Wpisy

Badanie kluczowej roli rur stalowych w poszukiwaniach ropy i gazu

/w /Autor

Wstęp

Rury stalowe są kluczowe w przemyśle naftowym i gazowym, oferując niezrównaną trwałość i niezawodność w ekstremalnych warunkach. Niezbędne do eksploracji i transportu, te rury wytrzymują wysokie ciśnienie, środowiska korozyjne i trudne temperatury. Ta strona bada krytyczne funkcje rur stalowych w eksploracji ropy naftowej i gazu, szczegółowo opisując ich znaczenie w wierceniu, infrastrukturze i bezpieczeństwie. Dowiedz się, w jaki sposób wybór odpowiednich rur stalowych może zwiększyć wydajność operacyjną i obniżyć koszty w tej wymagającej branży.

I. Podstawowa wiedza o rurach stalowych dla przemysłu naftowego i gazowego

1. Wyjaśnienie terminologii

API: Skrót od Amerykański Instytut Paliw.
OKTG: Skrót od Towary rurowe z krajów naftowych, w tym rura osłonowa oleju, rura olejowa, rura wiertnicza, kołnierz wiertniczy, wiertła, pręt ssący, złącza Pup itp.
Węże olejowe: Rury stosuje się w odwiertach naftowych do wydobycia ropy naftowej, wydobywania gazu, wtryskiwania wody i szczelinowania kwasem.
Obudowa: Rura opuszczana z powierzchni ziemi do wywierconego otworu wiertniczego, pełniąca funkcję wykładziny zapobiegającej zawaleniu się ściany.
Rura wiertnicza: Rura używana do wiercenia otworów wiertniczych.
Rura przewodowa: Rura używana do transportu ropy lub gazu.
Złącza: Cylindry służące do łączenia dwóch rur gwintowanych z gwintem wewnętrznym.
Materiał złącza: Rura używana do produkcji złączek.
Wątki API: Gwinty rurowe określone w normie API 5B, w tym gwinty okrągłe rur naftowych, krótkie gwinty okrągłe obudowy, długie gwinty okrągłe obudowy, częściowe gwinty trapezowe obudowy, gwinty rur przewodowych itp.
Połączenie premium: Gwinty inne niż API, o wyjątkowych właściwościach uszczelniających, właściwościach połączeniowych i innych właściwościach.
Awarie: deformację, pęknięcie, uszkodzenie powierzchni i utratę pierwotnej funkcji w określonych warunkach użytkowania.
Podstawowe formy awarii: zgniecenie, poślizg, pęknięcie, przeciek, korozja, sklejenie, zużycie itp.

2. Normy związane z ropą naftową

Specyfikacja API 5B, wydanie 17 – Specyfikacja gwintowania, sprawdzania i kontroli gwintów osłon, rurek i rur przewodowych
Specyfikacja API 5L, wydanie 46 – Specyfikacja rury przewodowej
Specyfikacja API 5CT, wydanie 11 – Specyfikacja obudowy i rurek
Specyfikacja API 5DP, wydanie 7 – Specyfikacja rury wiertniczej
Specyfikacja API 7-1, wydanie 2 – Specyfikacja elementów trzonu wiertła obrotowego
Specyfikacja API 7-2, wydanie 2 – Specyfikacja gwintowania i sprawdzania połączeń gwintowych z kołnierzem obrotowym
Specyfikacja API 11B, wydanie 24 – Specyfikacja prętów ssących, polerowanych prętów i wykładzin, złączy, prętów ciężarkowych, polerowanych zacisków prętów, dławnic i trójników pompujących
ISO 3183:2019 – Przemysł naftowy i gazowniczy – Rury stalowe do rurociągowych systemów transportowych
ISO 11960:2020 – Przemysł naftowy i gazowniczy – Rury stalowe do użytku jako osłony lub przewody rurowe do studni
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – Przemysł naftowy i gazowy – Materiały do stosowania w środowiskach zawierających H2S w produkcji ropy i gazu

II. Wąż olejowy

1. Klasyfikacja przewodów olejowych

Rury olejowe dzielą się na rury olejowe bez spęczania (NU), rury olejowe zewnętrznie spęczane (EU) i rury olejowe ze zintegrowanym łączeniem (IJ). Rury olejowe NU oznaczają, że koniec rury ma średnią grubość, bezpośrednio obraca gwint i łączy złączki. Rury ze spęczaniem oznaczają, że końce obu rur są zewnętrznie spęczane, a następnie gwintowane i łączone. Rury ze zintegrowanym łączeniem oznaczają, że jeden koniec rury jest spęczany z gwintami zewnętrznymi, a drugi jest spęczany z gwintami wewnętrznymi połączonymi bezpośrednio bez złączek.

2. Funkcja przewodu olejowego

① Wydobycie ropy i gazu: po wywierceniu i zacementowaniu odwiertów naftowych i gazowych, rurę umieszcza się w obudowie naftowej w celu wydobycia ropy i gazu na ziemię.
② Wtrysk wody: gdy ciśnienie w odwiercie jest niewystarczające, wstrzyknij wodę do studni przez rurkę.
③ Wtrysk pary: W przypadku wydobycia gorącej, gęstej ropy, para jest wprowadzana do odwiertu za pomocą izolowanych rur olejowych.
④ Zakwaszanie i szczelinowanie: Na późnym etapie wiercenia otworów lub w celu zwiększenia wydobycia ropy naftowej i gazu konieczne jest wprowadzenie środka zakwaszającego i szczelinującego lub materiału utwardzającego do warstwy ropy naftowej i gazu, a następnie środek ten i materiał utwardzający są transportowane przez rurę naftową.

