Completação de Poço: Sequências de Aplicação e Instalação de OCTG em Poços de Petróleo e Gás

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Introdução

A exploração e produção de petróleo e gás envolvem equipamentos e processos complexos. Entre eles, a seleção e o uso adequados de produtos tubulares — tubos de perfuração, colares de perfuração, brocas, revestimento, tubulação, hastes de sucção e tubos de linha — são cruciais para a eficiência e a segurança das operações de perfuração. Este blog tem como objetivo fornecer uma visão geral detalhada desses componentes, seus tamanhos e seu uso sequencial em poços de petróleo e gás.

1. Tamanhos de tubo de perfuração, colar de perfuração e broca

Tubos de perfuração são a espinha dorsal da operação de perfuração, transmitindo energia da superfície para a broca enquanto circula o fluido de perfuração. Os tamanhos comuns incluem:

  • 3 1/2 polegadas (88,9 mm)
  • 4 polegadas (101,6 mm)
  • 4 1/2 polegadas (114,3 mm)
  • 5 polegadas (127mm)
  • 5 1/2 polegadas (139,7 mm)

Colares de perfuração adicione peso à broca, garantindo que ela penetre na rocha de maneira eficaz. Os tamanhos típicos são:

  • 3 1/8 polegadas (79,4 mm)
  • 4 3/4 polegadas (120,7 mm)
  • 6 1/4 polegadas (158,8 mm)
  • 8 polegadas (203,2 mm)

Brocas são projetados para esmagar e cortar formações rochosas. Seus tamanhos variam significativamente, dependendo do diâmetro do furo necessário:

  • 3 7/8 polegadas (98,4 mm) a 26 polegadas (660,4 mm)

2. Tamanhos de revestimento e tubulação

Tubo de revestimento estabiliza o furo, previne o colapso e isola diferentes formações geológicas. Ele é instalado em estágios, com cada string tendo um diâmetro maior do que o que está dentro dele:

  • Invólucro de superfície: 13 3/8 polegadas (339,7 mm) ou 16 polegadas (406,4 mm)
  • Carcaça intermediária: 9 5/8 polegadas (244,5 mm) ou 10 3/4 polegadas (273,1 mm)
  • Carcaça de produção: 7 polegadas (177,8 mm) ou 5 1/2 polegadas (139,7 mm)

Tubulação de óleo é inserido dentro do invólucro para transportar petróleo e gás até a superfície. Os tamanhos típicos de tubos incluem:

  • 1,050 polegadas (26,7 mm)
  • 1,315 polegadas (33,4 mm)
  • 1,660 polegadas (42,2 mm)
  • 1.900 polegadas (48,3 mm)
  • 2 3/8 polegadas (60,3 mm)
  • 2 7/8 polegadas (73,0 mm)
  • 3 1/2 polegadas (88,9 mm)
  • 4 polegadas (101,6 mm)

3. Tamanhos da haste de sucção e da tubulação

Hastes de sucção conectar a unidade de bombeamento de superfície à bomba de fundo de poço, possibilitando a elevação de fluidos do poço. Eles são selecionados com base no tamanho do tubo:

  • Para tubos de 2 3/8 polegadas: 5/8 polegadas (15,9 mm), 3/4 polegadas (19,1 mm) ou 7/8 polegadas (22,2 mm)
  • Para tubos de 2 7/8 polegadas: 3/4 polegadas (19,1 mm), 7/8 polegadas (22,2 mm) ou 1 polegada (25,4 mm)

4. Tamanhos de tubos de linha

Tubos de Linha transportar os hidrocarbonetos produzidos da cabeça do poço para instalações de processamento ou oleodutos. Eles são escolhidos com base no volume de produção:

  • Campos pequenos: 2 polegadas (60,3 mm), 4 polegadas (114,3 mm)
  • Campos médios: 6 polegadas (168,3 mm), 8 polegadas (219,1 mm)
  • Campos grandes: 10 polegadas (273,1 mm), 12 polegadas (323,9 mm), 16 polegadas (406,4 mm)

Uso Sequencial de Tubulares em Poços de Petróleo e Gás

1. Estágio de Perfuração

  • A operação de perfuração começa com a broca rompendo as formações geológicas.
  • Tubos de perfuração transmitir potência rotativa e fluido de perfuração para a broca.
  • Colares de perfuração adicione peso à broca, garantindo que ela penetre com eficácia.

