API 5CT | 未来のエネルギー鋼

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石油・ガス探査における鋼管の重要な役割を探る

2024年8月12日/カテゴリ: 業界知識/作成者: エネルギースチール

導入

鋼管は石油とガスに欠かせないもので、過酷な条件下でも比類のない耐久性と信頼性を発揮します。探査と輸送に欠かせないこれらのパイプは、高圧、腐食環境、過酷な温度に耐えます。このページでは、石油とガスの探査における鋼管の重要な機能について説明し、掘削、インフラストラクチャ、安全性における鋼管の重要性について詳しく説明します。適切な鋼管を選択することで、この厳しい業界で運用効率を高め、コストを削減できる方法をご覧ください。

I. 石油・ガス産業向け鋼管の基礎知識

1. 用語の説明

API: の略称 アメリカ石油協会.
OCTG: の略称 石油産業向け鋼管オイルケーシングパイプ、オイルチューブ、ドリルパイプ、ドリルカラー、ドリルビット、サッカーロッド、パップジョイントなど。
オイルチューブ: チューブは、油井での抽出、ガス抽出、水注入、酸破砕に使用されます。
ケース: 壁の崩壊を防ぐためのライナーとして、地表から掘削されたボーリング孔に降ろされるチューブ。
ドリルパイプ: ボーリング孔を掘る際に使用するパイプ。
ラインパイプ: 石油やガスを輸送するために使用されるパイプ。
カップリング: 2 本の内ねじ付きパイプを接続するために使用されるシリンダー。
カップリング材質: カップリングの製造に使用されるパイプ。
API スレッド: API 5B規格で規定されたパイプねじ。油管用丸ねじ、ケーシング用短丸ねじ、ケーシング用長丸ねじ、ケーシング用部分台形ねじ、ラインパイプ用ねじなど。
プレミアム接続: 独自のシーリングプロパティ、接続プロパティ、およびその他のプロパティを持つ非 API スレッド。
失敗: 特定の使用条件下での変形、破損、表面損傷、および本来の機能の喪失。
失敗の主な形態: 破裂、滑り、破裂、漏れ、腐食、接着、摩耗など。

2. 石油関連規格

API 仕様 5B、第 17 版 – ケーシング、チューブ、ラインパイプのねじのねじ切り、ゲージング、ねじ検査の仕様
API 仕様 5L、第 46 版 – ラインパイプの仕様
API 仕様 5CT、第 11 版 – ケーシングとチューブの仕様
API 仕様 5DP、第 7 版 – ドリルパイプの仕様
API 仕様 7-1、第 2 版 – ロータリードリルステムエレメントの仕様
API 仕様 7-2、第 2 版 – 回転肩付きねじ接続部のねじ切りおよびゲージの仕様
API 仕様 11B、第 24 版 – サッカーロッド、研磨ロッドとライナー、カップリング、シンカーバー、研磨ロッドクランプ、スタッフィングボックス、ポンピングティーの仕様
ISO 3183:2019 – 石油・天然ガス産業 — パイプライン輸送システム用鋼管
ISO 11960:2020 – 石油・天然ガス産業 — 井戸のケーシングや配管に使用される鋼管
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – 石油・天然ガス産業 — 石油・ガス生産におけるH2S含有環境で使用する材料

II. オイルチューブ

1. オイルチューブの分類

オイルチューブは、非アプセットオイルチューブ (NU)、外部アプセットオイルチューブ (EU)、およびインテグラルジョイント (IJ) オイルチューブに分けられます。NU オイルチューブとは、チューブの端が中厚で、直接ねじを回してカップリングをもたらすことを意味します。アプセットチューブとは、両方のチューブの端が外部にアプセットされ、次にねじを切ってカップリングされることを意味します。インテグラルジョイントチューブとは、チューブの一方の端が外部ねじでアプセットされ、もう一方の端がカップリングなしで直接接続された内部ねじでアプセットされていることを意味します。

2. オイルチューブの機能

① 石油・ガスの採掘：油井・ガス井を掘削し、セメントで固めた後、油井内にチューブを設置して石油・ガスを地中に採掘します。
②注水：坑内圧力が不十分な場合、チューブを通して井戸内に水を注入します。
③ 蒸気注入：濃厚油の高温回収では、断熱された油管を通じて蒸気が坑井内に注入されます。
④ 酸性化破砕：油井掘削後期や油ガス井の生産性向上のため、油ガス層に酸性化破砕媒体や硬化材を投入する必要があり、媒体と硬化材は油管を通じて輸送されます。