3. Gatunek stali rur olejowych

Gatunki stali rur olejowych to H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 dzieli się na N80-1 i N80Q, oba mają takie same właściwości rozciągania; dwiema różnicami są stan dostawy i różnice w odporności na uderzenia, N80-1 dostawa w stanie znormalizowanym lub gdy końcowa temperatura walcowania jest wyższa od temperatury krytycznej Ar3 i redukcja naprężenia po schłodzeniu na powietrzu i może być wykorzystana do znalezienia walcowania na gorąco zamiast znormalizowanego, nie są wymagane badania udarności i nieniszczące; N80Q musi być odpuszczony (hartowany i odpuszczany) Obróbka cieplna, funkcja udarności powinna być zgodna z postanowieniami API 5CT i powinna być poddana badaniom nieniszczącym.
L80 dzieli się na L80-1, L80-9Cr i L80-13Cr. Ich właściwości mechaniczne i status dostawy są takie same. Różnice w zastosowaniu, trudności produkcyjne i cenie: L80-1 jest dla typu ogólnego, L80-9Cr i L80-13Cr to rury o wysokiej odporności na korozję, trudności produkcyjne, są drogie i zwykle stosowane w studniach silnie korozyjnych.
C90 i T95 dzielą się na 1 i 2 typy, a mianowicie C90-1, C90-2 i T95-1, T95-2.

4. Powszechnie używany gatunek stali, nazwa stali i status dostawy

Węże olejowe J55 (37Mn5) NU: walcowane na gorąco zamiast normalizowanego
J55 (37Mn5) Wąż olejowy UE: Pełnej długości Znormalizowany po spęczeniu
N80-1 (36Mn2V) Węże olejowe NU: walcowane na gorąco zamiast normalizowanego
N80-1 (36Mn2V) Węże olejowe UE: Pełnej długości Znormalizowane po spęczeniu
Wąż olejowy N80-Q (30Mn5): 30Mn5, hartowany na całej długości
Wąż olejowy L80-1 (30Mn5): 30Mn5, hartowany na całej długości
Węże olejowe P110 (25CrMnMo): 25CrMnMo, odpuszczane na całej długości
Złącze J55 (37Mn5): walcowane na gorąco, normalizowane na linii
Sprzęgło N80 (28MnTiB): Hartowane na całej długości
Sprzęgło L80-1 (28MnTiB): hartowane na całej długości
Sprzęgło P110 (25CrMnMo): Hartowane na całej długości

III. Rura osłonowa

1. Klasyfikacja i rola osłonki

Obudowa to stalowa rura podtrzymująca ścianę szybów naftowych i gazowych. W każdym odwiercie stosuje się kilka warstw obudowy, w zależności od głębokości wiercenia i warunków geologicznych. Cement służy do cementowania obudowy po jej opuszczeniu do odwiertu i w przeciwieństwie do rur naftowych i rur wiertniczych nie nadaje się do ponownego wykorzystania i należy do materiałów jednorazowego użytku. Dlatego zużycie osłon stanowi ponad 70 procent wszystkich rur do odwiertów naftowych. Obudowę można podzielić na obudowę przewodnika, obudowę pośrednią, obudowę produkcyjną i obudowę wykładzinową w zależności od jej przeznaczenia, a ich budowę w szybach naftowych pokazano na rysunku 1.

①Obudowa przewodu: Obudowa przewodnika, zwykle wykorzystująca gatunki API K55, J55 lub H40, stabilizuje głowicę odwiertu i izoluje płytkie warstwy wodonośne o średnicach zwykle około 20 cali lub 16 cali.

②Obudowa pośrednia: Osłona pośrednia, często wykonana z gatunków API K55, N80, L80 lub P110, służy do izolowania niestabilnych formacji i stref o zmiennym ciśnieniu, o typowych średnicach 13 3/8 cala, 11 3/4 cala lub 9 5/8 cala .

③Obudowa produkcyjna: Obudowa produkcyjna, wykonana ze stali wysokiej jakości, takiej jak gatunki API J55, N80, L80, P110 lub Q125, została zaprojektowana tak, aby wytrzymać ciśnienia produkcyjne, zwykle o średnicach 9 5/8 cala, 7 cali lub 5 1/2 cala.

④Obudowa wkładki: Rury wykładane są materiałami o klasie API L80, N80 lub P110, które przedłużają otwór wiertniczy do złoża, a ich typowe średnice wynoszą 7, 5 lub 4 1/2 cala.

⑤Rury: Rury transportują węglowodory na powierzchnię przy użyciu klas API J55, L80 lub P110 i są dostępne w średnicach 4 1/2 cala, 3 1/2 cala lub 2 7/8 cala.

IV. Rura wiertnicza

1. Klasyfikacja i funkcja rur do narzędzi wiertniczych

Rura wiertnicza kwadratowa, rura wiertnicza, obciążona rura wiertnicza i kołnierz wiertniczy w narzędziach wiertniczych tworzą rurę wiertniczą. Rura wiertnicza jest rdzeniowym narzędziem wiertniczym, które napędza wiertło z ziemi do dna odwiertu, a także jest kanałem od ziemi do dna odwiertu. Ma trzy główne role:

① Aby przenieść moment obrotowy w celu napędzania wiertła do wiercenia;

② Poleganie na ciężarze wiertła w celu przełamania nacisku skały na dnie odwiertu;

③ Do transportu płynu płuczącego, czyli płuczki wiertniczej przez ziemię za pomocą wysokociśnieniowych pomp płuczkowych, kolumna wiertnicza do odwiertu wpływa na dno studni w celu wypłukania gruzu skalnego i ochłodzenia wiertła oraz przeniesienia gruzu skalnego przez zewnętrzną powierzchnię kolumny i ścianę studni między pierścieniem, aby powrócić do ziemi, aby osiągnąć cel wiercenia studni.