2. Estágio de Revestimento

  • Uma vez atingida uma certa profundidade, uma invólucro é instalado para proteger o furo e isolar diferentes formações.
  • As colunas de revestimento de superfície, intermediárias e de produção são executadas sequencialmente à medida que a perfuração avança.

3. Fase de Conclusão e Produção

  • Tubulação é instalado dentro do revestimento de produção para facilitar o fluxo de hidrocarbonetos para a superfície.
  • Hastes de sucção são utilizados em poços com sistemas de elevação artificial, conectando a bomba de fundo de poço à unidade de superfície.

4. Estágio de Transporte de Superfície

  • Os tubos de linha transportam o petróleo e gás produzidos da cabeça do poço para instalações de processamento ou oleodutos principais.

Conclusão

Entender as funções, tamanhos e uso sequencial desses produtos tubulares é essencial para operações de petróleo e gás eficientes e seguras. A seleção e o manuseio adequados de tubos de perfuração, colares de perfuração, brocas, revestimentos, tubulações, hastes de sucção e tubos de linha garantem a integridade estrutural do poço e otimizam o desempenho da produção.

Ao integrar efetivamente esses componentes, a indústria de petróleo e gás pode continuar atendendo às necessidades energéticas do mundo, mantendo altos padrões de segurança e eficiência operacional.

13Cr vs Super 13Cr: uma análise comparativa

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No cenário desafiador da indústria de petróleo e gás, a seleção de materiais é fundamental para garantir a longevidade e a eficiência das operações. Entre a infinidade de materiais disponíveis, os aços inoxidáveis 13Cr e Super 13Cr se destacam por suas notáveis propriedades e adequação em ambientes exigentes. Esses materiais revolucionaram a indústria, proporcionando excepcional resistência à corrosão e desempenho mecânico robusto. Vamos nos aprofundar nos atributos e aplicações exclusivos dos aços inoxidáveis 13Cr e Super 13Cr.

Compreendendo o aço inoxidável 13Cr

O aço inoxidável 13Cr, uma liga martensítica contendo aproximadamente 13% de cromo, tornou-se um produto básico no setor de petróleo e gás. Sua composição normalmente inclui pequenas quantidades de carbono, manganês, silício, fósforo, enxofre e molibdênio, atingindo um equilíbrio entre desempenho e custo.

Propriedades críticas do 13Cr:

  • Resistência à corrosão: 13Cr oferece resistência louvável à corrosão, particularmente em ambientes contendo CO2. Isso o torna ideal para uso em tubulações e revestimentos de fundo de poço, onde a exposição a elementos corrosivos é esperada.
  • Força mecânica: Com resistência mecânica moderada, o 13Cr proporciona a durabilidade necessária para diversas aplicações.
  • Resistência e Dureza: O material apresenta boa tenacidade e dureza, essenciais para suportar as tensões mecânicas encontradas nos processos de perfuração e extração.
  • Soldabilidade: : O 13Cr é conhecido por sua soldabilidade razoavelmente boa, facilitando seu uso em diversas aplicações sem complicações significativas durante a fabricação.

Aplicações em Petróleo e Gás: O aço inoxidável 13Cr é amplamente usado na construção de tubos, revestimentos e outros componentes expostos a ambientes levemente corrosivos. Suas propriedades equilibradas o tornam uma escolha confiável para garantir a integridade e a eficiência das operações de petróleo e gás.

Apresentando Super 13Cr: A liga aprimorada

O Super 13Cr leva os benefícios do 13Cr um passo adiante ao incorporar elementos de liga adicionais, como níquel e molibdênio. Isto melhora as propriedades, tornando-o adequado para ambientes corrosivos mais agressivos.

Propriedades críticas do Super 13Cr:

  • Resistência superior à corrosão: O Super 13Cr oferece resistência à corrosão melhorada em comparação ao 13Cr padrão, particularmente em ambientes contendo níveis mais altos de CO2 e a presença de H2S. Isso o torna uma excelente escolha para condições mais desafiadoras.
  • Maior resistência mecânica: A liga possui maior resistência mecânica, garantindo que ela possa suportar tensões e pressões mais significativas.
  • Resistência e dureza melhoradas: Com melhor tenacidade e dureza, o Super 13Cr oferece maior durabilidade e longevidade em aplicações exigentes.
  • Soldabilidade aprimorada: A composição aprimorada do Super 13Cr resulta em melhor soldabilidade, facilitando seu uso em processos de fabricação complexos.

