Wpisy

Manufacturing Process of Drill Pipe - 0

API Specification 5DP Drill Pipe: A Comprehensive Guide

/w /Autor

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 Rura wiertnicza?

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. Wybór materiału

  • 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.
  • Skład chemiczny: 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

  • Hartowanie i odpuszczanie: 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. Kontrola i testowanie

  • 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

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

2. Heavy Weight Drill Pipe (HWDP)

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

3. Spiral Drill Pipe

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

4. Square Drill Pipe

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

5. Hexagonal Drill Pipe

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

What are the Ends Processes of Drill Pipe?

In the context of drill pipes, the terms IU, UE, I IEU 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)

  • Opis: In an Internal Upset (IU) process, the internal diameter of the pipe is reduced, creating a thicker wall at the ends of the pipe.
  • Zamiar: This thickening increases the strength of the pipe ends, making them more resistant to the stresses and wear encountered during drilling operations.
  • Aplikacja: 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)

  • Opis: External Upset (EU) involves increasing the thickness of the pipe wall at the external diameter of the pipe ends.
  • Zamiar: 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.
  • Aplikacja: EU drill pipes are commonly used in standard drilling operations where external strength and impact resistance are prioritized.

3. Internal-External Upset (IEU)

  • Opis: Internal-External Upset (IEU) is a combination of both internal and external upsets, where the pipe ends are thickened both internally and externally.
  • Zamiar: 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.
  • Aplikacja: 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

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

2. Full Hole (FH) Connection

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

3. API Regular (API REG) Connection

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

4. Numerical Connection (NC)

  • Opis: A premium connection with high torque capacity, often featuring a double-shoulder design.
  • Aplikacja: 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

  • Opis: The Pin is the male end of the connection. It is tapered and threaded, allowing it to be screwed into the Box.
  • Projekt: The external threads of the Pin are precision-cut to match the internal threads of the Box, ensuring a tight, secure fit.
  • Funkcjonować: 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

  • Opis: The Box is the female end of the connection. It is also threaded internally to accommodate the Pin.
  • Projekt: The Box’s internal threads are precisely machined to match the Pin’s threads, allowing for a secure and tight connection.
  • Funkcjonować: 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

  • Integralność strukturalna: 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.

Aplikacje

  • 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:

Klas

  • 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.

Uszczelka

  • 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.

Transport

  • 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.

Wniosek

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.

Badanie kluczowej roli rur stalowych w poszukiwaniach ropy i gazu

/w /Autor

I. Podstawowa wiedza na temat rur 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, ekstrakcji gazu, wtryskiwania wody i szczelinowania kwasowego.
Obudowa: Rura opuszczana z powierzchni gruntu do wywierconego otworu wiertniczego jako wykładzina zapobiegająca 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 okrągłe gwinty rur olejowych, krótkie okrągłe gwinty obudowy, długie okrągłe gwinty obudowy, częściowe gwinty trapezowe obudowy, gwinty rur przewodowych i tak dalej.
Połączenie premium: Gwinty inne niż API ze specjalnymi właściwościami uszczelniającymi, właściwościami połączeń i innymi właściwościami.
Awarie: deformację, pęknięcie, uszkodzenie powierzchni i utratę pierwotnej funkcji w określonych warunkach użytkowania.
Główne formy niepowodzeń: zmiażdżenie, poślizg, pęknięcie, wyciek, korozja, sklejenie, zużycie i tak dalej.

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

Węże olejowe dzielą się na przewody olejowe niespękane (NU), przewody olejowe ze spękanymi zewnętrznymi (UE) i przewody olejowe ze złączem integralnym (IJ). Węże olejowe NU oznaczają, że koniec rurki ma normalną grubość i bezpośrednio obraca gwint i łączy złącza. Spęczona rurka oznacza, że końce obu rurek są spęczone zewnętrznie, a następnie gwintowane i łączone. Rury ze złączem integralnym oznaczają, że jeden koniec rury jest spęczony gwintami zewnętrznymi, a drugi koniec jest spęczony gwintami wewnętrznymi i połączony bezpośrednio bez złączy.

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 Wstrzykiwanie pary: W przypadku odzyskiwania gorącego gęstego oleju para powinna być wprowadzana do odwiertu za pomocą izolowanych rurek naftowych.
④ Zakwaszanie i szczelinowanie: Na późnym etapie wiercenia odwiertów lub w celu usprawnienia wydobycia odwiertów naftowych i gazowych konieczne jest wprowadzenie środka zakwaszającego i szczelinującego lub materiału utwardzającego do warstwy ropy i gazu, a medium i materiał utwardzający są transportowany rurką olejową.