Rura wiertnicza jest używana w procesie wiercenia, aby wytrzymać różnorodne złożone obciążenia przemienne, takie jak rozciąganie, ściskanie, skręcanie, zginanie i inne naprężenia. Powierzchnia wewnętrzna jest również narażona na szorowanie i korozję płuczki wiertniczej pod wysokim ciśnieniem.
(1) Kwadratowa rura wiertnicza: Rury wiertnicze kwadratowe występują w dwóch typach: czworokątne i sześciokątne. W chińskich rurach wiertniczych do ropy naftowej każdy zestaw kolumn wiertniczych zwykle wykorzystuje rurę wiertniczą typu czworokątnego. Jej specyfikacje to 63,5 mm (2-1/2 cala), 88,9 mm (3-1/2 cala), 107,95 mm (4-1/4 cala), 133,35 mm (5-1/4 cala), 152,4 mm (6 cali) itd. Używana długość wynosi zwykle 1214,5 m.
(2) Rura wiertnicza: Rura wiertnicza jest podstawowym narzędziem do wiercenia studni, podłączona do dolnego końca kwadratowej rury wiertniczej, a w miarę pogłębiania się studni wiertniczej rura wiertnicza wydłuża kolumnę wiertniczą jedna po drugiej. Specyfikacje rury wiertniczej to: 60,3 mm (2-3/8 cala), 73,03 mm (2-7/8 cala), 88,9 mm (3-1/2 cala), 114,3 mm (4-1/2 cala), 127 mm (5 cali), 139,7 mm (5-1/2 cala) itd.
(3) Rura wiertnicza o dużej wytrzymałości: Obciążona rura wiertnicza to narzędzie przejściowe łączące rurę wiertniczą z kołnierzem wiertniczym, które może poprawić stan siły rury wiertniczej i zwiększyć nacisk na wiertło. Główne specyfikacje ważonej rury wiertniczej to 88,9 mm (3-1/2 cala) i 127 mm (5 cali).
(4) Kołnierz wiertniczy: Kołnierz wiertniczy jest połączony z dolną częścią rury wiertniczej, która jest specjalną rurą o grubych ściankach i dużej sztywności. Wywiera nacisk na wiertło, aby rozbić skałę i odgrywa rolę prowadzącą podczas wiercenia prostego odwiertu. Typowe specyfikacje kołnierzy wiertniczych to 158,75 mm (6-1/4 cala), 177,85 mm (7 cali), 203,2 mm (8 cali), 228,6 mm (9 cali) itd.

V. Rura przewodowa

1. Klasyfikacja rur przewodowych

Rury przewodowe są używane w przemyśle naftowym i gazowym do przesyłu ropy naftowej, rafinowanej ropy naftowej, gazu ziemnego i wody, w skrócie rury stalowe. Rury przesyłowe ropy naftowej i gazu dzielą się na główne, odgałęzione i miejskie sieci rurociągów. Trzy rodzaje przesyłu rurociągów głównych mają typowe specyfikacje ∅406 ~ 1219 mm, grubość ścianki 10 ~ 25 mm, gatunek stali X42 ~ X80; rurociągi odgałęzione i miejskie sieci rurociągów mają zwykle specyfikacje dla ∅114 ~ 700 mm, grubość ścianki 6 ~ 20 mm, gatunek stali dla X42 ~ X80. Gatunek stali to X42～X80. Rury przewodowe są dostępne w typach spawanych i bezszwowych. Spawane rury przewodowe są używane częściej niż rury przewodowe bezszwowe.

2. Standard rury przewodowej

API Spec 5L – Specyfikacja rury przewodowej
ISO 3183 – Przemysł naftowy i gazowy – Rury stalowe do rurociągowych systemów transportowych

3. PSL1 i PSL2

PSL to skrót od poziom specyfikacji produktu. Poziom specyfikacji produktu rury przewodowej jest podzielony na PSL 1 i PSL 2, a poziom jakości jest podzielony na PSL 1 i PSL 2. PSL 2 jest wyższy niż PSL 1; dwa poziomy specyfikacji mają nie tylko różne wymagania testowe, ale także wymagania dotyczące składu chemicznego i właściwości mechanicznych są różne, więc zgodnie z zamówieniem API 5L warunki umowy, oprócz określenia specyfikacji, gatunku stali i innych wspólnych wskaźników, ale także muszą wskazywać poziom specyfikacji produktu, czyli PSL 1 lub PSL 2. PSL 2 w składzie chemicznym, właściwościach rozciągających, sile uderzenia, badaniach nieniszczących i innych wskaźnikach jest bardziej rygorystyczny niż PSL 1.

4. Gatunek stali rur przewodowych, skład chemiczny i właściwości mechaniczne

Gatunki stali do rur przewodowych od niskich do wysokich są podzielone na A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 i X80. Aby uzyskać szczegółowe informacje na temat składu chemicznego i właściwości mechanicznych, zapoznaj się ze specyfikacją API 5L, 46. wydanie książki.

5. Wymagania dotyczące próby hydrostatycznej rur przewodowych i badań nieniszczących

Rurociągi powinny być poddawane testowi hydraulicznemu gałąź po gałęzi, a norma nie zezwala na nieniszczące generowanie ciśnienia hydraulicznego, co również stanowi dużą różnicę między normą API a naszymi normami. PSL 1 nie wymaga nieniszczącego testowania; PSL 2 powinno być nieniszczącym testowaniem gałąź po gałęzi.

VI. Połączenia premium

1. Wprowadzenie Połączeń Premium

Premium Connection to gwint rurowy o unikalnej strukturze, która różni się od gwintu API. Chociaż istniejąca obudowa olejowa z gwintem API jest szeroko stosowana w eksploatacji odwiertów naftowych, jej wady są wyraźnie widoczne w unikalnym środowisku niektórych pól naftowych: okrągła kolumna rurowa z gwintem API, chociaż jej właściwości uszczelniające są lepsze, siła rozciągająca przenoszona przez część gwintowaną jest równa tylko 60% do 80% wytrzymałości korpusu rury, a zatem nie może być stosowana w eksploatacji głębokich odwiertów; trapezoidalna kolumna rurowa z gwintem API, chociaż jej właściwości rozciągające są znacznie wyższe niż w przypadku okrągłego połączenia gwintowanego API, jej właściwości uszczelniające nie są tak dobre. Chociaż właściwości rozciągające kolumny są znacznie wyższe niż w przypadku okrągłego połączenia gwintowanego API, jej właściwości uszczelniające nie są zbyt dobre, więc nie może być stosowana w eksploatacji odwiertów gazowych wysokociśnieniowych; Ponadto smar do gwintów może spełniać swoją funkcję wyłącznie w środowisku o temperaturze poniżej 95℃, dlatego nie można go stosować przy eksploatacji odwiertów o wysokiej temperaturze.