3. オイルチューブの鋼種

オイルチューブの鋼材グレードは、H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110 です。
N80はN80-1とN80Qに分けられ、両者の引張特性は同じです。2つの違いは出荷状態と衝撃性能の違いです。N80-1は出荷時に正規化された状態、または最終圧延温度が臨界温度Ar3より高い場合、空冷後に張力が低下し、正規化の代わりに熱間圧延に使用できるため、衝撃や非破壊検査は必要ありません。N80Qは焼入れ（焼き入れ焼戻し）熱処理が必要で、衝撃機能はAPI 5CTの規定に準拠する必要があり、非破壊検査を行う必要があります。
L80はL80-1、L80-9Cr、L80-13Crに分かれており、機械的性質や納期は同じです。用途、製造難易度、価格の違い：L80-1は一般用、L80-9CrとL80-13Crは耐腐食性の高いチューブで、製造が難しく、高価で、通常は重腐食井で使用されます。
C90 と T95 は、C90-1、C90-2 と T95-1、T95-2 の 1 型と 2 型に分けられます。

4. オイルチューブによく使用される鋼種、鋼名、納入状況

J55 (37Mn5) NUオイルチューブ: 焼鈍ではなく熱間圧延
J55 (37Mn5) EUオイルチューブ：全長アプセット後の正規化
N80-1 (36Mn2V) NUオイルチューブ: 焼鈍ではなく熱間圧延
N80-1 (36Mn2V) EUオイルチューブ: 全長圧縮後正規化
N80-Q (30Mn5) オイルチューブ: 30Mn5、全長焼戻し
L80-1 (30Mn5) オイルチューブ: 30Mn5、全長焼戻し
P110 (25CrMnMo) オイルチューブ: 25CrMnMo、全長焼戻し
J55 (37Mn5) カップリング: 熱間圧延オンライン焼鈍
N80 (28MnTiB) カップリング: 全長焼戻し
L80-1 (28MnTiB) カップリング: 全長強化
P110 (25CrMnMo) カップリング: 全長焼戻し

III. ケーシングパイプ

1. ケーシングの分類と役割

ケーシングは、油井やガス井の壁を支える鋼管です。掘削深度や地質条件の違いにより、各井戸では数層のケーシングが使用されます。ケーシングを井戸に降ろした後、セメントで固めますが、油管や掘削管とは異なり、再利用できず、使い捨ての消耗品です。そのため、ケーシングの消費量は油井管全体の70％以上を占めています。ケーシングは用途により、導体ケーシング、中間ケーシング、生産ケーシング、ライナーケーシングに分けられ、油井における構造は図1に示されています。

①導体ケース： 通常、API グレードの K55、J55、または H40 を使用する導体ケーシングは、坑口を安定させ、直径が通常約 20 インチまたは 16 インチの浅い帯水層を隔離します。

②中間ケーシング： 中間ケーシングは、多くの場合 API グレードの K55、N80、L80、または P110 で作られ、不安定な地層や変化する圧力ゾーンを隔離するために使用され、一般的な直径は 13 3/8 インチ、11 3/4 インチ、または 9 5/8 インチです。

③製造ケース： 生産ケーシングは、API グレード J55、N80、L80、P110、Q125 などの高級鋼で作られており、生産圧力に耐えられるように設計されており、通常、直径は 9 5/8 インチ、7 インチ、または 5 1/2 インチです。

④ライナーケース： ライナーは、API グレードの L80、N80、または P110 などの材料を使用して、通常の直径が 7 インチ、5 インチ、または 4 1/2 インチの井筒を貯留層まで延長します。

⑤チューブ： チューブは API グレード J55、L80、または P110 を使用して炭化水素を地表まで輸送し、直径は 4 1/2 インチ、3 1/2 インチ、または 2 7/8 インチから選択できます。

IV. ドリルパイプ

1. 掘削工具用パイプの分類と機能

掘削ツールの角型ドリルパイプ、ドリルパイプ、加重ドリルパイプ、ドリルカラーがドリルパイプを形成します。ドリルパイプは、ドリルビットを地面から井戸の底まで駆動するコア掘削ツールであり、地面から井戸の底までのチャネルでもあります。ドリルパイプには、3つの主要な役割があります。

① ドリルビットを駆動して掘削するためのトルクを伝達する。

② ドリルビットの重量を利用して井戸底の岩盤の圧力を破る。

③洗浄液を輸送する、すなわち、掘削泥水を高圧泥水ポンプを通して地中を通過させ、掘削柱内の泥水をボーリングホールに流入させて井戸底に流し込み、岩石の破片を洗い流すとともにドリルビットを冷却し、岩石の破片を柱の外面と井戸壁の間の環状部を通して地中へ戻し、井戸を掘削する目的を達成する。

