dengan diameter 9 5/8 inci, 7 inci, atau 5 1/2 inci.
④ Casing Lapisan: Liner memperpanjang lubang sumur ke dalam reservoir menggunakan material seperti mutu API L80, N80, atau P110, dengan diameter tipikal 7 inci, 5 inci, atau 4 1/2 inci.
⑤ Tabung: Tubing mengangkut hidrokarbon ke permukaan, menggunakan API grade J55, L80, atau P110, dan tersedia dalam diameter 4 1/2 inci, 3 1/2 inci, atau 2 7/8 inci.
IV. Pipa bor
1. Klasifikasi dan Fungsi Pipa untuk Alat Pengeboran
Pipa bor persegi, pipa bor, pipa bor berbobot, dan kerah bor pada alat pengeboran membentuk pipa bor. Pipa bor adalah alat pengeboran inti yang menggerakkan mata bor dari tanah ke dasar sumur, dan juga merupakan saluran dari tanah ke dasar sumur. Pipa bor memiliki tiga peran utama:
① Untuk mengirimkan torsi untuk menggerakkan mata bor ke bor;
② Mengandalkan beratnya pada mata bor untuk mematahkan tekanan batu di dasar sumur;
③ Untuk mengangkut cairan pencuci, yaitu lumpur pengeboran melalui tanah melalui pompa lumpur bertekanan tinggi, kolom pengeboran ke dalam lubang bor mengalir ke dasar sumur untuk membilas puing-puing batu dan mendinginkan mata bor, serta membawa puing-puing batu tersebut. melalui permukaan luar kolom dan dinding sumur antara anulus untuk kembali ke tanah, untuk mencapai tujuan pengeboran sumur.
Pipa bor digunakan dalam proses pengeboran untuk menahan berbagai beban bergantian yang kompleks, seperti tarikan, kompresi, torsi, tekukan, dan tekanan lainnya. Permukaan bagian dalam juga mengalami pengikisan lumpur bertekanan tinggi dan korosi.
(1) Pipa Bor Persegi: Pipa bor persegi tersedia dalam dua jenis: segi empat dan segi enam. Pada pipa bor minyak bumi Tiongkok, setiap set kolom bor biasanya menggunakan pipa bor tipe segi empat. Spesifikasinya adalah 63,5 mm (2-1/2 inci), 88,9 mm (3-1/2 inci), 107,95 mm (4-1/4 inci), 133,35 mm (5-1/4 inci), 152,4 mm (6 inci), dan seterusnya. Panjang yang digunakan biasanya 1214,5 m.
(2) Pipa Bor: Pipa bor merupakan alat utama untuk pengeboran sumur, yang terhubung ke ujung bawah pipa bor persegi, dan seiring dengan kedalaman sumur bor, pipa bor akan terus memanjangkan kolom bor satu demi satu. Spesifikasi pipa bor adalah: 60,3 mm (2-3/8 inci), 73,03 mm (2-7/8 inci), 88,9 mm (3-1/2 inci), 114,3 mm (4-1/2 inci), 127 mm (5 inci), 139,7 mm (5-1/2 inci) dan seterusnya.
(3) Pipa Bor Tugas Berat: Pipa bor berbobot merupakan alat peralihan yang menghubungkan pipa bor dan kerah bor, yang dapat memperbaiki kondisi gaya pipa bor dan meningkatkan tekanan pada mata bor. Spesifikasi utama pipa bor berbobot adalah 88,9 mm (3-1/2 inci) dan 127 mm (5 inci).
(4) Kerah Bor: Bor kerah terhubung ke bagian bawah pipa bor, yang merupakan pipa berdinding tebal khusus dengan kekakuan tinggi. Pipa ini memberikan tekanan pada mata bor untuk memecah batu dan berperan sebagai pemandu saat mengebor sumur lurus. Spesifikasi umum bor kerah adalah 158,75 mm (6-1/4 inci), 177,85 mm (7 inci), 203,2 mm (8 inci), 228,6 mm (9 inci), dan seterusnya.
