I. 석유 및 가스 산업용 파이프의 기본 지식
1. 용어 설명
API: 약어 미국 석유 연구소.
OCTG: 약어 오일 컨트리 관형 제품오일 케이싱 파이프, 오일 튜빙, 드릴 파이프, 드릴 칼라, 드릴 비트, 빨판 막대, 강아지 조인트 등을 포함합니다.
오일 튜브: 튜빙은 석유 추출, 가스 추출, 물 주입 및 산 파쇄를 위해 유정에 사용됩니다.
포장: 벽 붕괴를 방지하기 위해 라이너로 지표면에서 드릴로 뚫은 시추공으로 낮추어지는 튜브입니다.
드릴 파이프: 시추공을 뚫는 데 사용되는 파이프입니다.
라인 파이프: 석유나 가스를 운반하는 데 사용되는 파이프입니다.
커플링: 두 개의 나사산 파이프를 내부 나사산과 연결하는 데 사용되는 실린더.
커플링 재료: 커플링 제조에 사용되는 파이프입니다.
API 스레드: 오일 파이프 둥근 나사, 케이싱 짧은 둥근 나사, 케이싱 긴 둥근 나사, 케이싱 부분 사다리꼴 나사, 라인 파이프 나사 등을 포함하여 API 5B 표준에 지정된 파이프 나사.
프리미엄 연결: 특별한 봉인 속성, 연결 속성 및 기타 속성이 있는 비API 스레드입니다.
실패: 특정 서비스 조건에서 변형, 파손, 표면 손상 및 원래 기능 상실.
주요 실패 형태: 분쇄, 미끄러짐, 파열, 누출, 부식, 접착, 마모 등.
2. 석유관련 규격
API 사양 5B, 17판 – 케이싱, 튜빙 및 라인 파이프 나사산의 나사산 가공, 측정 및 나사산 검사 사양
API 사양 5L, 46판 – 라인파이프 사양
API 사양 5CT, 11판 – 케이싱 및 튜빙 사양
API 사양 5DP, 7판 – 드릴파이프 사양
API 사양 7-1, 2판 – 로터리 드릴 스템 요소 사양
API 사양 7-2, 2판 – 회전식 숄더 나사 연결부의 나사 가공 및 측정 사양
API 사양 11B, 24판 – 빨판 막대, 광택 막대 및 라이너, 커플링, 싱커 바, 광택 막대 클램프, 스터핑 박스 및 펌핑 티 사양
ISO 3183:2019 – 석유 및 천연가스 산업 – 파이프라인 운송 시스템용 강관
ISO 11960:2020 – 석유 및 천연 가스 산업 – 우물용 케이싱 또는 튜브로 사용되는 강철 파이프
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – 석유 및 천연 가스 산업 - 석유 및 가스 생산 시 H2S 함유 환경에 사용되는 재료
II. 오일 튜브
1. 오일튜빙의 분류
오일 튜빙은 논업세티드 오일 튜빙(NU), 외부 업세티드 오일 튜빙(EU), 일체형 조인트(IJ) 오일 튜빙으로 구분됩니다. 뉴 오일 튜빙은 튜빙 끝부분이 보통 두께로 나사산을 직접 돌려 커플링을 가져오는 것을 말합니다. 업셋티드 튜빙은 양쪽 튜브의 끝이 외부적으로 업셋된 다음 나사산을 만들어 결합된다는 의미입니다. 일체형 조인트 튜빙은 튜브의 한쪽 끝이 외부 스레드로 업셋되고 다른 쪽 끝은 내부 스레드로 업셋되어 커플링 없이 직접 연결되는 것을 의미합니다.
2. 오일 튜빙의 기능
① 석유 및 가스 추출: 유정 및 가스정을 뚫고 접합한 후 오일 및 가스를 땅으로 추출하기 위해 튜브를 오일 케이싱에 넣습니다.
② 물 주입: 다운홀 압력이 충분하지 않은 경우 튜브를 통해 우물에 물을 주입합니다.
③ 증기 주입: 두꺼운 오일 고온 회수 시, 증기는 절연된 오일 튜브를 통해 유정에 주입됩니다.