ドリルパイプは、掘削プロセスで使用され、引張、圧縮、ねじり、曲げ、その他の応力など、さまざまな複雑な交互負荷に耐えます。内面は、高圧泥による洗掘や腐食にもさらされます。
（１）角型ドリルパイプ： 角型ドリルパイプには、四角形と六角形の2種類があります。中国の石油掘削パイプでは、ドリルコラム1セットにつき、通常、四角形のドリルパイプが使用されています。その仕様は、63.5mm（2-1/2インチ）、88.9mm（3-1/2インチ）、107.95mm（4-1/4インチ）、133.35mm（5-1/4インチ）、152.4mm（6インチ）などです。使用される長さは通常12〜14.5mです。
（２）ドリルパイプ： ドリルパイプは井戸を掘るための主な道具で、角形のドリルパイプの下端に接続され、井戸の掘削が深くなるにつれて、ドリルパイプはドリル柱を次々に長くしていきます。ドリルパイプの規格は、60.3mm（2-3/8インチ）、73.03mm（2-7/8インチ）、88.9mm（3-1/2インチ）、114.3mm（4-1/2インチ）、127mm（5インチ）、139.7mm（5-1/2インチ）などです。
（３）高耐久性ドリルパイプ： 加重ドリルパイプは、ドリルパイプとドリルカラーを接続する移行ツールであり、ドリルパイプの力条件を改善し、ドリルビットへの圧力を高めることができます。加重ドリルパイプの主な仕様は、88.9mm（3-1/2インチ）と127mm（5インチ）です。
（４）ドリルカラー： ドリルカラーは、剛性の高い特殊な厚肉パイプであるドリルパイプの下部に接続され、ドリルビットに圧力をかけて岩を破砕し、直井掘削時のガイドの役割を果たします。ドリルカラーの一般的な仕様は、158.75mm（6-1/4インチ）、177.85mm（7インチ）、203.2mm（8インチ）、228.6mm（9インチ）などです。

V. ラインパイプ

1. ラインパイプの分類

ラインパイプは、石油・ガス業界で石油、精製油、天然ガス、水道管の輸送に使用され、略称は鋼管です。石油・ガスの輸送パイプラインは、幹線、支線、都市パイプラインネットワークパイプラインに分かれています。幹線パイプライン輸送の3種類の規格は、通常、∅406〜1219mm、壁厚10〜25mm、鋼種X42〜X80です。支線パイプラインと都市パイプラインネットワークパイプラインの規格は通常、∅114〜700mm、壁厚6〜20mm、鋼種X42〜X80です。鋼種はX42〜X80です。ラインパイプには、溶接タイプとシームレスタイプがあります。溶接ラインパイプは、シームレスラインパイプよりも多く使用されています。

2. ラインパイプの規格

API 仕様 5L – ラインパイプの仕様
ISO 3183 – 石油および天然ガス産業 – パイプライン輸送システム用鋼管

3. PSL1とPSL2

PSLは、 製品仕様レベルラインパイプ製品の規格レベルはPSL 1とPSL 2に分かれており、品質レベルもPSL 1とPSL 2に分かれています。PSL 2はPSL 1よりも高く、2つの規格レベルは試験要件が異なるだけでなく、化学組成と機械的特性要件も異なるため、API 5L規則に従って契約条件では、規格、鋼種、その他の共通指標を指定するほか、製品の規格レベル、つまりPSL 1かPSL 2かを明記する必要があります。PSL 2は化学組成、引張特性、衝撃力、非破壊検査などの指標がPSL 1よりも厳格です。

4. ラインパイプの鋼種、化学成分および機械的性質

ラインパイプ鋼のグレードは、低級から高級まで、A25、A、B、X42、X46、X52、X60、X65、X70、X80 に分類されます。詳細な化学組成と機械的特性については、API 5L 仕様、第 46 版を参照してください。

5. ラインパイプの水圧試験および非破壊検査の要件

ラインパイプは分岐ごとに油圧テストを行う必要がありますが、この規格では油圧の非破壊生成は許可されていません。これも API 規格と当社の規格の大きな違いです。PSL 1 では非破壊テストは必要ありませんが、PSL 2 では分岐ごとに非破壊テストを行う必要があります。

VI. プレミアム接続

1. プレミアム接続の導入

プレミアムコネクションは、API スレッドとは異なる独自の構造を持つパイプスレッドです。既存の API スレッドオイルケーシングは油井開発で広く使用されていますが、一部の油田の特殊な環境では、その欠点が明確に示されています。API 丸ねじパイプコラムは、シール性能が優れていますが、ねじ部分が負担する引張力はパイプ本体の強度の 60% ～ 80% にしか相当しないため、深井戸の開発には使用できません。API 偏向台形ねじパイプコラムは、引張性能が API 丸ねじ接続よりもはるかに高いものの、シール性能はそれほど良くありません。コラムの引張性能は API 丸ねじ接続よりもはるかに高いものの、シール性能はあまり良くないため、高圧ガス井の開発には使用できません。また、ねじ付きグリースは95℃以下の環境でのみその役割を果たすことができるため、高温井戸の採掘には使用できません。