V. Pipa saluran
1. Klasifikasi Pipa Saluran
Pipa saluran digunakan dalam industri minyak dan gas untuk menyalurkan minyak, minyak sulingan, gas alam, dan jaringan pipa air dengan singkatan pipa baja. Pengangkutan pipa minyak dan gas dibagi menjadi jaringan pipa utama, cabang, dan jaringan pipa perkotaan. Tiga jenis transmisi pipa utama memiliki spesifikasi umum ∅406 ~ 1219mm, ketebalan dinding 10 ~ 25mm, kelas baja X42 ~ X80; pipa saluran cabang dan jaringan pipa perkotaan biasanya memiliki spesifikasi ∅114 ~ 700mm, ketebalan dinding 6 ~ 20mm, kelas baja untuk X42 ~ X80. Kelas baja adalah X42～X80. Pipa saluran tersedia dalam jenis las dan tanpa sambungan. Pipa Saluran Las lebih banyak digunakan daripada Pipa Saluran Tanpa Sambungan.
2. Standar Pipa Saluran
API Spec 5L – Spesifikasi Pipa Saluran
ISO 3183 – Industri Minyak dan Gas Bumi — Pipa Baja untuk Sistem Transportasi Pipa
3. PSL1 dan PSL2
PSL adalah singkatan dari tingkat spesifikasi produk. Tingkat spesifikasi produk pipa saluran dibagi menjadi PSL 1 dan PSL 2, dan tingkat kualitas dibagi menjadi PSL 1 dan PSL 2. PSL 2 lebih tinggi dari PSL 1; dua tingkat spesifikasi tidak hanya memiliki persyaratan pengujian yang berbeda, tetapi juga persyaratan komposisi kimia dan sifat mekanis yang berbeda, jadi menurut perintah API 5L, ketentuan kontrak, selain menentukan spesifikasi, mutu baja, dan indikator umum lainnya, tetapi juga harus menunjukkan tingkat Spesifikasi produk, yaitu, PSL 1 atau PSL 2. PSL 2 dalam komposisi kimia, sifat tarik, daya impak, pengujian non-destruktif, dan indikator lainnya lebih ketat daripada PSL 1.
4. Kelas Baja Pipa Garis, Komposisi Kimia dan Sifat Mekanik
Mutu baja pipa saluran dari rendah ke tinggi dibagi menjadi A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70, dan X80. Untuk Komposisi Kimia dan Sifat Mekanik yang terperinci, silakan lihat Buku Spesifikasi API 5L, Edisi ke-46.
5. Persyaratan Uji Hidrostatik Pipa Saluran dan Pemeriksaan Non-destruktif
Pipa saluran harus diuji secara hidraulik per cabang, dan standar tersebut tidak memperbolehkan pembangkitan tekanan hidraulik yang tidak merusak, yang juga merupakan perbedaan besar antara standar API dan standar kami. PSL 1 tidak memerlukan pengujian yang tidak merusak; PSL 2 harus berupa pengujian yang tidak merusak per cabang.
VI. Koneksi Premium
1. Pengenalan Koneksi Premium
Premium Connection adalah ulir pipa dengan struktur unik yang berbeda dari ulir API. Meskipun casing minyak ulir API yang ada banyak digunakan dalam eksploitasi sumur minyak, kekurangannya terlihat jelas di lingkungan unik beberapa ladang minyak: kolom pipa ulir bundar API, meskipun kinerja penyegelannya lebih baik, gaya tarik yang ditanggung oleh bagian ulir hanya setara dengan 60% hingga 80% dari kekuatan badan pipa, dan dengan demikian tidak dapat digunakan dalam eksploitasi sumur dalam; kolom pipa ulir trapesium bias API, meskipun kinerja tariknya jauh lebih tinggi daripada sambungan ulir bundar API, kinerja penyegelannya tidak begitu baik. Meskipun kinerja tarik kolom jauh lebih tinggi daripada sambungan ulir bundar API, kinerja penyegelannya tidak terlalu baik, sehingga tidak dapat digunakan dalam eksploitasi sumur gas bertekanan tinggi; Selain itu, gemuk ulir hanya dapat memainkan perannya di lingkungan dengan suhu di bawah 95℃, sehingga tidak dapat digunakan dalam eksploitasi sumur suhu tinggi.