W porównaniu z gwintem okrągłym API i połączeniem z gwintem częściowym trapezowym, połączenie premium poczyniło przełomowy postęp w następujących aspektach:

(1) Dobre uszczelnienie, dzięki elastyczności i metalowej konstrukcji uszczelniającej, sprawia, że uszczelnienie gazowe złącza jest odporne na osiągnięcie granicy korpusu rury w zakresie ciśnienia plastyczności;

(2) Wysoka wytrzymałość połączenia, połączenie ze specjalnym złączem klamrowym obudowy olejowej, jego siła połączenia osiąga lub przekracza wytrzymałość korpusu rurki, aby zasadniczo rozwiązać problem poślizgu;

(3) Dzięki doborowi materiału i ulepszeniu procesu obróbki powierzchni zasadniczo rozwiązano problem zatykania się klamry;

(4) Poprzez optymalizację konstrukcji, tak aby rozkład naprężeń w połączeniu był bardziej rozsądny i sprzyjał odporności na korozję naprężeniową;

(5) Poprzez konstrukcję barku o rozsądnej konstrukcji, tak aby obsługa klamry była bardziej dostępna.

Branża naftowa i gazowa może pochwalić się ponad 100 opatentowanymi połączeniami premium, co stanowi znaczący postęp w technologii rur. Te specjalistyczne konstrukcje gwintów oferują doskonałe właściwości uszczelniające, zwiększoną wytrzymałość połączenia i zwiększoną odporność na naprężenia środowiskowe. Rozwiązując takie wyzwania, jak wysokie ciśnienie, środowiska korozyjne i ekstremalne temperatury, te innowacje zapewniają doskonałą niezawodność i wydajność w operacjach przyjaznych dla ropy na całym świecie. Ciągłe badania i rozwój połączeń premium podkreślają ich kluczową rolę we wspieraniu bezpieczniejszych i bardziej produktywnych praktyk wiertniczych, odzwierciedlając stałe zaangażowanie w doskonałość technologiczną w sektorze energetycznym.

Połączenie VAM®: Znane ze swojej solidnej wydajności w trudnych warunkach, połączenia VAM® charakteryzują się zaawansowaną technologią uszczelniania metal-metal i wysokim momentem obrotowym, zapewniając niezawodne działanie w głębokich studniach i zbiornikach wysokociśnieniowych.

Seria klinów TenarisHydril: Seria ta oferuje szeroką gamę połączeń, takich jak Blue®, Dopeless® i Wedge 521®, znanych z wyjątkowej gazoszczelności i odporności na siły ściskające i rozciągające, co zwiększa bezpieczeństwo operacyjne i wydajność.

Niebieski TSH®: Zaprojektowane przez Tenaris, połączenia TSH® Blue wykorzystują opatentowaną konstrukcję z podwójnym kołnierzem i wysokowydajny profil gwintu, zapewniając doskonałą odporność na zmęczenie i łatwość montażu w krytycznych zastosowaniach wiertniczych.

Połączenie Grant Prideco™ XT®: Połączenia XT® opracowane przez NOV charakteryzują się unikalnym uszczelnieniem metal-metal i solidnym gwintem, co gwarantuje doskonałą wytrzymałość na moment obrotowy i odporność na zatarcia, wydłużając tym samym żywotność połączenia.

Połączenie Hunting Seal-Lock®: Wyposażone w uszczelnienie metal-metal i unikalny profil gwintu, połączenie Seal-Lock® firmy Hunting słynie z doskonałej odporności na ciśnienie i niezawodności zarówno w operacjach wiertniczych na lądzie, jak i na morzu.

Wniosek

Podsumowując, skomplikowana sieć stalowych rur, które są kluczowe dla przemysłu naftowego i gazowego, obejmuje szeroką gamę specjalistycznego sprzętu zaprojektowanego tak, aby wytrzymać trudne warunki i złożone wymagania operacyjne. Od rur obudowy fundamentowej, które podtrzymują i chronią zdrowe ściany, po wszechstronne rury stosowane w procesach ekstrakcji i wtrysku, każdy rodzaj rury służy odrębnemu celowi w eksploracji, produkcji i transporcie węglowodorów. Normy, takie jak specyfikacje API, zapewniają jednolitość i jakość tych rur, podczas gdy innowacje, takie jak połączenia premium, zwiększają wydajność w trudnych warunkach. Wraz z rozwojem technologii te krytyczne komponenty rozwijają się, zwiększając wydajność i niezawodność w globalnych operacjach energetycznych. Zrozumienie tych rur i ich specyfikacji podkreśla ich niezastąpioną rolę w infrastrukturze nowoczesnego sektora energetycznego.

Specyfikacje i zastosowania rur naftowych API 5CT ze stalami J55 K55 N80 L80 C90 P110

Specyfikacje i zastosowania rur olejowych API 5CT

/w /Autor

W przemyśle naftowym i gazowym rury olejowe API 5CT odgrywają kluczową rolę w procesie produkcji, transportując ropę i gaz ze złoża na powierzchnię. Rury muszą wytrzymać ekstremalne warunki w otworze wiertniczym, w tym wysokie ciśnienie, temperaturę i środowiska korozyjne, co sprawia, że wybór materiałów i specyfikacji ma kluczowe znaczenie dla powodzenia każdej operacji. API 5CT to globalnie uznawany standard dla rur olejowych, zawierający wytyczne dotyczące wymiarów, materiałów i charakterystyk wydajności.

W tym blogu omówimy najważniejsze specyfikacje, klasyfikacje i zastosowania rur naftowych API 5CT, kładąc nacisk na dostarczenie cennych informacji inżynierom i operatorom, którzy muszą podejmować świadome decyzje dotyczące eksploatacji odwiertów.

1. Wprowadzenie do rur olejowych API 5CT

API5CT to specyfikacja Amerykańskiego Instytutu Naftowego dotycząca obudów i rur stosowanych w produkcji ropy naftowej i gazu. Definiuje ona wymagania techniczne dla bezszwowych i spawanych rur stalowych, zapewniając jakość i niezawodność zarówno w zastosowaniach lądowych, jak i morskich. Rury są zaprojektowane tak, aby pasowały do obudowy otworu wiertniczego, umożliwiając bezpieczne wydobywanie węglowodorów przy jednoczesnym zachowaniu integralności odwiertu.