API 丸ねじおよび部分台形ねじ接続と比較して、プレミアム接続は次の点で画期的な進歩を遂げました。

（１）優れた密封性、弾性と金属密封構造設計により、ジョイントガス密封が降伏圧力内でチューブ本体の限界に達するのを防ぎます。

（２）接続部の強度が高く、オイルケーシングの特殊なバックル接続部と接続し、その接続強度はチューブ本体の強度に達するかそれを超え、滑りの問題を根本的に解決します。

（３）材料の選択と表面処理工程の改善により、糸がバックルに固着する問題を基本的に解決しました。

（４）構造の最適化により、接合部の応力分布がより合理的になり、応力腐食に対する耐性が向上する。

（５）肩部構造を合理的に設計することにより、バックルの操作がより容易に行える。

石油・ガス業界は、パイプ技術の大きな進歩を示す 100 を超える特許取得済みのプレミアム接続を誇っています。これらの特殊なねじ設計は、優れた密閉機能、接続強度の向上、環境ストレスに対する耐性の強化を実現します。高圧、腐食環境、極端な温度などの課題に対処することで、これらのイノベーションは、世界中の石油に安全な作業で優れた信頼性と効率性を保証します。プレミアム接続の継続的な研究開発は、より安全で生産性の高い掘削作業をサポートする上での極めて重要な役割を強調し、エネルギー分野における技術的卓越性への継続的な取り組みを反映しています。

VAM® 接続: 厳しい環境でも堅牢なパフォーマンスを発揮することで知られる VAM® 接続は、高度な金属対金属のシーリング技術と高トルク機能を備えており、深井戸や高圧貯留層での信頼性の高い動作を保証します。

TenarisHydril ウェッジシリーズ: このシリーズは、Blue®、Dopeless®、Wedge 521® などの幅広い接続部を提供し、優れた気密性、圧縮力および張力に対する耐性で知られ、操作の安全性と効率性を高めます。

TSH®ブルー: Tenaris が設計した TSH® Blue コネクションは、独自のダブルショルダー設計と高性能スレッドプロファイルを採用しており、重要な掘削アプリケーションにおいて優れた耐疲労性と簡単な取り付けを実現します。

Grant Prideco™ XT® 接続: NOV が設計した XT® 接続部には、独自の金属対金属シールと堅牢なねじ山形状が組み込まれており、優れたトルク容量と耐摩耗性が保証され、接続部の動作寿命が延長されます。

ハンティングシールロック®接続: 金属同士のシールと独自のねじプロファイルを特徴とする Hunting の Seal-Lock® 接続は、陸上および海上掘削作業の両方において優れた耐圧性と信頼性を備えていることで知られています。

結論

結論として、石油・ガス産業に不可欠な鋼管の複雑なネットワークには、厳しい環境と複雑な運用要件に耐えるように設計されたさまざまな特殊機器が含まれています。健全な壁を支えて保護する基礎ケーシングパイプから、抽出および注入プロセスで使用される多用途のチューブまで、各タイプのパイプは炭化水素の探査、生産、輸送において異なる目的を果たします。API 仕様などの標準により、これらのパイプ全体の均一性と品質が保証され、プレミアム接続などのイノベーションにより、厳しい条件下でのパフォーマンスが向上します。テクノロジーの進化に伴い、これらの重要なコンポーネントが進化し、世界のエネルギー運用の効率と信頼性が向上します。これらのパイプとその仕様を理解することで、現代のエネルギー部門のインフラストラクチャにおけるパイプの不可欠な役割が強調されます。

J55 K55 N80 L80 C90 P110 の鋼種を使用した API 5CT 石油チューブの仕様と用途

API 5CTオイルチューブの仕様と用途

2020年11月20日/カテゴリ: 業界知識/作成者: エネルギースチール

石油・ガス業界では、API 5CT オイルチューブが生産プロセスで重要な役割を果たし、油層から地表まで石油とガスを輸送します。チューブは高圧、高温、腐食環境などの厳しい坑内環境に耐える必要があり、作業の成功には材料と仕様の選択が不可欠です。API 5CT は、寸法、材料、性能特性に関するガイドラインを提供する、世界的に認められたオイルチューブの標準です。

