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Manufacturing Process of Drill Pipe - 0

API Specification 5DP Drill Pipe: A Comprehensive Guide

Drill pipes are a crucial component in the oil and gas industry, forming the backbone of drilling operations. These pipes connect the drilling rig to the drill bit, transmitting power and drilling fluid to create boreholes in the earth’s surface. This blog provides a detailed exploration of drill pipes, including their manufacturing process, types, connections, grades, and more. The goal is to equip you with practical knowledge and solutions that can help you navigate the complexities of using drill pipes effectively.

What is a ドリルパイプ?

A drill pipe is a heavy, seamless, hollow tube used to rotate the drill bit and circulate drilling fluid during drilling operations. It is designed to withstand significant stresses, including torsion, tension, and pressure while being lightweight enough to be handled easily on a rig.

Key Functions of Drill Pipes:

  • Transmission of Power: Drill pipes transfer the rotary motion from the drilling rig to the drill bit.
  • Circulation of Drilling Fluid: They allow the circulation of drilling mud, which cools the bit, carries cuttings to the surface, and stabilizes the borehole.
  • Lengthening the Drill String: As drilling progresses, additional drill pipe sections are added to the drill string to reach greater depths.

Manufacturing Process of Drill Pipe

The manufacturing of drill pipes is a highly controlled process designed to ensure the final product meets the stringent standards required for drilling operations.

Manufacturing Process of Drill Pipe

Manufacturing Process of Drill Pipe

1. 材料の選択

  • High-Quality Steel: The process begins with the selection of high-grade steel, typically alloy steel such as AISI 4130 or 4140, known for its high strength and toughness.
  • 化学組成: The steel’s composition is carefully controlled to achieve the desired mechanical properties, including resistance to wear, fatigue, and corrosion.

2. Pipe Forming

  • Seamless Manufacturing: The steel is heated and then pierced to create a hollow tube, which is elongated and rolled to form the drill pipe body.
  • Welding (Optional): For certain types, steel plates may be rolled and welded to create the pipe.

3. Heat Treatment

  • 焼入れと焼戻し: The pipes undergo heat treatment to enhance their mechanical properties, ensuring they can withstand the rigors of drilling.

4. Upsetting

  • End Upsetting: The ends of the pipe are thickened to increase their strength. This process, known as upsetting, is crucial for enhancing the pipe’s durability at the connections.

5. Tool Joint Welding

  • Attachment of Tool Joints: Tool joints are welded to the ends of the pipe, forming the connections that link each section of the drill string.

6. Hardbanding

  • Wear-Resistant Coating: A wear-resistant alloy is applied to the tool joints to protect them from wear and extend the pipe’s service life.

7. 検査とテスト

  • Non-Destructive Testing: Each drill pipe undergoes rigorous testing, including ultrasonic and magnetic particle inspection, to ensure there are no defects.
  • Dimensional Inspection: The pipes are measured to ensure they meet the required specifications.

8. Marking and Coating

  • Identification: Each pipe is marked with essential information, such as grade, size, and manufacturer.
  • Protective Coating: A corrosion-resistant coating is applied to the pipes to protect them during transportation and storage.

Types of Drill Pipe

There are several types of drill pipes, each designed for specific applications:

1. Standard Drill Pipe

  • 説明: The most common type of drill pipe, used for standard drilling operations.
  • 応用: Suitable for conventional drilling in onshore and offshore environments.

2. Heavy Weight Drill Pipe (HWDP)

  • 説明: Thicker and heavier than standard drill pipe, HWDP is designed to add weight to the drill string, reducing buckling and improving stability.
  • 応用: Ideal for directional drilling and extended-reach wells.

3. Spiral Drill Pipe

  • 説明: This type features a spiral groove along its length, designed to reduce friction and wear during drilling.
  • 応用: Used in operations where friction reduction is critical.

4. Square Drill Pipe

  • 説明: A less common type with a square cross-section, offering increased rigidity.
  • 応用: Used in specific drilling scenarios requiring a rigid drill string.

5. Hexagonal Drill Pipe

  • 説明: Similar to the square drill pipe but with a hexagonal cross-section, providing enhanced torsional strength.
  • 応用: Suitable for high-torque drilling operations.