API 5CT określa różne gatunki stali, wymiary i połączenia gwintowe, aby dopasować je do różnych warunków odwiertu. Rury muszą być w stanie wytrzymać różne obciążenia mechaniczne, korozję chemiczną i wahania temperatury występujące podczas produkcji.

2. Kluczowe specyfikacje rur olejowych API 5CT

Rury API 5CT są klasyfikowane według szeregu specyfikacji, które mają zapewnić, że wytrzymają warunki, na jakie będą narażone w trakcie produkcji.

2.1. Gatunki stali

Skład materiałowy rur API 5CT jest klasyfikowany do kilku gatunków stali, z których każdy jest przeznaczony do określonych wymagań operacyjnych. Gatunki te są grupowane na podstawie ich granicy plastyczności i składu chemicznego.

  • H40, J55 i K55:Te stale niższej jakości są zwykle stosowane w płytkich odwiertach, gdzie ciśnienie i obciążenia mechaniczne są umiarkowane.
  • N80 i L80:Gatunki średniej wytrzymałości stosowane w głębszych odwiertach, w warunkach wyższego ciśnienia i temperatury.
  • P110 i Q125:Wysokowytrzymałe gatunki rur przeznaczone do wyjątkowo głębokich odwiertów wysokociśnieniowych, w tym do odwiertów o wysokiej temperaturze lub wysokim stężeniu CO2 i H2S.

2.2. Wymiary

Norma API 5CT definiuje wymiary rur na podstawie następujących czynników:

  • Średnica zewnętrzna (OD):Zakres od 1,050 cala do 4,500 cala.
  • Grubość ściany:Grubość zmienia się w zależności od gatunku stali i wymagań ciśnieniowych odwiertu.
  • Długość:Rury API 5CT są dostępne w standardowych długościach, klasyfikowanych jako zakres 1 (16–25 stóp), zakres 2 (25–34 stóp) i zakres 3 (34–48 stóp), co pozwala operatorom na wybór odpowiedniej długości do projektu ich odwiertu.

2.3. Typy gwintów

Rury są łączone za pomocą gwintów, aby zapewnić szczelne i bezpieczne połączenie. API 5CT określa kilka typów gwintów dla różnych zastosowań:

  • NU (bez rozstroju): Ten typ gwintu jest przeznaczony do łatwego podłączania i odłączania, dzięki czemu nadaje się do środowisk, w których wymagana jest częsta konserwacja lub zmiany. Gwinty NU nie mają barku, co umożliwia proste połączenie.
  • UE (zewnętrzne zdenerwowanie): Ten typ gwintu charakteryzuje się spęczeniem na średnicy zewnętrznej, co zapewnia zwiększoną wytrzymałość i czyni go odpowiednim do zastosowań o wyższym ciśnieniu. Połączenie EU jest często stosowane w głębokich studniach, gdzie wymagana jest dodatkowa nośność.
  • IJ (Staw integralny): Jest to rodzaj połączenia, w którym gwint jest częścią korpusu rury, zapewniając mocne i ciągłe połączenie. Konstrukcja IJ minimalizuje ryzyko przecieków i awarii mechanicznych, co czyni ją idealną do zastosowań krytycznych.
  • Połączenia Premium: Zaprojektowane do bardziej ekstremalnych środowisk, te połączenia zapewniają zwiększoną odporność na moment obrotowy, naprężenie i ciśnienie, jednocześnie minimalizując ryzyko wycieku. Niektóre godne uwagi typy połączeń premium obejmują:
    • VAM TOP:VAM TOP, znany ze swoich wysokich możliwości wydajnościowych, nadaje się do zastosowań na głębokich wodach i w warunkach wysokiego ciśnienia.
    • NOWY VAM:Kolejny postęp w technologii połączeń, zapewniający zwiększoną odporność na zmęczenie i wyższy moment obrotowy.
    • PH-6:Wykazuje doskonałą wytrzymałość mechaniczną i odporność na ekstremalne warunki, dzięki czemu nadaje się do wielu wymagających zastosowań.
    • Hydrol:Znane ze swoich wyjątkowych właściwości uszczelniających i nośności, często stosowane w środowiskach o wysokim ciśnieniu i korozyjnym.

Różne rodzaje gwintów zapewniają, że rury API 5CT można skutecznie dopasować do konkretnych warunków panujących w odwiercie, zwiększając bezpieczeństwo i wydajność przez cały okres eksploatacji odwiertu.

2.4. Odporność na korozję

Rury do przesyłu ropy naftowej API 5CT muszą być odporne na korozję powodowaną przez trudne warunki chemiczne, które zwykle występują w instalacjach wiertniczych, w tym CO2, H2S i słoną wodę.

Dodatkowo rurki wykonane z stopy odporne na korozję (CRA), takie jak stal nierdzewna lub stopy na bazie niklu, są stosowane w odwiertach o silnie korozyjnym środowisku.

3. Zastosowania rurek olejowych API 5CT

Rury naftowe API 5CT są uniwersalne i mogą być stosowane na różnych etapach procesu wydobycia ropy naftowej i gazu, zarówno na polach lądowych, jak i morskich.

3.1. Węże produkcyjne

Podstawowym zastosowaniem rurki olejowej API 5CT jest służenie jako rurka produkcyjna. Jest ona umieszczana wewnątrz obudowy odwiertu i odpowiada za transport ropy naftowej lub gazu ze złoża na powierzchnię. Gatunki i rozmiary rurek są dobierane na podstawie głębokości odwiertu, ciśnienia i temperatury, aby zapewnić bezpieczną i wydajną ekstrakcję węglowodorów.

3.2. Studnie wtryskowe

Rury API 5CT są również stosowane w studnie wtryskowe, gdzie płyny takie jak woda, para lub chemikalia są wtryskiwane do zbiornika w celu zwiększenia wydobycia ropy lub kontrolowania ciśnienia. Rury muszą być odporne zarówno na ciśnienie wewnętrzne, jak i siły zewnętrzne, a także korozję spowodowaną wstrzykiwanymi substancjami.