Aplicações em Petróleo e Gás: O Super 13Cr é feito sob medida para uso em ambientes corrosivos mais agressivos, como aqueles com níveis mais altos de CO2 e a presença de H2S. Suas propriedades superiores são ideais para tubos de fundo de poço, revestimentos e outros componentes críticos em campos desafiadores de petróleo e gás.

Escolhendo a liga certa para suas necessidades

A escolha entre os aços inoxidáveis 13Cr e Super 13Cr depende, em última análise, das condições ambientais específicas e dos requisitos de desempenho das suas operações de petróleo e gás. Enquanto o 13Cr fornece uma solução econômica com boa resistência à corrosão e propriedades mecânicas, o Super 13Cr oferece desempenho aprimorado para ambientes mais exigentes.

Consideracoes chave:

  • Condições ambientais: Avalie o CO2, H2S e outros elementos corrosivos no ambiente operacional.
  • Requisitos de desempenho: Determine a resistência mecânica, tenacidade e dureza necessárias para a aplicação específica.
  • Custo x benefício: Pese o custo do material em relação aos benefícios de propriedades aprimoradas e vida útil mais longa.

Conclusão

Na indústria de petróleo e gás em constante evolução, selecionar materiais como aços inoxidáveis 13Cr e Super 13Cr é essencial para garantir a confiabilidade, eficiência e segurança das operações. Entender as propriedades e aplicações únicas dessas ligas permite que os profissionais da indústria tomem decisões informadas, contribuindo, em última análise, para o sucesso e a sustentabilidade de seus projetos. Seja o desempenho equilibrado do 13Cr ou os atributos superiores do Super 13Cr, esses materiais continuam a desempenhar um papel fundamental no avanço das capacidades do setor de petróleo e gás.

Produtos tubulares petrolíferos (OCTG)

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Produtos tubulares para países petrolíferos (OCTG) é uma família de produtos laminados sem costura, consistindo de tubos de perfuração, revestimentos e tubulações submetidos a condições de carga de acordo com sua aplicação específica. (veja a Figura 1 para um esquema de um poço profundo):

O Tubo de perfuração é um tubo pesado sem costura que gira a broca e circula o fluido de perfuração. Segmentos de tubo de 30 pés (9 m) de comprimento são acoplados com juntas de ferramentas. O tubo de perfuração é simultaneamente submetido a alto torque pela perfuração, tensão axial pelo seu peso morto e pressão interna pela purga do fluido de perfuração. Além disso, cargas de flexão alternadas devido à perfuração não vertical ou defletida podem ser sobrepostas a esses padrões básicos de carga.
Tubo de revestimento reveste o furo. Ele está sujeito à tensão axial de seu peso morto, pressão interna da purga de fluido e pressão externa de formações rochosas ao redor. A emulsão de óleo ou gás bombeada expõe particularmente o revestimento à tensão axial e à pressão interna.
Tubulação é um cano através do qual óleo ou gás é transportado do poço. Os segmentos de tubulação têm geralmente cerca de 30 pés [9 m] de comprimento e têm uma conexão rosqueada em cada extremidade.

A resistência à corrosão sob condições de serviço ácidas é uma característica crucial do OCTG, especialmente para revestimentos e tubos.

Os processos típicos de fabricação de OCTG incluem (todas as faixas dimensionais são aproximadas)

Processos contínuos de laminação por mandril e bancada de empurrar para tamanhos entre 21 e 178 mm de diâmetro externo.
Laminação de plugues para tamanhos entre 140 e 406 mm de diâmetro externo.
Perfuração cruzada e laminação pilger para tamanhos entre 250 e 660 mm de diâmetro externo.
Esses processos normalmente não permitem o processamento termomecânico habitual para os produtos de tiras e placas usados para o tubo soldado. Portanto, tubos sem costura de alta resistência devem ser produzidos aumentando o teor de liga em combinação com um tratamento térmico adequado, como têmpera e revenimento.