Dibandingkan dengan koneksi thread bulat API dan koneksi thread trapesium parsial, koneksi premium telah membuat kemajuan terobosan dalam aspek berikut:
(1) Penyegelan yang baik, melalui elastisitas dan desain struktur penyegelan logam, membuat penyegelan gas sambungan tahan terhadap mencapai batas badan pipa dalam tekanan luluh;
(2) Sambungan berkekuatan tinggi, disambung dengan sambungan gesper khusus pada selubung oli, kekuatan sambungannya mencapai atau melebihi kekuatan badan pipa, untuk mengatasi masalah selip secara mendasar;
(3) Dengan pemilihan material dan peningkatan proses perawatan permukaan, pada dasarnya memecahkan masalah gesper yang menempel pada benang;
(4) Melalui optimalisasi struktur, sehingga distribusi tegangan sambungan lebih masuk akal dan lebih kondusif terhadap ketahanan terhadap korosi tegangan;
(5) Melalui struktur bahu desain yang wajar, sehingga pengoperasian gesper pada operasi lebih mudah diakses.
Industri minyak dan gas membanggakan lebih dari 100 sambungan premium yang dipatenkan, yang merupakan kemajuan signifikan dalam teknologi pipa. Desain ulir khusus ini menawarkan kemampuan penyegelan yang unggul, kekuatan sambungan yang lebih baik, dan ketahanan yang lebih baik terhadap tekanan lingkungan. Dengan mengatasi tantangan seperti tekanan tinggi, lingkungan korosif, dan suhu ekstrem, inovasi ini memastikan keandalan dan efisiensi yang sangat baik dalam operasi yang ramah minyak di seluruh dunia. Penelitian dan pengembangan berkelanjutan dalam sambungan premium menggarisbawahi peran penting mereka dalam mendukung praktik pengeboran yang lebih aman dan lebih produktif, yang mencerminkan komitmen berkelanjutan terhadap keunggulan teknologi di sektor energi.
Koneksi VAM®: Dikenal karena kinerjanya yang tangguh di lingkungan yang menantang, sambungan VAM® dilengkapi teknologi penyegelan logam-ke-logam yang canggih dan kemampuan torsi tinggi, memastikan pengoperasian yang andal di sumur dalam dan reservoir bertekanan tinggi.
Seri Wedge TenarisHydril: Seri ini menawarkan rangkaian sambungan seperti Blue®, Dopeless®, dan Wedge 521®, yang dikenal dengan penyegelan kedap gas yang luar biasa dan ketahanan terhadap gaya kompresi dan tegangan, sehingga meningkatkan keselamatan dan efisiensi operasional.
TSH® Biru: Didesain oleh Tenaris, sambungan TSH® Blue menggunakan desain bahu ganda dan profil ulir berperforma tinggi, memberikan ketahanan lelah yang sangat baik dan kemudahan perbaikan dalam aplikasi pengeboran kritis.
Berikan Koneksi Prideco™ XT®: Direkayasa oleh NOV, sambungan XT® menggabungkan segel logam-ke-logam yang unik dan bentuk ulir yang kuat, memastikan kapasitas torsi yang unggul dan ketahanan terhadap goresan, sehingga memperpanjang masa operasional sambungan.
Koneksi Berburu Seal-Lock®: Dilengkapi segel logam-ke-logam dan profil ulir yang unik, sambungan Seal-Lock® dari Hunting terkenal dengan ketahanan tekanan dan keandalannya yang unggul dalam operasi pengeboran darat dan lepas pantai.
Kesimpulan
Kesimpulannya, jaringan rumit pipa baja yang penting bagi industri minyak dan gas mencakup berbagai macam peralatan khusus yang dirancang untuk menahan lingkungan yang keras dan tuntutan operasional yang kompleks. Dari pipa casing dasar yang mendukung dan melindungi dinding yang sehat hingga pipa serbaguna yang digunakan dalam proses ekstraksi dan injeksi, setiap jenis pipa memiliki tujuan yang berbeda dalam mengeksplorasi, memproduksi, dan mengangkut hidrokarbon. Standar seperti spesifikasi API memastikan keseragaman dan kualitas di seluruh pipa ini, sementara inovasi seperti sambungan premium meningkatkan kinerja dalam kondisi yang menantang. Seiring berkembangnya teknologi, komponen penting ini mengalami kemajuan, mendorong efisiensi dan keandalan dalam operasi energi global. Memahami pipa-pipa ini dan spesifikasinya menggarisbawahi peran mereka yang sangat penting dalam infrastruktur sektor energi modern.