④ 산성화 및 파쇄 : 유정 굴착의 후기 단계 또는 유정 및 가스정의 생산을 개선하기 위해 석유 및 가스층에 산성화 및 파쇄 매체 또는 경화 물질을 투입해야 하며, 매체 및 경화 물질은 오일 튜브를 통해 운반됩니다.
3. 오일 튜빙의 강종
오일 튜빙의 강철 등급은 H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110입니다.
N80은 N80-1과 N80Q로 나누어지며, 둘은 동일한 인장 특성을 가지며, 두 가지 차이점은 전달 상태와 충격 성능 차이, 정규화된 상태에 의한 N80-1 전달 또는 최종 압연 온도가 N80-1보다 높을 때입니다. 공기 냉각 후 임계 온도 Ar3 및 인장 감소는 정규화 대신 열간 압연을 찾는 데 사용할 수 있으며 충격 및 비파괴 테스트가 필요하지 않습니다. N80Q는 템퍼링(담금질 및 템퍼링)되어야 합니다. 열처리, 충격 기능은 API 5CT 규정에 부합해야 하며 비파괴 테스트를 거쳐야 합니다.
L80은 L80-1, L80-9Cr, L80-13Cr로 구분됩니다. 기계적 성질 및 납품 상태는 동일합니다. 용도, 생산난이도, 가격의 차이로 일반형 L80-1, L80-9Cr, L80-13Cr은 내식성이 높은 튜빙으로 생산난이도가 높고 고가이며 부식이 심한 우물에 주로 사용됩니다.
C90과 T95는 1가지와 2가지 유형, 즉 C90-1, C90-2 및 T95-1, T95-2로 구분됩니다.
4. 일반적으로 사용되는 오일 튜빙 강철 등급, 강철 이름 및 납품 상태
J55 (37Mn5) NU 오일 튜빙: 정규화 대신 열간 압연
J55 (37Mn5) EU 오일 튜빙: 전복 후 표준화된 전체 길이
N80-1 (36Mn2V) NU 오일 튜빙: 정규화 대신 열간 압연
N80-1 (36Mn2V) EU 오일 튜빙: 전체 길이는 업세팅 후 정규화됨
N80-Q(30Mn5) 오일 튜브: 30Mn5, 전체 길이 템퍼링
L80-1(30Mn5) 오일 튜브: 30Mn5, 전체 길이 템퍼링
P110(25CrMnMo) 오일 튜브: 25CrMnMo, 전체 길이 템퍼링
J55 (37Mn5) 커플링: 열간 압연 온라인 정규화
N80(28MnTiB) 커플링: 전체 길이 템퍼링
L80-1(28MnTiB) 커플링: 전체 길이 강화
P110(25CrMnMo) 커플링: 전체 길이 템퍼링
III. 케이싱 파이프
1. 케이싱의 분류와 역할
케이싱은 유정과 가스정의 벽을 지지하는 강관입니다. 다양한 굴착 깊이와 지질학적 조건에 따라 각 유정에는 여러 층의 케이싱이 사용됩니다. 시멘트는 케이싱을 우물에 내린 후 접착하는 데 사용되며 오일 파이프 및 드릴 파이프와 달리 재사용이 불가능하고 일회용 소모품에 속합니다. 따라서 케이싱의 소비량은 전체 유정관의 70% 이상을 차지합니다. 케이싱은 용도에 따라 도체 케이싱, 중간 케이싱, 생산 케이싱, 라이너 케이싱으로 구분할 수 있으며 유정에서의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
①도체 케이싱: 일반적으로 API 등급 K55, J55 또는 H40을 사용하는 도체 케이싱은 수원을 안정화하고 일반적으로 약 20인치 또는 16인치 직경의 얕은 대수층을 격리합니다.
②중간 케이싱: 종종 API 등급 K55, N80, L80 또는 P110으로 제작되는 중간 케이싱은 불안정한 구조물과 다양한 압력 구역을 격리하는 데 사용되며 일반적인 직경은 13 3/8인치, 11 3/4인치 또는 9 5/8인치입니다. .
③생산 케이싱: API 등급 J55, N80, L80, P110 또는 Q125와 같은 고급 강철로 제작된 생산 케이싱은 일반적으로 직경이 9 5/8인치, 7인치 또는 5 1/2인치인 생산 압력을 견디도록 설계되었습니다.