このブログでは、API 5CT オイルチューブの主な仕様、分類、用途について説明し、油井操作において情報に基づいた意思決定を行う必要があるエンジニアやオペレーターに貴重な洞察を提供することに重点を置きます。

1. API 5CTオイルチューブの紹介

API 5CT は、石油およびガスの生産に使用されるケーシングとチューブに関する米国石油協会の仕様です。シームレスおよび溶接鋼管の技術要件を定義し、陸上および海上アプリケーションの両方で品質と信頼性を確保します。チューブは坑井ケーシング内に収まるように設計されており、坑井の完全性を維持しながら炭化水素を安全に抽出できます。

API 5CT は、さまざまな油井条件に適合するように、さまざまな鋼種、寸法、ねじ接続を指定します。チューブは、生産中に発生するさまざまな機械的負荷、化学的腐食、温度変動に耐える必要があります。

2. API 5CTオイルチューブの主な仕様

API 5CT チューブは、製造中にさらされる条件に対応できるように、さまざまな仕様によって分類されています。

2.1. 鋼種

API 5CT チューブの材料構成は、それぞれ特定の動作要件に合わせて設計された複数の鋼グレードに分類されます。これらのグレードは、降伏強度と化学組成に基づいてグループ化されます。

H40、J55、K55これらの低グレードの鋼は、通常、圧力と機械的負荷が中程度の浅い井戸で使用されます。
N80とL80: より深い井戸、より高い圧力と温度条件で使用される中強度グレード。
P110とQ125: 高温環境や高 CO2 および H2S 濃度の井戸を含む、非常に深く高圧の井戸向けの高強度チューブグレードです。

2.2. 寸法

API 5CT は、次の要素に基づいてチューブの寸法を定義します。

外径（OD）: 範囲は 1.050 インチから 4.500 インチです。
壁の厚さ厚さは鋼のグレードと井戸の圧力要件によって異なります。
長さAPI 5CT チューブは、範囲 1 (16 ～ 25 フィート)、範囲 2 (25 ～ 34 フィート)、範囲 3 (34 ～ 48 フィート) に分類される標準の長さで提供されており、オペレーターは井戸の設計に適した長さを選択できます。

2.3. スレッドの種類

チューブは、漏れのない安全な接続を確保するために、ねじを使用して接続されます。API 5CT では、さまざまな用途に合わせて複数のねじタイプが指定されています。

NU (非動揺): このねじタイプは、簡単に接続および切断できるように設計されており、頻繁なメンテナンスや変更が必要な環境に適しています。NU ねじには肩がないため、まっすぐに接続できます。
EU（外部からの動揺）: このねじタイプは外径にアップセットが施されており、強度が増し、高圧用途に適しています。EU 接続は、追加の耐荷重能力が必要な深井戸でよく使用されます。
IJ（インテグラルジョイント）: これは、ねじがチューブ本体の一部になっている接続タイプで、強力で連続した接合を実現します。IJ 設計により、漏れや機械的故障のリスクが最小限に抑えられ、重要な用途に最適です。
プレミアム接続: より過酷な環境向けに設計されたこれらの接続は、漏れのリスクを最小限に抑えながら、トルク、張力、圧力に対する耐性を強化します。注目すべきプレミアム接続タイプには次のものがあります。
- VAMトップ: 高性能で知られる VAM TOP は、深海や高圧の用途に適しています。
- 新しいVAM: 接続技術がさらに進歩し、疲労耐性が向上し、トルク容量が高まりました。
- PH-6: 優れた機械的強度と過酷な条件に対する耐性を備えており、さまざまな困難な用途に適しています。
- ハイドリル: 優れた密閉性と耐荷重性で知られており、高圧および腐食性の環境でよく使用されます。

これらのさまざまなねじタイプにより、API 5CT チューブを特定の井戸の条件に効果的に適合させることができ、井戸の寿命全体にわたって安全性とパフォーマンスが向上します。

2.4. 耐腐食性

API 5CT オイルチューブは、CO2、H2S、塩水など、ダウンホール作業で一般的に見られる厳しい化学環境による腐食に耐える必要があります。

さらに、 耐食合金（CRA）腐食性の高い環境の井戸では、ステンレス鋼やニッケルベースの合金などの材料が使用されます。

3. API 5CTオイルチューブの用途

API 5CT オイルチューブは汎用性が高く、陸上と海上の両方の油田で石油およびガス抽出プロセスのさまざまな段階で使用できます。

3.1. 生産用チューブ

API 5CT オイルチューブの主な用途は、生産チューブとして機能することです。このチューブは油井ケーシング内に配置され、油層から地表まで石油またはガスを輸送する役割を果たします。油井の深さ、圧力、温度に基づいてチューブのグレードとサイズが選択され、安全で効率的な炭化水素抽出が保証されます。