Figura 1. Esquema de uma completação profunda e próspera

Atender ao requisito fundamental de uma microestrutura totalmente martensítica, mesmo em grandes espessuras de parede de tubo, requer boa temperabilidade. Cr e Mn são os principais elementos de liga que produzem boa temperabilidade em aço convencional tratável termicamente. No entanto, a exigência de boa resistência à fissuração por tensão de sulfeto (SSC) limita seu uso. O Mn tende a segregar durante a fundição contínua e pode formar grandes inclusões de MnS que reduzem a resistência à fissuração induzida por hidrogênio (HIC). Níveis mais altos de Cr podem levar à formação de precipitados de Cr7C3 com morfologia em forma de placa grossa, que atuam como coletores de hidrogênio e iniciadores de fissuras. A liga com molibdênio pode superar as limitações da liga de Mn e Cr. O Mo é um endurecedor muito mais forte do que Mn e Cr, então ele pode recuperar rapidamente o efeito de uma quantidade reduzida desses elementos.

Tradicionalmente, os graus OCTG eram aços carbono-manganês (até o nível de resistência de 55 ksi) ou graus contendo Mo até 0,4% Mo. Nos últimos anos, a perfuração de poços profundos e reservatórios contendo contaminantes que causam ataques corrosivos criaram uma forte demanda por materiais de maior resistência, resistentes à fragilização por hidrogênio e SCC. A martensita altamente temperada é a estrutura mais resistente a SSC em níveis de resistência mais altos, e a concentração de 0,75% Mo produz a combinação ideal de limite de escoamento e resistência a SSC.

Algo que você precisa saber: Acabamento da face do flange

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O Código ASME B16.5 exige que a face do flange (face elevada e face plana) tenha uma rugosidade específica para garantir que esta superfície seja compatível com a gaxeta e forneça uma vedação de alta qualidade.

É necessário um acabamento serrilhado, concêntrico ou espiral, com 30 a 55 ranhuras por polegada e uma rugosidade resultante entre 125 e 500 micro polegadas. Isso permite que vários graus de acabamento superficial sejam disponibilizados pelos fabricantes de flanges para a superfície de contato da gaxeta de flanges metálicos.

Acabamento da face do flange

Acabamento Serrilhado

Acabamento em estoque
O acabamento superficial de flange mais utilizado, pois é praticamente adequado para todas as condições normais de serviço. Sob compressão, a face macia de uma junta será incorporada neste acabamento, o que ajuda a criar uma vedação e um alto nível de atrito é gerado entre as superfícies de contato.

O acabamento desses flanges é gerado por uma ferramenta de ponta redonda com raio de 1,6 mm a uma taxa de avanço de 0,8 mm por revolução até 12 polegadas. Para tamanhos de 14 polegadas e maiores, o acabamento é feito com uma ferramenta de ponta redonda de 3,2 mm com avanço de 1,2 mm por revolução.

Acabamento da face do flange - Acabamento em estoqueAcabamento da face do flange - Acabamento em estoque

Espiral Serrilhada
Esta também é uma ranhura em espiral contínua ou fonográfica, mas difere do acabamento em estoque porque a ranhura normalmente é gerada usando uma ferramenta de 90° que cria uma geometria em “V” com serrilhado em ângulo de 45°.

Acabamento da face do flange - Espiral Serrilhada

Serrilhado Concêntrico
Como o nome sugere, esse acabamento é composto por ranhuras concêntricas. Uma ferramenta de 90° é usada e as serrilhas são espaçadas uniformemente na face.

Acabamento da face do flange - Serrilhado Concêntrico

Acabamento Suave
Este acabamento não apresenta marcas de ferramenta visualmente aparentes. Esses acabamentos são normalmente utilizados para juntas com revestimentos metálicos, como revestimento duplo, aço plano e metal corrugado. As superfícies lisas combinam para criar uma vedação e dependem do nivelamento das faces opostas para efetuar uma vedação. Isto é normalmente conseguido tendo a superfície de contato da gaxeta formada por uma ranhura espiral contínua (às vezes chamada de fonográfica) gerada por uma ferramenta de ponta redonda com raio de 0,8 mm a uma taxa de avanço de 0,3 mm por rotação com uma profundidade de 0,05 mm. Isto resultará em uma rugosidade entre Ra 3,2 e 6,3 micrômetros (125 – 250 micro polegadas).