④라이너 케이싱: 라이너는 일반적인 직경이 7인치, 5인치 또는 4 1/2인치인 API 등급 L80, N80 또는 P110과 같은 재료를 사용하여 유정을 저장소로 확장합니다.
⑤튜브: 튜브는 API 등급 J55, L80 또는 P110을 사용하여 탄화수소를 표면으로 운반하며 직경 4 1/2인치, 3 1/2인치 또는 2 7/8인치로 제공됩니다.
IV. 드릴 파이프
1. 드릴링 공구용 파이프의 분류 및 기능
드릴 파이프는 사각형 드릴 파이프, 드릴 파이프, 가중 드릴 파이프 및 드릴 도구의 드릴 칼라로 구성됩니다. 드릴 파이프는 지면에서 우물 바닥까지 드릴 비트를 구동하는 코어 드릴링 도구이며, 지면에서 우물 바닥까지의 통로이기도 합니다. 여기에는 세 가지 주요 역할이 있습니다.
① 드릴 비트를 구동하여 드릴에 토크를 전달하는 단계;
② 자신의 무게를 드릴 비트에 의지하여 우물 바닥의 암석 압력을 깨뜨리는 것.
③ 세척액, 즉 드릴링 머드를 고압 머드 펌프를 통해 지반을 통해 운반하기 위해 시추 컬럼이 시추공으로 유입되어 우물 바닥으로 유입되어 암석 잔해물을 씻어 내고 드릴 비트를 냉각시켜 암석 잔해물을 운반합니다. 우물을 뚫는 목적을 달성하기 위해 기둥의 외부 표면과 고리 사이의 우물 벽을 통해 땅으로 돌아갑니다.
인장, 압축, 비틀림, 굽힘 및 기타 응력과 같은 다양한 복잡한 교번 하중을 견디기 위해 드릴링 공정에서 드릴 파이프는 내부 표면도 고압 진흙 정련 및 부식을 겪습니다.
(1) 사각 드릴 파이프: 사각 드릴 파이프에는 사각형 유형과 육각형 유형의 두 가지 종류가 있으며, 중국의 석유 드릴 파이프 각 드릴 기둥 세트는 일반적으로 사각형 유형 드릴 파이프를 사용합니다. 사양은 63.5mm(2-1/2인치), 88.9mm(3-1/2인치), 107.95mm(4-1/4인치), 133.35mm(5-1/4인치), 152.4mm( 6인치) 등이 있습니다. 일반적으로 사용되는 길이는 12~14.5m 입니다.
(2) 드릴 파이프: 드릴 파이프는 우물을 뚫는 주요 도구로, 사각 드릴 파이프의 하단에 연결되며, 굴착 우물이 계속 깊어짐에 따라 드릴 파이프는 드릴 컬럼을 하나씩 길게 만듭니다. 드릴 파이프의 규격은 다음과 같습니다: 60.3mm(2-3/8인치), 73.03mm(2-7/8인치), 88.9mm(3-1/2인치), 114.3mm(4-1/2인치), 127mm(5인치), 139.7mm(5-1/2인치) 등입니다.
(3) 헤비 듀티 드릴 파이프: 가중 드릴 파이프는 드릴 파이프와 드릴 칼라를 연결하는 과도기 도구로, 드릴 파이프의 힘 상태를 개선하고 드릴 비트의 압력을 높일 수 있습니다. Weighted Drill Pipe의 주요 규격은 88.9mm(3-1/2인치)와 127mm(5인치)입니다.
(4) 드릴 칼라: 드릴 칼라는 강성이 높은 특수 두꺼운 벽 파이프인 드릴 파이프의 하부에 연결되어 드릴 비트에 압력을 가하여 암석을 부수고 직선 우물을 드릴 때 안내 역할을 합니다. 드릴 칼라의 일반적인 사양은 158.75mm(6-1/4인치), 177.85mm(7인치), 203.2mm(8인치), 228.6mm(9인치) 등입니다.