3.2. 注入井

API 5CTチューブは、 注入井油田では、水、蒸気、化学物質などの流体が油田に注入され、石油の回収率を高めたり、圧力を管理したりします。チューブは、内部圧力と外力の両方に耐えるだけでなく、注入された物質による腐食にも耐える必要があります。

3.3. ガスリフトシステム

いくつかの井戸では、天然の貯留層圧力では炭化水素を地表に引き上げるのに不十分です。このような場合には、API 5CTチューブが使用されます。 ガスリフトシステムガスをチューブストリングに注入して流体柱の重量を軽くし、石油やガスが地表に流れ出るのを助けます。

3.4. 井戸のメンテナンス

坑井のメンテナンスや改修作業中、API 5CT チューブは流体や化学物質を循環させて坑井を洗浄したり、圧力管理を行ったりするのに使用できます。チューブはメンテナンス作業中の機械的ストレスに耐えられるだけの耐久性が必要です。

4. API 5CTオイルチューブを選択する際に考慮すべき要素

特定の井戸に適した API 5CT チューブを選択することは、生産を最適化し、長期的な信頼性を確保する上で非常に重要です。以下は、エンジニアとオペレーターが考慮すべき重要な要素の一部です。

4.1. 井戸の深さと圧力

チューブは、貯留層流体と表土の両方によって発生する坑内圧力に耐えられる必要があります。深い井戸の場合、極度の圧力に耐えるためには、より高品質の鋼材 (P110 や Q125 など) が必要です。

4.2. 腐食性環境

高濃度の CO2、H2S、または塩水を含む井戸の場合、損傷を防ぎ、長期にわたってチューブの完全性を確保するために、耐腐食性のチューブ (L80 やステンレス鋼合金など) が不可欠です。

4.3. 温度

深部地熱井などの高温環境では、チューブは熱膨張と機械的ストレスに耐える必要があります。高級鋼は、高温でも構造的完全性を維持するように設計されています。

4.4. コストの考慮

高品質の鋼や耐腐食性合金は優れた性能を発揮しますが、コストが高くなります。特に厳しい油井環境では、オペレーターはコストと高品質の材料を選択することによる長期的なメリットのバランスを取る必要があります。

4.5. 接続タイプ

チューブに使用されるねじの種類は、井戸内で発生する力に耐える能力に影響します。高トルク、張力、または圧力要件のある井戸にはプレミアム接続が推奨されますが、浅い井戸には標準の丸ねじまたはバットレスねじで十分な場合があります。

5. API 5CT と API 5L: 違いは何ですか?

両者とも API 5CT そして API 5L 石油・ガス産業で使用されるカバーパイプにはさまざまな種類がありますが、その目的は異なります。API 5L は、炭化水素を長距離輸送するために使用するラインパイプ、通常は生産現場から製油所や配送拠点まで輸送するために使用されるラインパイプに重点を置いています。一方、API 5CT は、圧力、温度、耐腐食性の点で条件がはるかに厳しい井戸自体で使用されるケーシングとチューブに特化しています。

6. 結論

API 5CT オイルチューブは、石油とガスの安全で効率的な生産に不可欠です。API 5CT は、厳格な材質、寸法、性能基準を順守することで、浅い井戸と深い井戸の両方で遭遇する厳しい坑内条件にチューブが耐えられることを保証します。さまざまな鋼種から耐腐食性オプションまで、API 5CT チューブは、オペレーターに独自の井戸環境に適した仕様を柔軟に選択できる機会を提供します。

井戸の状態、深さ、腐食環境に基づいて適切な API 5CT チューブを選択すると、井戸の寿命が延び、長期にわたるメンテナンスと修理のコストが最小限に抑えられます。API 5CT チューブの仕様と用途を理解することは、エンジニアとオペレーターが掘削作業の成功と安全を確保するために不可欠です。

掘削サービス用 API 5CT ケーシングパイプ

2020年3月20日/カテゴリ: 業界知識/作成者: エネルギースチール

石油・ガス探査において、坑井の構造的完全性を確保することは最も重要な作業の 1 つです。 API 5CT ケーシングパイプ このプロセスでは、構造的なサポートを提供して坑井の崩壊を防ぎ、地下層の異なる層を隔離し、外部からの汚染から坑井を保護するなど、中心的な役割を果たします。これらのパイプは、過酷な環境と極度の圧力が一般的である掘削サービスの厳しい要件を満たすように設計および製造されています。

このブログ投稿では、API 5CT ケーシングパイプに関する包括的なガイドを提供し、その設計、利点、用途、グレード、掘削サービスに適したケーシングパイプを選択するための重要な考慮事項を網羅しています。これは、油井の健全性とパフォーマンスにおけるケーシングパイプの役割を理解したい石油およびガスの専門家にとって特に役立ちます。

API 5CT ケーシングパイプとは何ですか?