3.3. Systemy podnośników gazowych

W niektórych odwiertach naturalne ciśnienie złoża jest niewystarczające, aby wydobyć węglowodory na powierzchnię. W takich przypadkach stosuje się rury API 5CT systemy podnośników gazowych, w którym gaz jest wtryskiwany wzdłuż rurociągu w celu zmniejszenia ciężaru kolumny cieczy, co wspomaga przepływ ropy lub gazu na powierzchnię.

3.4. Konserwacja studni

Podczas konserwacji lub remontów odwiertu, rurki API 5CT mogą być używane do cyrkulacji płynów i chemikaliów w celu czyszczenia odwiertu lub zarządzania ciśnieniem. Rurki muszą być wystarczająco wytrzymałe, aby wytrzymać naprężenia mechaniczne podczas prac konserwacyjnych.

4. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze rurki olejowej API 5CT

Wybór właściwej rury API 5CT do konkretnego odwiertu ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji produkcji i zapewnienia długoterminowej niezawodności. Poniżej przedstawiono niektóre z kluczowych czynników, które powinni wziąć pod uwagę inżynierowie i operatorzy:

4.1. Głębokość i ciśnienie odwiertu

Rury muszą być w stanie wytrzymać ciśnienie w otworze wiertniczym wywierane zarówno przez płyny złożowe, jak i nadkład. W przypadku głębokich odwiertów, aby poradzić sobie z ekstremalnymi ciśnieniami, konieczna jest stal wyższej klasy (taka jak P110 lub Q125).

4.2. Środowisko korozyjne

W przypadku odwiertów o wysokim stężeniu CO2, H2S lub wody słonej, aby zapobiec uszkodzeniom i zapewnić integralność rur przez długi czas, konieczne jest stosowanie rur odpornych na korozję (np. ze stali nierdzewnej L80 lub stopów stali nierdzewnej).

4.3. Temperatura

W środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak głębokie odwierty geotermalne, rury muszą być odporne na rozszerzalność cieplną i naprężenia mechaniczne. Stale wyższej jakości są projektowane tak, aby zachować integralność strukturalną nawet w podwyższonych temperaturach.

4.4. Rozważania nad kosztami

Chociaż stale wysokiej jakości i stopy odporne na korozję oferują lepszą wydajność, są droższe. Operatorzy muszą zrównoważyć koszty z długoterminowymi korzyściami z wyboru materiałów wyższej jakości, szczególnie w trudnych warunkach odwiertu.

4.5. Rodzaj połączenia

Rodzaj gwintu użytego w rurze wpływa na jej zdolność do wytrzymywania sił występujących w odwiercie. Połączenia premium są zalecane w przypadku odwiertów o wysokich wymaganiach dotyczących momentu obrotowego, naprężenia lub ciśnienia, podczas gdy standardowe gwinty okrągłe lub podporowe mogą być wystarczające w przypadku płytszych odwiertów.

5. API 5CT kontra API 5L: jaka jest różnica?

Podczas gdy oba API5CT I API 5L rury osłonowe stosowane w przemyśle naftowym i gazowym, służą różnym celom. API 5L koncentruje się na rurach liniowych używanych do transportu węglowodorów na duże odległości, zazwyczaj z miejsca produkcji do rafinerii lub punktów dystrybucji. API 5CT z kolei jest specyficzne dla obudowy i rur stosowanych w samym odwiercie, gdzie warunki są znacznie bardziej wymagające pod względem ciśnienia, temperatury i odporności na korozję.

6. Wnioski

Rury API 5CT są niezbędne do bezpiecznej i wydajnej produkcji ropy naftowej i gazu. Przestrzegając rygorystycznych norm materiałowych, wymiarowych i wydajnościowych, API 5CT zapewnia, że rury wytrzymają trudne warunki w otworach wiertniczych spotykane zarówno w płytkich, jak i głębokich odwiertach. Od różnych gatunków stali po opcje odporności na korozję, rury API 5CT zapewniają operatorom elastyczność w wyborze odpowiednich specyfikacji dla ich unikalnych środowisk odwiertu.

Wybór odpowiedniej rury API 5CT w oparciu o warunki odwiertu, głębokość i środowiska korozyjne zwiększy trwałość odwiertu i zminimalizuje koszty konserwacji i napraw w czasie. Zrozumienie specyfikacji i zastosowań rur API 5CT jest kluczowe dla inżynierów i operatorów, aby zapewnić sukces i bezpieczeństwo operacji wiertniczych.

Standardowa bezszwowa stalowa rura osłonowa API 5CT do odwiertów naftowych do wierceń naftowych

Rura osłonowa API 5CT do usług wiertniczych

/w /Autor

W poszukiwaniach ropy naftowej i gazu jednym z najważniejszych zadań jest zapewnienie integralności strukturalnej otworu wiertniczego. Rury osłonowe API 5CT odgrywają centralną rolę w tym procesie, zapewniając wsparcie strukturalne i zapobiegając zawaleniu się otworu wiertniczego, izolując różne warstwy podziemnych formacji i chroniąc otwór przed zanieczyszczeniem zewnętrznym. Rury te są projektowane i produkowane tak, aby spełniać rygorystyczne wymagania usług wiertniczych, gdzie powszechne są trudne warunki i ekstremalne ciśnienia.

Ten wpis na blogu zawiera kompleksowy przewodnik po rurach osłonowych API 5CT, obejmujący ich konstrukcję, korzyści, zastosowania, klasy i kluczowe kwestie przy wyborze właściwej rury osłonowej do usług wiertniczych. Będzie on szczególnie cenny dla profesjonalistów z branży naftowej i gazowej, którzy chcą zrozumieć rolę rur osłonowych w integralności i wydajności odwiertu.

Czym jest rura osłonowa API 5CT?