V. 라인 파이프
1. 라인파이프의 분류
라인 파이프(Line Pipe)는 석유 및 가스 산업에서 석유, 정제유, 천연가스, 송수관의 이송을 위해 강관(Steel Pipe)이라는 약어로 사용됩니다. 석유 및 가스 수송 파이프라인은 주로 본선 파이프라인, 지선 파이프라인 및 도시 파이프라인 네트워크 파이프라인 ∅406 ~ 1219mm, 벽 두께 10 ~ 25mm, 강철 등급 X42 ~ X80에 대한 일반적인 사양의 세 가지 종류의 본선 파이프라인 전송으로 구분됩니다. ; 지선 파이프라인 및 도시 파이프라인 네트워크 파이프라인은 일반적으로 ∅114 ~ 700mm, 벽 두께 6 ~ 20mm, 강철 등급 X42 ~ X80에 대한 사양입니다. 강종은 X42~X80입니다. 라인파이프는 용접형과 심리스형이 있습니다. Seamless Line Pipe보다 Welded Line Pipe가 더 많이 사용됩니다.
2. 라인파이프 규격
API 사양 5L – 라인 파이프 사양
ISO 3183 - 석유 및 천연가스 산업 - 파이프라인 운송 시스템용 강관
3. PSL1 및 PSL2
PSL은 다음의 약어입니다. 제품 사양 수준. 라인 파이프 제품 사양 수준은 PSL 1과 PSL 2로 나뉘며 품질 수준도 PSL 1과 PSL 2로 나뉜다고 할 수 있습니다. PSL 2는 PSL 1보다 높으며 2가지 사양 수준은 테스트 요구 사항이 다를 뿐만 아니라 그러나 화학적 조성 및 기계적 특성 요구 사항이 다르기 때문에 API 5L 명령에 따라 사양, 강철 등급 및 기타 공통 지표를 지정하는 것 외에도 계약 조건에 제품 사양 수준, 즉 PSL을 표시해야 합니다. 1 또는 PSL 2. 화학적 조성, 인장 특성, 충격력, 비파괴 테스트 및 기타 지표의 PSL 2는 PSL 1보다 엄격합니다.
4. 라인 파이프 강종, 화학 성분 및 기계적 성질
라인 파이프 강종은 낮은 등급부터 높은 등급까지 A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 및 X80으로 구분됩니다. 자세한 화학적 조성 및 기계적 특성은 API 5L 사양, 46판 도서를 참조하세요.
5. 라인파이프 수압시험 및 비파괴검사 요건
라인 파이프는 분기 수압 테스트를 통해 분기해야 하며, 이 표준은 비파괴적인 수압 생성을 허용하지 않으며, 이는 API 표준과 당사 표준의 큰 차이점이기도 합니다. PSL 1은 비파괴 테스트를 요구하지 않으며, PSL 2는 지점별로 비파괴 테스트를 수행해야 합니다.
6. 프리미엄 연결
1. 프리미엄 커넥션 소개
프리미엄 커넥션은 API 스레드와는 다른 특별한 구조를 가진 파이프 스레드입니다. 기존 API 나사형 오일 케이싱은 유정 개발에 널리 사용되지만 일부 유전의 특수 환경에서는 그 단점이 명확하게 나타납니다. API 원형 나사형 파이프 기둥은 밀봉 성능이 더 좋지만 나사산이 지탱하는 인장력입니다. 부분은 파이프 본체 강도의 60% ~ 80%와 동일하므로 깊은 우물 개발에 사용할 수 없습니다. API 편향 사다리꼴 나사형 파이프 기둥은 인장 성능이 API 원형 나사형 연결보다 훨씬 높지만 밀봉 성능은 그리 좋지 않습니다. 기둥의 인장 성능은 API 원형 나사 연결보다 훨씬 높지만 밀봉 성능은 그리 좋지 않으므로 고압 가스정 개발에 사용할 수 없습니다. 또한 나사식 그리스는 온도가 95℃ 이하인 환경에서만 역할을 할 수 있으므로 고온 우물 개발에는 사용할 수 없습니다.
API 원형 스레드 및 부분 사다리꼴 스레드 연결과 비교하여 프리미엄 연결은 다음 측면에서 획기적인 발전을 이루었습니다.