API 5CT によって作成された仕様です アメリカ石油協会 (API) 石油およびガス井で使用されるケーシングとチューブの標準を定義する API 5CT ケーシングパイプは、掘削作業中に坑井内に配置される鋼管です。次のようないくつかの重要な目的があります。

坑井を支えるケーシングパイプは、特に軟弱地層や高圧地帯において、坑井の崩壊を防ぎます。
異なる地質層を分離するこれらのパイプは井戸を水源地から遮断し、淡水帯水層の汚染を防ぎます。
外部からの圧力から井戸を守るケーシングパイプは、掘削、生産、注入作業中に発生する極端な圧力から坑井を保護します。
生産用チューブの経路を提供する井戸が掘削されると、ケーシングパイプは、貯留層から石油とガスを抽出するために使用される生産チューブのガイドとして機能します。

API 5CT 仕様では、ケーシングパイプが掘削サービスの厳しい要件を満たすことを保証するために、さまざまなグレード、材料特性、テスト方法、寸法が定義されています。

API 5CTケーシングパイプの主な特徴と利点

1. 高い強度と耐久性

API 5CT ケーシングパイプは、極度の圧力や厳しい坑内条件に耐えられるよう設計された高強度鋼合金で作られています。この強度により、パイプは坑井の完全性を維持しながら、上部の地層の重量に耐えることができます。

2. 耐腐食性

ケーシングパイプは、掘削泥水、地層水、炭化水素などの腐食性流体にさらされることがよくあります。パイプを腐食から保護するために、API 5CTケーシングの多くのグレードは、次のような耐腐食性コーティングまたは材料を使用して製造されています。 H2S耐性 酸性ガス井用の鋼。この耐性により、井戸の寿命が延び、腐食によるケーシング破損のリスクが軽減されます。

3. さまざまな井戸条件に対応する汎用性

API 5CT ケーシングパイプにはさまざまなグレードと厚さがあり、さまざまな井戸の深さ、圧力、環境条件に適しています。浅い陸上井戸でも、深い沖合井戸でも、アプリケーションの特定の課題に対応するように設計された API 5CT ケーシングパイプがあります。

4. 安全性と坑井の健全性の向上

ケーシングパイプは、坑井と周囲の地層の間に安全なバリアを提供することで、坑井の健全性を確保する上で重要な役割を果たします。ケーシングを適切に設置すると、噴出、坑井の崩壊、流体の汚染を防ぎ、掘削作業員と環境の安全を確保できます。

5. 厳しい業界基準を満たす

API 5CT 仕様は、ケーシングパイプが機械的特性、化学組成、寸法公差に関する厳格な業界標準を満たすことを保証します。これらのパイプは、引張試験、静水圧試験、非破壊評価などの厳格な試験を受け、石油およびガスの掘削に求められる高い基準を満たしていることが確認されます。

API 5CT グレードとその用途

API 5CT 仕様には、さまざまな掘削環境や坑井条件に合わせて設計された複数のグレードのケーシングパイプが含まれています。最も一般的に使用されるグレードには次のものがあります。

1. J55

応用J55 ケーシングパイプは、圧力と温度が比較的低い浅い井戸でよく使用されます。石油、ガス、水井戸でよく使用されます。
主な特徴: J55 はコスト効率に優れ、浅い用途に十分な強度を提供します。ただし、腐食性の高い環境や高圧の深い井戸には適していません。

2. K55

応用K55 は J55 に似ていますが、強度がわずかに高く、同様の用途に適していますが、より高い圧力下でのパフォーマンスが向上しています。
主な特徴このグレードは、特に陸上の掘削作業において、中程度の深さと圧力の井戸でよく使用されます。

3. N80

応用N80 ケーシングパイプは、中程度から高い圧力と温度のより深い井戸で使用されます。通常、高い強度が求められる石油井戸やガス井戸で使用されます。
主な特徴N80 は優れた引張強度を備え、低グレードのものよりも崩壊に対する耐性が高いため、より厳しい掘削条件に最適です。

4. L80

応用L80 は、腐食性で有毒なガスである硫化水素 (H2S) を生産する井戸で使用される酸性サービスグレードです。このグレードは、硫化物応力割れを起こすことなく酸性ガス環境に耐えられるように設計されています。
主な特徴L80 は耐腐食性があり、降伏強度が高いため、深井戸や酸性ガス環境に適しています。