Acabamento da face do flange - Acabamento Suave

ACABAMENTO SUAVE

É adequado para juntas espirais e juntas não metálicas? Para que tipo de aplicação é esse tipo?

Flanges com acabamento liso são mais comuns para tubulações de baixa pressão e/ou grande diâmetro e destinam-se principalmente ao uso com juntas de metal sólido ou em espiral.

Acabamentos lisos são geralmente encontrados em máquinas ou juntas flangeadas que não sejam flanges de tubos. Ao trabalhar com um acabamento liso, é importante considerar o uso de uma junta mais fina para diminuir os efeitos de fluência e fluxo frio. Deve-se notar, entretanto, que tanto uma junta mais fina quanto o acabamento liso, por si só, requerem uma força de compressão mais alta (isto é, torque do parafuso) para conseguir a vedação.

Usinagem das faces das juntas dos flanges para um acabamento liso de Ra = 3,2 – 6,3 micrômetros (= 125 – 250 micropolegadas AARH)

AARH significa Altura Média Aritmética de Rugosidade. É usado para medir a rugosidade (bastante suavidade) de superfícies. 125 AARH significa que 125 micro polegadas será a altura média dos altos e baixos da superfície.

63 AARH é especificado para juntas tipo anel.

125-250 AARH (é chamado de acabamento liso) é especificado para juntas espirais.

250-500 AARH (é chamado de acabamento em estoque) é especificado para juntas macias, como NÃO-amianto, folhas de grafite, elastômeros, etc. Se usarmos um acabamento liso para juntas macias não ocorrerá “efeito de mordida” suficiente e, portanto, a junta pode desenvolver um vazamento.

Às vezes, AARH também é referido como Ra, que significa Rugosidade Média e significa o mesmo.

Tubo de linha sem costura API 5L Gr.B com revestimento 3LPE de acordo com CAN CSA Z245.21

Entrega bem-sucedida do pedido CAN/CSA-Z245.21 Tubo de linha revestido 3LPE

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Um cliente que acompanhamos há 8 anos finalmente fez um pedido. O pedido é para um lote de diâmetros NPS 3", NPS 4", NPS 6" e NPS 8", espessura SCH40, comprimento único 11,8M, com revestimento de polietileno de 3 camadas de 2,5 mm de espessura para proteção contra corrosão, que será enterrado no solo para transporte de gás natural.

Os tubos são fabricados de acordo com Tubo sem costura API 5L PSL 1 Gr. B padrão e o revestimento de proteção contra corrosão são fabricados de acordo com CAN/CSA-Z245.21 padrão.

Tubo de linha sem costura API 5L Gr.B com revestimento 3LPE de acordo com CAN CSA Z245.21

Tubo de linha sem costura API 5L Gr.B com revestimento 3LPE de acordo com CAN CSA Z245.21

Diagrama do processo de fabricação de tubos sem costura

Diagrama do processo de fabricação de tubos sem costura

Gráfico do processo de fabricação do revestimento 3LPE

Gráfico do processo de fabricação do revestimento 3LPE

Nossos tubos sem costura são laminados no moinho PQF mais avançado do mundo, que é fabricado pelo SMS Group na Alemanha. Nossos revestimentos 3LPE são produzidos em nossa linha de revestimento mais avançada na China, garantindo que as especificações dos tubos e revestimentos atendam totalmente aos requisitos de nossos clientes.

Se você tiver alguma demanda por tubos de linha revestidos 3LPE/3LPP/FBE/LE, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco para uma cotação por e-mail em [email protected]. Controlaremos rigorosamente a qualidade para você e daremos melhor suporte em termos de preço e serviço!

PTT Tailândia – Projeto Camboja Oil Jetty

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PTT Tailândia – Projeto Camboja Oil Jetty

Projeto: Cais de Petróleo
Localização: Camboja
Duração: Fevereiro de 2021 – julho de 2021

Produto necessário: Tubos de aço, acessórios para tubos, flanges de tubos
Especificações: API 5L Gr.B, ASME B16.9, ASME B16.5
Quantidade: Tubos de aço de 75 toneladas, acessórios para tubos e flanges de 130 peças
Usar: Sistema de oleoduto submarino Oil Jetty
Especificações de revestimentos: Revestimento 3LPE DIN 30670-2012
Usar: Prevenção da corrosão da água do mar e do sal marinho e prolongamento da vida útil