What are the Ends Processes of Drill Pipe?

In the context of drill pipes, the terms IU, 欧州連合、 そして 国際連合 refer to different end processes that prepare the ends of the drill pipes for connections. These processes are crucial for ensuring that the drill pipe ends are durable, properly aligned, and suitable for threading and connection to other components in the drill string.

IU EU IEU of Drill Pipe Ends

IU EU IEU of Drill Pipe Ends

1. Internal Upset (IU)

  • 説明: In an Internal Upset (IU) process, the internal diameter of the pipe is reduced, creating a thicker wall at the ends of the pipe.
  • 目的: This thickening increases the strength of the pipe ends, making them more resistant to the stresses and wear encountered during drilling operations.
  • 応用: IU pipes are used in situations where the internal diameter of the drill pipe is critical, such as in high-pressure drilling operations where maintaining a consistent bore is essential.

2. External Upset (EU)

  • 説明: External Upset (EU) involves increasing the thickness of the pipe wall at the external diameter of the pipe ends.
  • 目的: This process strengthens the pipe ends and enhances their durability, especially in areas where the drill pipe is most likely to experience wear and impact.
  • 応用: EU drill pipes are commonly used in standard drilling operations where external strength and impact resistance are prioritized.

3. Internal-External Upset (IEU)

  • 説明: Internal-External Upset (IEU) is a combination of both internal and external upsets, where the pipe ends are thickened both internally and externally.
  • 目的: This dual-thickening process provides maximum strength and durability at the ends of the drill pipe, offering enhanced resistance to both internal pressure and external forces.
  • 応用: IEU pipes are typically used in more demanding drilling environments, such as deep wells, high-pressure scenarios, and directional drilling, where both internal and external reinforcement is needed.

Connections of Drill Pipe Tool Joints

The connections between drill pipe sections are critical for maintaining the integrity of the drill string. API 5DP drill pipes feature various types of connections:

1. Internal Flush (IF) Connection

  • 説明: Designed with a flush internal profile to minimize pressure drops and turbulence.
  • 応用: Used in high-pressure drilling environments.

2. Full Hole (FH) Connection

  • 説明: Features a larger bore for improved fluid flow, making it suitable for deep wells.
  • 応用: Ideal for deep drilling operations.

3. API Regular (API REG) Connection

  • 説明: A standard connection type, known for its robustness and ease of use.
  • 応用: Commonly used in standard drilling operations.

4. Numerical Connection (NC)

  • 説明: A premium connection with high torque capacity, often featuring a double-shoulder design.
  • 応用: Suitable for challenging drilling conditions.

What are Pin and Box?

Pin and Box refer to the two complementary ends of a drill pipe connection that allow the pipe sections to be securely joined together in a drilling string. This connection system is critical for maintaining the integrity and stability of the drill string during drilling operations.

Pin

  • 説明: The Pin is the male end of the connection. It is tapered and threaded, allowing it to be screwed into the Box.
  • デザイン: The external threads of the Pin are precision-cut to match the internal threads of the Box, ensuring a tight, secure fit.
  • 関数: The Pin is designed to connect securely with the Box, creating a strong, leak-proof joint that can withstand the high pressures, torsional forces, and vibrations experienced during drilling.

Box

  • 説明: The Box is the female end of the connection. It is also threaded internally to accommodate the Pin.
  • デザイン: The Box’s internal threads are precisely machined to match the Pin’s threads, allowing for a secure and tight connection.
  • 関数: The Box receives the Pin, creating a sturdy connection that ensures the drill pipe sections remain connected and aligned during drilling operations.

Importance of Pin and Box Connections

  • 構造の完全性: The Pin and Box connection ensures the drill pipe sections are securely fastened, maintaining the structural integrity of the drill string.
  • Pressure Resistance: These connections are designed to withstand the high internal pressures generated by the circulation of drilling fluid.
  • Ease of Use: Pin and Box connections are designed for easy assembly and disassembly, facilitating quick changes and adjustments to the drill string.

アプリケーション

  • Drill Pipes: Pin and Box connections are used in all types of drill pipes, including standard, heavy-weight, and specialized pipes.
  • Tool Joints: These connections are also used in tool joints, which are thicker, heavier sections of drill pipes that provide added strength and durability.