5. P110

応用P110 ケーシングパイプは、強度が重要となる深い高圧井戸で使用されます。このグレードは、オフショアおよび深い陸上井戸でよく使用されます。
主な特徴P110 は高い引張強度と高圧環境への耐性を備えており、過酷な掘削条件に適しています。

各グレードには、さまざまな井戸条件の固有の課題に対応するように設計された特定の特性があります。適切なグレードを選択することは、井戸の完全性と運用の成功を保証するために重要です。

API 5CTケーシングパイプを選択する際の重要な考慮事項

1. 井戸の深さと圧力

ケーシングパイプを選択する際に最も重要な要素の1つは、井戸の深さとその深さで発生する圧力です。より深い井戸では、次のようなより強度の高いケーシング材料が必要です。 N80 または P110上部の地層からの圧力と重量の増加に耐えられるようにします。

2. 腐食の可能性

井戸から酸性ガスやその他の腐食性流体が生成される可能性がある場合は、硫化水素 (H2S) やその他の腐食性元素に耐性のあるケーシングパイプのグレードを選択することが重要です。 L80 酸性ガス井では一般的に使用されますが、 J55 そして K55 腐食リスクが低い井戸に適しています。

3. 温度と環境条件

地熱井や深部石油・ガス井などの高温環境で掘削される井戸には、極度の熱に耐えられるケーシングパイプが必要です。 P110 このような状況では、熱膨張や材料疲労に対する耐性を提供するためによく使用されます。

4. コストと入手可能性

ケーシングパイプの選択はコストを考慮して決められます。 J55 そして K55 よりコスト効率が良く、浅い井戸に適していますが、よりグレードの高いものは P110 より高価ですが、より深く高圧の井戸には必要です。ケーシングパイプの選択では、コストと性能のバランスが重要です。

5. ジョイント接続

API 5CTケーシングパイプには、次のようなさまざまなタイプのねじ接続を取り付けることができます。 バットレスねじ結合（BTC） そして プレミアムスレッド接続の選択は、特定の井戸の設計と運用要件によって異なります。トルクや曲げ荷重が大きい井戸では、高性能な接続が必要になることがよくあります。

掘削作業における API 5CT ケーシングの役割

1. 表面ケーシング

表面ケーシングは、掘削開始後に井戸内に最初に設置されるケーシングストリングです。その主な目的は、淡水帯水層を井戸から隔離して汚染から保護することです。 J55 そして K55 浅い井戸の表面ケーシングによく使用されます。

2. 中間ケーシング

中間ケーシングは、より深い地層の井戸で追加のサポートと保護を提供するために使用されます。このケーシングストリングは、高圧ガスゾーンや不安定な地層などの問題ゾーンを隔離します。 N80 または L80 これらのグレードは、高圧および腐食条件の井戸の中間ケーシングに使用できます。

3. 生産ケース

生産ケーシングは、井戸内に設置される最後のケーシングストリングであり、このケーシングを通じて炭化水素が生産されます。生産ケーシングは、生産中に発生する圧力と機械的ストレスに耐えられるほどの強度が必要です。 P110 生産ケーシング用の深い高圧井戸でよく使用されます。

API 5CTケーシングパイプのテストと品質管理

API 5CT ケーシングパイプの完全性と信頼性を保証するために、製造業者はパイプに対して厳格な品質管理措置とテストを実施します。これには次のものが含まれます。

引張試験: パイプが破損することなく軸方向の力に耐える能力を検証します。
静水圧試験: 掘削および生産中に発生する内部圧力にパイプが耐えられることを確認します。
非破壊検査（NDT）: パイプ材料の傷、亀裂、欠陥を検出するために、超音波検査や磁粉探傷検査などの方法が使用されます。

これらのテストは、API 5CT ケーシングパイプが API 規格で要求される機械的および化学的特性と、掘削作業の厳しい条件を満たしていることを確認するのに役立ちます。

結論

API 5CT ケーシングパイプ は石油・ガス掘削プロセスにおいて極めて重要なコンポーネントであり、坑井の安定性、安全性、機能性を維持するために必要な構造的完全性を提供します。その強度、耐腐食性、汎用性により、浅い陸上の坑井から深海の沖合での作業まで、さまざまな坑井環境に不可欠なものとなっています。

油井の状態に基づいて適切なグレードとタイプの API 5CT ケーシングパイプを選択することで、石油およびガス業界の専門家は、安全で効率的で長持ちする油井操作を保証できます。ケーシングパイプの適切な選択、設置、およびメンテナンスは、コストのかかる故障を回避し、環境を保護し、油井の生産性を最大化するために不可欠です。

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