API5CT jest specyfikacją stworzoną przez Amerykański Instytut Naftowy (API) który definiuje standard dla obudów i rur stosowanych w odwiertach naftowych i gazowych. Rury obudowy API 5CT to stalowe rury umieszczane w odwiercie podczas operacji wiertniczych. Służą one kilku istotnym celom, w tym:

  • Podparcie otworu wiertniczego:Rury okładzinowe zapobiegają zapadaniu się otworu wiertniczego, szczególnie w miękkich formacjach lub strefach wysokiego ciśnienia.
  • Izolowanie różnych warstw geologicznych:Rury te oddzielają studnię od formacji wodonośnych, zapobiegając zanieczyszczeniu warstw wodonośnych słodkiej wody.
  • Ochrona studni przed ciśnieniem zewnętrznym:Rury osłonowe chronią otwór wiertniczy przed ekstremalnymi ciśnieniami występującymi podczas wiercenia, produkcji i wstrzykiwania.
  • Zapewnianie ścieżki dla rur produkcyjnych:Po wywierceniu odwiertu rury okładzinowe pełnią funkcję prowadnic dla rur produkcyjnych, które służą do wydobywania ropy naftowej i gazu ze złoża.

Specyfikacja API 5CT definiuje różne gatunki, właściwości materiałów, metody testowania i wymiary w celu zapewnienia, że rury osłonowe spełniają wysokie wymagania stawiane przez usługi wiertnicze.

Główne cechy i zalety rur osłonowych API 5CT

1. Wysoka wytrzymałość i trwałość

Rury osłonowe API 5CT są wykonane z wysokowytrzymałych stopów stali zaprojektowanych tak, aby wytrzymywały ekstremalne ciśnienia i trudne warunki w otworze wiertniczym. Ta wytrzymałość zapewnia, że rury mogą udźwignąć ciężar leżących nad nimi formacji, zachowując jednocześnie integralność odwiertu.

2. Odporność na korozję

Rury osłonowe są często narażone na działanie płynów korozyjnych, takich jak płuczki wiertnicze, wody formacyjne i węglowodory. Aby chronić rury przed korozją, wiele klas rur osłonowych API 5CT jest produkowanych z powłokami lub materiałami odpornymi na korozję, takimi jak Odporny na H2S stale do odwiertów gazu kwaśnego. Ta odporność pomaga wydłużyć żywotność odwiertu i zmniejsza ryzyko uszkodzenia obudowy z powodu korozji.

3. Wszechstronność w różnych warunkach studni

Rury osłonowe API 5CT występują w różnych gatunkach i grubościach, dzięki czemu nadają się do różnych głębokości odwiertów, ciśnień i warunków środowiskowych. Niezależnie od tego, czy chodzi o płytkie odwierty lądowe, czy głębokie odwierty morskie, istnieje rura osłonowa API 5CT zaprojektowana tak, aby sprostać szczególnym wyzwaniom danego zastosowania.

4. Zwiększone bezpieczeństwo i integralność odwiertu

Rury obudowy odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu integralności odwiertu, zapewniając bezpieczną barierę między otworem wiertniczym a otaczającymi formacjami. Prawidłowo zainstalowana obudowa pomaga zapobiegać wybuchom, zapadaniu się otworu wiertniczego i zanieczyszczeniu płynem, zapewniając bezpieczeństwo personelu wiertniczego i środowiska.

5. Spełnianie rygorystycznych standardów branżowych

Specyfikacja API 5CT zapewnia, że rury osłonowe spełniają surowe standardy branżowe dotyczące właściwości mechanicznych, składu chemicznego i tolerancji wymiarowych. Rury te przechodzą rygorystyczne testy, w tym testy rozciągania, testy ciśnienia hydrostatycznego i oceny nieniszczące, aby zapewnić, że spełniają wysokie standardy wymagane do wierceń ropy naftowej i gazu.

Gatunki API 5CT i ich zastosowania

Specyfikacja API 5CT obejmuje kilka klas rur osłonowych, z których każda jest przeznaczona do różnych środowisk wiertniczych i warunków odwiertu. Niektóre z najczęściej stosowanych klas obejmują:

1. J55

  • Aplikacja:Rury osłonowe J55 są powszechnie stosowane w płytkich odwiertach, gdzie ciśnienia i temperatury są stosunkowo niskie. Są często stosowane w odwiertach ropy naftowej, gazu i wody.
  • Główne cechy:J55 jest opłacalny i zapewnia wystarczającą wytrzymałość do płytkich zastosowań. Nie nadaje się jednak do silnie korozyjnych środowisk lub głębszych studni o wysokim ciśnieniu.

2. K55

  • Aplikacja:K55 jest podobny do J55, ale ma nieco większą wytrzymałość, dzięki czemu nadaje się do podobnych zastosowań, oferując jednocześnie lepszą wydajność przy wyższych ciśnieniach.
  • Główne cechy:Ten gatunek jest często stosowany w odwiertach o średniej głębokości i ciśnieniu, szczególnie w przypadku wierceń lądowych.

3. N80

  • Aplikacja:Rury osłonowe N80 są stosowane w głębszych odwiertach o umiarkowanych do wysokich ciśnieniach i temperaturach. Są powszechnie stosowane w odwiertach naftowych i gazowych, które wymagają zwiększonej wytrzymałości.
  • Główne cechy:Gatunek N80 charakteryzuje się doskonałą wytrzymałością na rozciąganie i jest bardziej odporny na zapadanie się niż niższe klasy, co czyni go idealnym do trudniejszych warunków wiercenia.

4. L80

  • Aplikacja:L80 to gatunek o kwaśnym przeznaczeniu stosowany w studniach, które produkują siarkowodór (H2S), żrący i toksyczny gaz. Gatunek ten jest zaprojektowany tak, aby wytrzymać środowiska kwaśnego gazu bez narażania się na pękanie naprężeniowe siarczków.
  • Główne cechy:L80 jest odporny na korozję i ma wysoką granicę plastyczności, dzięki czemu nadaje się do stosowania w głębokich odwiertach i środowiskach z kwaśnymi gazami.

5. P110

  • Aplikacja:Rury osłonowe P110 są stosowane w głębokich odwiertach wysokociśnieniowych, gdzie wytrzymałość ma kluczowe znaczenie. Gatunek ten jest często stosowany w odwiertach morskich i głębokich odwiertach lądowych.
  • Główne cechy:P110 zapewnia wysoką wytrzymałość na rozciąganie i odporność na działanie wysokiego ciśnienia, dzięki czemu nadaje się do ekstremalnych warunków wiercenia.