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 rozciągające, dwie różnice to różnice w stanie dostawy i udarności, dostawa N80-1 w stanie znormalizowanym lub gdy końcowa temperatura walcowania jest większa niż temperatura temperatura krytyczna Ar3 i redukcja naprężenia po schłodzeniu powietrzem i można ją zastosować do walcowania na gorąco zamiast normalizacji, nie są wymagane badania udarności i nieniszczące; N80Q należy poddać obróbce cieplnej (hartowanej i odpuszczanej). Obróbka cieplna, funkcja udarności powinna być zgodna z postanowieniami API 5CT i powinna obejmować badania nieniszczące.
L80 dzieli się na L80-1, L80-9Cr i L80-13Cr. Ich właściwości mechaniczne i stan dostawy są takie same. Różnice w zastosowaniu, trudności w produkcji i cena. L80-1 dla typu ogólnego, L80-9Cr i L80-13Cr to rury o wysokiej odporności na korozję, trudne w produkcji, drogie i zwykle stosowane w ciężkich studniach 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: Wkładki rozciągają odwiert do zbiornika przy użyciu materiałów takich jak API klasy L80, N80 lub P110, o typowych średnicach 7 cali, 5 cali 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

Kwadratowa rura wiertnicza, rura wiertnicza, rura wiertnicza z obciążeniem i kołnierz wiertniczy w narzędziach wiertniczych tworzą rurę wiertniczą. Rura wiertnicza to narzędzie do wiercenia rdzeniowego, które napędza wiertło z gruntu na dno studni, a także stanowi kanał biegnący z gruntu na dno studni. 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 w procesie wiercenia wytrzymuje różnorodne złożone obciążenia przemienne, takie jak rozciąganie, ściskanie, skręcanie, zginanie i inne naprężenia, powierzchnia wewnętrzna jest również poddawana szorowaniu i korozji błotem pod wysokim ciśnieniem.
(1) Kwadratowa rura wiertnicza: kwadratowa rura wiertnicza ma dwa rodzaje czworobocznej i sześciokątnej rury wiertniczej, w chińskiej rurze wiertniczej każdy zestaw kolumn wiertniczych zwykle wykorzystuje rurę wiertniczą typu czworobocznego. Jego 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) i tak dalej. Zwykle stosowana długość wynosi 12 ~ 14,5 m.
(2) Rura wiertnicza: Rura wiertnicza jest głównym narzędziem do wiercenia studni, połączona z dolnym końcem kwadratowej rury wiertniczej, a w miarę dalszego pogłębiania się studni, rura wiertnicza jedna po drugiej wydłuża kolumnę wiertniczą. 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) i tak dalej.
(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 połączony jest z dolną częścią rury wiertniczej, która jest specjalną grubościenną rurą o dużej sztywności, wywierającą nacisk na wiertło w celu rozbicia skały i pełniącą rolę przewodnią 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) i tak dalej.

V. Rura przewodowa

1. Klasyfikacja rur przewodowych

Rura przewodowa stosowana jest w przemyśle naftowym i gazowym do przesyłania rurociągów ropy naftowej, rafinowanej ropy naftowej, gazu ziemnego i wody w skrócie rura stalowa. Rurociągi do transportu ropy i gazu dzielą się głównie na rurociągi główne, rurociągi odgałęzione i rurociągi sieci miejskiej. Trzy rodzaje rurociągów głównych o zwykłych specyfikacjach dla ∅406 ~ 1219 mm, grubość ścianki 10 ~ 25 mm, gatunek stali X42 ~ X80 ; Rurociągi odgałęzione i rurociągi sieci miejskiej mają zwykle specyfikację dla ∅114 ~ 700 mm, grubość ścianki 6 ~ 20 mm, gatunek stali dla X42 ~ X80. Gatunek stali to X42 ~ X80. Rura przewodowa jest dostępna w wersji spawanej i bez szwu. Spawana rura przewodowa jest częściej używana niż bezszwowa rura przewodowa.

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 produktów rur przewodowych jest podzielony na PSL 1 i PSL 2, można również powiedzieć, że poziom jakości jest podzielony na PSL 1 i PSL 2. PSL 2 jest wyższy niż PSL 1, 2 poziomy specyfikacji nie tylko mają różne wymagania testowe, ale skład chemiczny i wymagania dotyczące właściwości mechanicznych są różne, więc zgodnie z zamówieniem API 5L warunki umowy oprócz określenia specyfikacji, gatunku stali i innych wspólnych wskaźników, ale muszą także wskazywać poziom specyfikacji produktu, czyli PSL 1 lub PSL 2. PSL 2 pod względem składu chemicznego, właściwości rozciągających, siły uderzenia, badań nieniszczących i innych wskaźników jest bardziej rygorystyczny niż PSL 1.