Grades, Diameters, Length Ranges, and Applications

Drill pipes come in various grades, diameters, and lengths, each suited to different drilling environments:

成績

  • E-75: Commonly used for general drilling operations.
  • X-95: Provides higher strength, suitable for deeper wells.
  • G-105: Offers excellent fatigue resistance, ideal for extended-reach drilling.
  • S-135: The highest strength grade, used in ultra-deep and high-pressure wells.

Diameters and Lengths

  • Diameters: Typically range from 2 3/8″ to 6 5/8″.
  • Lengths: Range from 27 to 31 feet, with custom lengths available based on project needs.

Applications by Grade

  • E-75: Onshore drilling in standard conditions.
  • X-95: Deep wells with moderate pressures.
  • G-105: Extended-reach wells and high-torque drilling.
  • S-135: Ultra-deep, high-pressure, and high-temperature wells.

Packing, Storage, Maintenance, and Transportation

Proper handling of drill pipes is crucial for maintaining their integrity and extending their service life.

パッキング

  • Bundling: Drill pipes are typically bundled together for easier handling and transportation.
  • Protective Caps: Both ends of the drill pipe are fitted with protective caps to prevent damage to the threads.

Storage

  • Indoor Storage: Whenever possible, drill pipes should be stored indoors to protect them from the elements.
  • Elevated Storage: Pipes should be stored off the ground on racks to prevent contact with moisture and contaminants.

Maintenance

  • Regular Inspections: Drill pipes should be inspected regularly for signs of wear, corrosion, or damage.
  • Re-threading: Threads should be re-cut if damaged, ensuring a secure connection.

交通機関

  • Secure Loading: Drill pipes should be securely loaded onto trucks or trailers to prevent movement during transit.
  • Use of Cradles: Pipes should be transported using cradles to prevent bending or damage.

結論

Drill pipes are a critical component in drilling operations, designed to withstand the harsh conditions encountered during oil and gas extraction. Understanding the manufacturing process, types, connections, grades, and handling of drill pipes is essential for optimizing their performance and ensuring safe, efficient drilling operations.

By following best practices in selecting, storing, and maintaining drill pipes, operators can extend the life of their equipment, reduce operational costs, and minimize the risk of failures. This comprehensive guide serves as a valuable resource for professionals in the drilling industry, offering practical insights and solutions to the challenges associated with drill pipes.

石油・ガス探査における鋼管の重要な役割を探る

I. 石油・ガス産業向けパイプの基礎知識

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、油井での石油抽出、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に、掘削されたボーリングホールにライナーとして地表から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: 特殊なシーリング 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、チューブの端が通常の厚さで、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、次にねじを切って結合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、もう一方の端が内部ねじでアプセットされ、カップリングなしで直接接続され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、断熱油管を使用して蒸気を坑井内に注入します。
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養生材を投入する必要があり、媒体と養生材は油管を通じて輸送される。

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、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より高い場合に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、衝撃および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、価格の違いは、L80-1が一般タイプ、L80-9CrとL80-13Crは耐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、主に次の 3 つの役割があります。

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。

掘削プロセスにおけるドリルパイプは、引張、圧縮、ねじり、曲げなどのさまざまな複雑な交番荷重やその他の応力に耐える必要があり、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: 四角ドリルパイプには四角型と六角型の2種類があり、中国の石油掘削パイプの各ドリル柱セットは通常、四角型ドリルパイプを使用しています。その規格は、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。通常、使用される長さは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、井戸を掘る深さ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: ドリルカラーはドリルパイプの下部に接続され、剛性の高い特殊な厚肉パイプであり、ドリルビットに圧力をかけて岩を破砕し、直井を掘削する際に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、石油やガス産業で石油、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。石油やガスを輸送するパイプラインは、主に幹線パイプライン、支線パイプライン、都市パイプラインネットワークパイプラインの3種類に分かれています。幹線パイプラインは通常、内径∅406~1219mm、肉厚10~25mm、鋼種X42~X80の仕様です。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は通常、内径∅114~700mm、肉厚6~20mm、鋼種X42~X80の仕様です。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に分かれているといえます。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、鋼種など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