(1) 우수한 밀봉은 탄성 및 금속 밀봉 구조 설계를 통해 조인트 가스 밀봉이 항복 압력 내에서 튜브 본체의 한계에 도달하는 것을 방지합니다.
(2) 오일 케이싱의 특수 버클 연결로 연결되는 연결 강도가 높으며 연결 강도가 튜브 본체의 강도에 도달하거나 초과하여 미끄러짐 문제를 근본적으로 해결합니다.
(3) 재료 선택 및 표면 처리 공정 개선을 통해 기본적으로 버클이 고착되는 문제를 해결했습니다.
(4) 구조 최적화를 통해 접합 응력 분포가 보다 합리적이고 응력 부식에 대한 저항력이 향상됩니다.
(5) 합리적인 디자인의 어깨 구조를 통해 버클의 작동이 더 쉽게 수행됩니다.
현재 석유 및 가스 산업은 파이프 기술의 상당한 발전을 대표하는 100개 이상의 특허받은 프리미엄 연결을 자랑합니다. 이러한 특수 스레드 설계는 탁월한 밀봉 기능, 향상된 연결 강도 및 환경적 스트레스에 대한 향상된 저항성을 제공합니다. 고압, 부식성 환경, 극한 온도와 같은 문제를 해결함으로써 이러한 혁신은 전 세계 유정 운영에서 더 큰 신뢰성과 효율성을 보장합니다. 프리미엄 연결에 대한 지속적인 연구 및 개발은 에너지 부문의 기술 우수성에 대한 지속적인 노력을 반영하여 보다 안전하고 생산적인 시추 작업을 지원하는 중추적인 역할을 강조합니다.
VAM® 연결: 까다로운 환경에서 강력한 성능을 발휘하는 것으로 알려진 VAM® 연결은 고급 금속 간 밀봉 기술과 높은 토크 기능을 갖추고 있어 깊은 우물과 고압 저장소에서 안정적인 작동을 보장합니다.
TenarisHydril 웨지 시리즈: 이 시리즈는 뛰어난 기밀 밀봉과 압축 및 인장력에 대한 저항으로 알려진 Blue®, Dopeless® 및 Wedge 521®과 같은 다양한 연결을 제공하여 작동 안전성과 효율성을 향상시킵니다.
TSH® 블루: Tenaris가 설계한 TSH® Blue 연결은 독점적인 이중 숄더 디자인과 고성능 스레드 프로파일을 활용하여 중요한 드릴링 작업에서 우수한 피로 저항성과 구성 용이성을 제공합니다.
Grant Prideco™ XT® 연결: NOV가 설계한 XT® 연결은 고유한 금속 간 씰과 견고한 나사 형태를 통합하여 우수한 토크 용량과 마모에 대한 저항을 보장함으로써 연결의 작동 수명을 연장합니다.
Hunting Seal-Lock® 연결: 금속 대 금속 씰과 고유한 나사산 프로필을 특징으로 하는 Hunting의 Seal-Lock® 연결은 육상 및 해상 시추 작업 모두에서 탁월한 압력 저항과 신뢰성으로 유명합니다.
결론
결론적으로, 석유 및 가스 산업에 중요한 파이프의 복잡한 네트워크에는 엄격한 환경과 복잡한 운영 요구 사항을 견딜 수 있도록 설계된 다양한 특수 장비가 포함됩니다. 유정 벽을 지지하고 보호하는 기초 케이싱 파이프부터 추출 및 주입 공정에 사용되는 다용도 튜브에 이르기까지 각 파이프 유형은 탄화수소 탐사, 생산 및 운송에 있어 고유한 목적을 제공합니다. API 사양과 같은 표준은 이러한 파이프 전반에 걸쳐 균일성과 품질을 보장하는 동시에 프리미엄 연결과 같은 혁신은 까다로운 조건에서 성능을 향상시킵니다. 기술이 발전함에 따라 이러한 중요한 구성 요소는 계속해서 발전하여 글로벌 에너지 운영의 효율성과 신뢰성을 높이고 있습니다. 이러한 파이프와 해당 사양을 이해하면 현대 에너지 부문의 인프라에서 없어서는 안 될 역할을 강조하게 됩니다.