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

Gatunki stali rur przewodowych od niskiego do wysokiego dzielą się na: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 i X80. Szczegółowy skład chemiczny i właściwości mechaniczne można znaleźć w specyfikacji API 5L, wydanie 46.

5. Wymagania dotyczące próby hydrostatycznej rur przewodowych i badań nieniszczących

Rurę przewodową należy wykonywać odgałęzienie po odgałęzieniu, a norma nie pozwala na nieniszczące wytwarzanie ciśnienia hydraulicznego, co również stanowi dużą różnicę między standardem API a naszymi standardami. PSL 1 nie wymaga badań nieniszczących, PSL 2 powinien obejmować badania nieniszczące gałąź po gałęzi.

VI. Połączenia premium

1. Wprowadzenie Połączeń Premium

Premium Connection to gwint potokowy o specjalnej strukturze różniącej się od wątku API. Chociaż istniejąca gwintowana obudowa olejowa API jest szeroko stosowana w eksploatacji odwiertów naftowych, jej wady są wyraźnie widoczne w specjalnym środowisku niektórych pól naftowych: kolumna z okrągłymi rurami gwintowanymi API, chociaż jej właściwości uszczelniające są lepsze, siła rozciągająca przenoszona przez gwint część odpowiada jedynie wytrzymałości korpusu rury od 60% do 80% i dlatego nie może być stosowana w eksploatacji studni głębinowych; kolumna z rurą gwintowaną trapezową z gwintem API, chociaż jej wytrzymałość na rozciąganie jest znacznie wyższa niż w przypadku okrągłego połączenia gwintowego API, jej właściwości uszczelniające nie są tak dobre. Chociaż wytrzymałość kolumny na rozciąganie jest znacznie wyższa niż w przypadku połączenia z gwintem okrągłym API, to jej właściwości uszczelniające nie są zbyt dobre, dlatego nie może być stosowana w eksploatacji odwiertów gazu wysokociśnieniowego; ponadto smar gwintowany może spełniać swoją rolę jedynie w środowisku o temperaturze poniżej 95℃, dlatego nie może być stosowany w eksploatacji odwiertów wysokotemperaturowych.

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) Dzięki konstrukcji ramion o rozsądnej konstrukcji, dzięki czemu działanie klamry podczas operacji jest łatwiejsze.

Obecnie przemysł naftowy i gazowy może poszczycić się ponad 100 opatentowanymi połączeniami premium, co stanowi znaczący postęp w technologii rur. Te wyspecjalizowane konstrukcje gwintów zapewniają doskonałe właściwości uszczelniające, zwiększoną wytrzymałość połączenia i zwiększoną odporność na naprężenia środowiskowe. Rozwiązując wyzwania, takie jak wysokie ciśnienia, środowiska korozyjne i ekstremalne temperatury, innowacje te zapewniają większą niezawodność i wydajność w operacjach odwiertów naftowych na całym świecie. Ciągłe badania i rozwój w zakresie połączeń premium podkreślają ich kluczową rolę we wspieraniu bezpieczniejszych i bardziej produktywnych praktyk wiertniczych, odzwierciedlając ciągłe 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®: Zaprojektowane przez NOV połączenia XT® zawierają unikalne uszczelnienie metal-metal i solidny gwint, zapewniając doskonałą zdolność przenoszenia momentu obrotowego i odporność na zacieranie, wydłużając w ten sposób 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 rurociągów o kluczowym znaczeniu dla przemysłu naftowego i gazowego obejmuje szeroką gamę specjalistycznego sprzętu zaprojektowanego tak, aby wytrzymać rygorystyczne warunki i złożone wymagania operacyjne. Od podstawowych rur osłonowych, które podtrzymują i chronią ściany studni, po wszechstronne rury stosowane w procesach ekstrakcji i wtryskiwania, każdy typ rury służy odmiennemu celowi w poszukiwaniu, produkcji i transporcie węglowodorów. Normy takie jak specyfikacje API zapewniają jednolitość i jakość tych rur, a innowacje, takie jak połączenia premium, zwiększają wydajność w trudnych warunkach. Wraz z ewolucją technologii te krytyczne komponenty stale się rozwijają, zwiększając wydajność i niezawodność w globalnych operacjach energetycznych. Zrozumienie tych rur i ich specyfikacji podkreśla ich niezastąpioną rolę w infrastrukturze nowoczesnego sektora energetycznego.