Każdy gatunek ma specyficzne właściwości zaprojektowane tak, aby sprostać wyjątkowym wyzwaniom różnych warunków odwiertu. Wybór właściwego gatunku jest kluczowy dla zapewnienia integralności odwiertu i sukcesu operacyjnego.

Standardowa bezszwowa stalowa rura osłonowa API 5CT do odwiertów naftowych do wierceń naftowych

Kluczowe kwestie przy wyborze rur osłonowych API 5CT

1. Głębokość i ciśnienie odwiertu

Jednym z najważniejszych czynników przy wyborze rury osłonowej jest głębokość odwiertu i występujące na tej głębokości ciśnienia. Głębsze odwierty wymagają materiałów osłonowych o większej wytrzymałości, takich jak N80 Lub P110, aby wytrzymać zwiększone ciśnienie i ciężar położonych wyżej formacji.

2. Potencjał korozyjny

Jeśli spodziewamy się, że z odwiertu będzie wydobywał się kwaśny gaz lub inne żrące płyny, konieczne jest wybranie gatunku rury osłonowej odpornej na siarkowodór (H2S) i inne elementy korozyjne. L80 jest powszechnie stosowany w przypadku odwiertów gazu kwaśnego, podczas gdy J55 I K55 nadają się do studni o niższym ryzyku korozji.

3. Temperatura i warunki środowiskowe

Odwierty wiercone w środowiskach o wysokiej temperaturze, takich jak odwierty geotermalne lub głębokie odwierty ropy naftowej i gazu, wymagają rur osłonowych, które mogą wytrzymać ekstremalne ciepło. Gatunki o wysokiej wytrzymałości, takie jak P110 są często stosowane w takich sytuacjach, aby zapewnić odporność na rozszerzalność cieplną i zmęczenie materiału.

4. Koszt i dostępność

Wybór rur osłonowych zależy również od rozważań dotyczących kosztów. Niższe gatunki, takie jak J55 I K55 są bardziej opłacalne i nadają się do płytkich studni, podczas gdy wyższe klasy, takie jak P110 są droższe, ale konieczne w przypadku głębszych odwiertów wysokociśnieniowych. Zrównoważenie kosztów i wydajności jest kluczowe przy wyborze rur osłonowych.

5. Połączenia wspólne

Rury osłonowe API 5CT mogą być wyposażone w różne rodzaje połączeń gwintowanych, takie jak: Łącznik gwintowany i łączony (BTC) I Wątki premiumWybór połączenia zależy od konkretnego projektu odwiertu i wymagań operacyjnych. W odwiertach o wysokim momencie obrotowym lub obciążeniach zginających często wymagane są połączenia o wysokiej wydajności.

Rola obudowy API 5CT w operacjach wiertniczych

1. Obudowa powierzchniowa

Obudowa powierzchniowa to pierwszy zestaw rur obudowy w studni po rozpoczęciu wiercenia. Jego głównym celem jest ochrona wodonośników słodkowodnych przed zanieczyszczeniem poprzez odizolowanie ich od otworu wiertniczego. J55 I K55 są powszechnie stosowane do obudowy powierzchniowej płytkich studni.

2. Obudowa pośrednia

Obudowa pośrednia jest stosowana w odwiertach z głębszymi formacjami, aby zapewnić dodatkowe wsparcie i ochronę. Ten ciąg obudowy izoluje strefy problemowe, takie jak strefy gazu wysokiego ciśnienia lub niestabilne formacje. N80 Lub L80 Gatunki te mogą być stosowane do obudowy pośredniej w odwiertach o wyższym ciśnieniu i warunkach korozyjnych.

3. Obudowa produkcyjna

Obudowa produkcyjna to ostatni zestaw rur okładzinowych w odwiercie, a przez tę obudowę wydobywane są węglowodory. Obudowa produkcyjna musi być wystarczająco wytrzymała, aby wytrzymać ciśnienie i naprężenia mechaniczne występujące podczas produkcji. P110 jest powszechnie stosowany w głębokich odwiertach wysokociśnieniowych do obudowy produkcyjnej.

Testowanie i kontrola jakości rur osłonowych API 5CT

Aby zapewnić integralność i niezawodność rur osłonowych API 5CT, producenci poddają rury rygorystycznym środkom kontroli jakości i testom. Obejmują one:

  • Badanie wytrzymałości na rozciąganie:Sprawdzanie zdolności rury do wytrzymywania sił osiowych bez uszkodzenia.
  • Badanie ciśnienia hydrostatycznego:Zapewnienie, że rura wytrzyma wewnętrzne ciśnienia występujące podczas wiercenia i produkcji.
  • Badania nieniszczące (NDT):Do wykrywania wszelkich wad, pęknięć lub defektów w materiale rury stosuje się metody takie jak badanie ultradźwiękowe lub magnetyczno-proszkowe.

Testy te mają na celu zapewnienie, że rury osłonowe API 5CT spełniają właściwości mechaniczne i chemiczne wymagane przez normę API oraz sprawdzają się w trudnych warunkach operacji wiertniczych.

Wniosek

Rury osłonowe API 5CT są kluczowym elementem procesu wiercenia ropy naftowej i gazu, zapewniając integralność strukturalną potrzebną do utrzymania stabilności, bezpieczeństwa i funkcjonalności odwiertu. Ich wytrzymałość, odporność na korozję i wszechstronność sprawiają, że są niezbędne w różnych środowiskach odwiertu, od płytkich odwiertów lądowych po głębokie operacje na morzu.

Wybierając odpowiedni gatunek i typ rury osłonowej API 5CT na podstawie warunków odwiertu, profesjonaliści z branży naftowej i gazowej mogą zapewnić bezpieczną, wydajną i długotrwałą eksploatację odwiertu. Prawidłowy wybór, instalacja i konserwacja rur osłonowych są niezbędne, aby uniknąć kosztownych awarii, chronić środowisko i maksymalizować wydajność odwiertu.