ラインパイプの鋼材グレードは、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水圧テストを行う必要がありますが、この規格では非破壊的な水圧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特殊な構造の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、その欠点がはっきりと表れています。API 丸ねじパイプコラムは、シール性能は優れていますが、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、引張性能は API 丸ねじ接続よりもはるかに優れていますが、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優れていますが、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、バックルの操作が操作上より簡単に行えるようにした。

現在、石油・ガス業界は 100 を超える特許取得済みのプレミアム コネクションを誇っており、パイプ技術の大きな進歩を表しています。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油井作業の信頼性と効率性を高めます。プレミアム コネクション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ており、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® 接続には、独自の金属対金属シールと堅牢なねじ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パイプ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。油井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は進化し続け、世界のエネルギー運用の効率と信頼性を高めています。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。

油井管(OCTG)

油井管(OCTG) は、特定の用途に応じた荷重条件にさらされるドリルパイプ、ケーシング、チューブで構成されるシームレス圧延製品のファミリーです。(深井戸の概略図については図 1 を参照)。

ドリルパイプ ドリルビットを回転させ、掘削液を循環させる、継ぎ目のない重いチューブです。長さ 30 フィート (9 メートル) のパイプ セグメントがツール ジョイントで連結されています。ドリル パイプは、掘削による高トルク、自重による軸方向の張力、掘削液の排出による内部圧力に同時にさらされます。さらに、これらの基本的な荷重パターンに、非垂直または偏向掘削による交互の曲げ荷重が重なる場合があります。
ケーシングパイプ ボーリング孔の内側にはケーシングが敷かれています。ケーシングは、自重による軸方向の張力、流体の排出による内部圧力、周囲の岩石層による外部圧力を受けます。ケーシングは、特に、汲み上げられた油やガスのエマルジョンによる軸方向の張力と内部圧力にさらされます。
チューブは、油井から石油やガスを輸送するパイプです。チューブセグメントは通常、約 30 フィート (9 メートル) の長さで、両端にねじ接続があります。

酸性使用条件下での耐食性は、特にケーシングとチューブにとって非常に重要な OCTG 特性です。

一般的なOCTG製造プロセスには以下が含まれます(すべての寸法範囲は概算です)

外径 21 ~ 178 mm のサイズに対応する連続マンドレル圧延プロセスとプッシュベンチプロセス。
外径140~406mmのサイズのプラグミル圧延。
外径 250 ~ 660 mm のサイズのクロスロールピアシングおよびピルガーローリング。
これらのプロセスでは、通常、溶接パイプに使用されるストリップおよびプレート製品に慣例的な熱機械加工処理ができません。したがって、合金含有量を増やし、焼き入れや焼き戻しなどの適切な熱処理を組み合わせて、高強度のシームレスパイプを製造する必要があります。

図1. 深井戸完成の概略図

パイプの肉厚が厚くても完全なマルテンサイト組織という基本要件を満たすには、良好な焼入れ性が必要です。従来の熱処理可能な鋼で良好な焼入れ性を実現するために、Cr と Mn が主な合金元素として使用されています。ただし、良好な硫化物応力割れ (SSC) 耐性の要件により、それらの使用が制限されます。Mn は連続鋳造中に偏析する傾向があり、大きな MnS 介在物を形成して水素誘起割れ (HIC) 耐性を低下させる可能性があります。Cr レベルが高いと、粗い板状の形態を持つ Cr7C3 析出物が形成され、水素コレクターおよび亀裂イニシエーターとして機能します。モリブデンとの合金化により、Mn および Cr 合金化の制限を克服できます。Mo は Mn および Cr よりもはるかに強力な硬化剤であるため、これらの元素の量を減らしてもその効果を簡単に回復できます。

従来、OCTG グレードは炭素マンガン鋼 (強度レベル 55 ksi まで) または Mo を含むグレード (0.4% Mo まで) でした。近年、深井戸掘削や腐食攻撃を引き起こす汚染物質を含む貯留層により、水素脆化や SCC に耐性のある高強度材料に対する強い需要が生じています。高度に焼き入れされたマルテンサイトは、高強度レベルで SSC に最も耐性のある構造であり、0.75% は降伏強度と SSC 耐性の最適な組み合わせを生み出す Mo 濃度です。