Towary rurowe z krajów naftowych (OCTG)

/w /Autor

Towary rurowe z krajów naftowych (OCTG) to rodzina bezszwowych wyrobów walcowanych składających się z rur wiertniczych, osłon i rurek poddawanych warunkom obciążenia zgodnie z ich konkretnym zastosowaniem. (patrz rysunek 1 przedstawiający schemat studni głębinowej):

The Rura wiertnicza to ciężka, bezszwowa rura, która obraca wiertło i zapewnia cyrkulację płynu wiertniczego. Segmenty rur o długości 9 m są łączone za pomocą złączy narzędziowych. Rura wiertnicza poddawana jest jednocześnie działaniu wysokiego momentu obrotowego podczas wiercenia, naprężenia osiowego ze względu na ciężar własny i ciśnienia wewnętrznego w wyniku usuwania płuczki wiertniczej. Dodatkowo na te podstawowe wzorce obciążenia mogą nakładać się zmienne obciążenia zginające spowodowane wierceniem niepionowym lub odkształconym.
Rura osłonowa wyznacza otwór wiertniczy. Podlega naprężeniom osiowym ze względu na ciężar własny, ciśnieniu wewnętrznemu w wyniku przedmuchu płynu i ciśnieniu zewnętrznemu ze strony otaczających formacji skalnych. Obudowa jest szczególnie narażona na rozciąganie osiowe i ciśnienie wewnętrzne ze strony pompowanej emulsji olejowej lub gazowej.
Rura to rura, przez którą transportowana jest ropa lub gaz z odwiertu. Segmenty rur mają zazwyczaj długość około 9 m i są wyposażone w gwintowane połączenia na każdym końcu.

Odporność na korozję w kwaśnych warunkach pracy jest bardzo ważną cechą OCTG, szczególnie w przypadku osłon i rur.

Typowe procesy produkcyjne OCTG obejmują (wszystkie zakresy wymiarowe są przybliżone)

Ciągły proces walcowania na trzpieniu i proces pchania dla rozmiarów od 21 do 178 mm OD.
Walcowanie walcownicze dla rozmiarów od 140 do 406 mm OD.
Piercing poprzeczny i rolkowy dla rozmiarów od 250 do 660 mm OD.
Procesy te zazwyczaj nie pozwalają na obróbkę termomechaniczną typową dla wyrobów z taśm i płyt stosowanych do spawanych rur. Dlatego rury bez szwu o wysokiej wytrzymałości należy wytwarzać poprzez zwiększenie zawartości stopu w połączeniu z odpowiednią obróbką cieplną, taką jak hartowanie i odpuszczanie.

Rysunek 1. Schemat wykonania głębokiego odwiertu

Spełnienie podstawowego wymagania w pełni martenzytycznej mikrostruktury nawet przy dużej grubości ścianki rury wymaga dobrej hartowności. Cr i Mn to główne pierwiastki stopowe stosowane w celu uzyskania dobrej hartowności konwencjonalnej stali do ulepszania cieplnego. Jednakże wymóg dobrej odporności na pękanie naprężeniowe siarczkowe (SSC) ogranicza ich zastosowanie. Mn ma tendencję do segregacji podczas ciągłego odlewania i może tworzyć duże wtrącenia MnS, które zmniejszają odporność na pękanie wywołane wodorem (HIC). Wyższe poziomy Cr mogą prowadzić do tworzenia się wydzieleń Cr7C3 o gruboziarnistej morfologii w kształcie płytki, które działają jako kolektory wodoru i inicjatory pęknięć. Dodawanie stopu z molibdenem może przezwyciężyć ograniczenia tworzenia stopów Mn i Cr. Mo jest znacznie silniejszym utwardzaczem niż Mn i Cr, dzięki czemu z łatwością może odzyskać efekt zmniejszonej ilości tych pierwiastków.

Tradycyjnie gatunkami OCTG były stale węglowo-manganowe (do poziomu wytrzymałości 55-ksi) lub gatunki zawierające Mo do 0,4% Mo. W ostatnich latach wiercenia głębokich studni i zbiorniki zawierające zanieczyszczenia powodujące ataki korozyjne stworzyły duży popyt do materiałów o wyższej wytrzymałości, odpornych na kruchość wodorową i SCC. Wysoce odpuszczony martenzyt jest strukturą najbardziej odporną na SSC przy wyższych poziomach wytrzymałości, a 0,75% to stężenie Mo, które zapewnia optymalną kombinację granicy plastyczności i odporności na SSC.