Изучение важной роли стальных труб в разведке нефти и газа
I. Базовые знания о трубах для нефтегазовой промышленности.
1. Пояснение терминологии
API: Аббревиатура Американский институт нефти.
OCTG: Аббревиатура Нефтяная страна Трубная продукция, включая обсадные трубы для нефти, насосно-компрессорные трубы, бурильные трубы, удлинители, буровые долота, насосные штанги, муфтовые соединения и т. д.
Масляные трубки: НКТ используются в нефтяных скважинах для добычи нефти, газа, закачки воды и кислотного разрыва пласта.
Корпус: Труба, опускаемая с поверхности земли в пробуренную скважину в качестве облицовки для предотвращения обрушения стены.
Бурильная труба: Труба, используемая для бурения скважин.
Линейная труба: Труба, используемая для транспортировки нефти или газа.
Муфты: Цилиндры используются для соединения двух резьбовых труб с внутренней резьбой.
Материал соединения: Труба, используемая для изготовления муфт.
API-потоки: Трубная резьба, указанная в стандарте API 5B, включая круглую резьбу нефтепровода, короткую круглую резьбу обсадной колонны, длинную круглую резьбу обсадной колонны, частичную трапециевидную резьбу обсадной трубы, резьбу линейной трубы и т. д.
Премиум-соединение: Резьбы не API со специальными уплотнительными свойствами, свойствами соединения и другими свойствами.
Неудачи: деформация, разрушение, повреждение поверхности и потеря первоначальной функции в определенных условиях эксплуатации.
Основные формы неудач: дробление, скольжение, разрыв, утечка, коррозия, склеивание, износ и так далее.
2. Стандарты, связанные с нефтью
API Spec 5B, 17-е издание – Спецификация на нарезание резьбы, калибровку и проверку резьбы обсадных, насосно-компрессорных и линейных труб.
API Spec 5L, 46-е издание – Спецификация для линейной трубы
API Spec 5CT, 11-е издание – Спецификация для обсадных и насосно-компрессорных труб
API Spec 5DP, 7-е издание – Спецификация для бурильных труб
API Спецификация 7-1, 2-е издание – Спецификация для элементов вращающейся бурильной колонны
API Спецификация 7-2, 2-е издание – Спецификация на нарезание резьбы и калибровку резьбовых соединений с поворотным буртиком.
API Spec 11B, 24-е издание – Спецификации для насосных штанг, полированных штанг и вкладышей, муфт, грузил, зажимов для полированных штанг, сальников и насосных тройников.
ИСО 3183:2019 – Нефтяная и газовая промышленность – Стальные трубы для систем трубопроводного транспорта
ИСО 11960:2020 – Нефтяная и газовая промышленность – Стальные трубы для использования в качестве обсадных труб или насосно-компрессорных труб для скважин.
NACE MR0175/ISO 15156:2020 – Нефтяная и газовая промышленность. Материалы для использования в H2S-содержащих средах при добыче нефти и газа.
II. Нефтяные трубки
1. Классификация масляных трубок
Масляные трубки подразделяются на масляные трубки без высадки (NU), масляные трубки с внешней высадкой (EU) и масляные трубки с цельным соединением (IJ). Маслотрубка NU означает, что конец трубки имеет нормальную толщину и непосредственно поворачивает резьбу и подводит муфты. Высаженная трубка означает, что концы обеих трубок высажены снаружи, затем нарезаны резьбы и соединены. Трубка с интегральным соединением означает, что один конец трубы высажен с внешней резьбой, а другой конец высажен с внутренней резьбой и соединен напрямую, без муфт.
2. Функция масляных трубок
① Добыча нефти и газа: после бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин насосно-компрессорные трубы помещаются в нефтяную колонну для добычи нефти и газа на землю.
② Закачка воды: если давление в скважине недостаточно, закачайте воду в скважину через НКТ.
③ Закачка пара: при горячей добыче густой нефти пар подается в скважину через изолированные нефтяные насосно-компрессорные трубы.
④ Подкисление и гидроразрыв: на поздней стадии бурения скважин или для улучшения добычи нефтяных и газовых скважин необходимо ввести подкисляющую среду и среду разрыва или отверждающий материал в слой нефти и газа, а среду и отверждающий материал транспортируется по маслопроводу.
3. Марка стали масляных трубок
Марки стали масляных трубок: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 разделен на N80-1 и N80Q, оба имеют одинаковые свойства растяжения, два различия - это состояние доставки и различия в производительности, доставка N80-1 в нормализованном состоянии или когда конечная температура прокатки превышает заданную. критическая температура Аг3 и снижение напряжения после охлаждения на воздухе и могут быть использованы для нахождения горячей прокатки взамен нормализованной, ударный и неразрушающий контроль не требуются; N80Q должен быть закален (закален и отпущен). Термическая обработка, ударная функция должны соответствовать положениям API 5CT и должны пройти неразрушающий контроль.
L80 делится на L80-1, L80-9Cr и L80-13Cr. Их механические свойства и состояние поставки одинаковы. Различия в использовании, сложности производства и цене. L80-1 для общего типа, L80-9Cr и L80-13Cr представляют собой трубы с высокой коррозионной стойкостью, сложность производства, дороговизна и обычно используются в скважинах с сильной коррозией.
С90 и Т95 делятся на 1 и 2 типа, а именно С90-1, С90-2 и Т95-1, Т95-2.
4. Обычно используемая марка стали для масляных трубок, название стали и статус доставки.
J55 (37Mn5) Масляные трубки NU: горячекатаные вместо нормализованных.
J55 (37Mn5) Масляные трубки ЕС: полноразмерные, нормализованные после высадки
Н80-1 (36Мн2В) Масляные трубы НУ: горячекатаные вместо нормализованных
N80-1 (36Mn2V) Масляные трубки ЕС: полноразмерные, нормализованные после высадки
N80-Q (30Mn5) Масляные трубки: 30Mn5, закалка по всей длине
L80-1 (30Mn5) Масляные трубки: 30Mn5, закалка по всей длине
P110 (25CrMnMo) Масляные трубки: 25CrMnMo, закалка по всей длине
J55 (37Mn5) Муфта: Горячекатаная онлайн, нормализованная
N80 (28MnTiB) Муфта: закалка по всей длине
L80-1 (28MnTiB) Муфта: закаленная по всей длине
P110 (25CrMnMo) Муфта: закалка по всей длине
III. Обсадная труба
1. Классификация и роль кожуха
Обсадная колонна представляет собой стальную трубу, поддерживающую стенки нефтяных и газовых скважин. В каждой скважине используется несколько слоев обсадной колонны в зависимости от глубины бурения и геологических условий. Цемент используется для цементирования обсадной колонны после ее спуска в скважину и в отличие от нефтепроводных и бурильных труб не подлежит повторному использованию и относится к одноразовым расходным материалам. Таким образом, на потребление обсадных труб приходится более 70 процентов всех труб нефтяных скважин. В зависимости от использования обсадную колонну можно разделить на кондукторную, промежуточную, эксплуатационную и хвостовиковую, а их конструкции в нефтяных скважинах показаны на рисунке 1.
①Корпус проводника: Обычно используются классы API K55, J55 или H40, кондукторная колонна стабилизирует устье скважины и изолирует неглубокие водоносные горизонты диаметром обычно около 20 или 16 дюймов.
②Промежуточный корпус: Промежуточная обсадная колонна, часто изготовленная из марок API K55, N80, L80 или P110, используется для изоляции нестабильных пластов и зон с переменным давлением, с типичным диаметром 13 3/8 дюйма, 11 3/4 дюйма или 9 5/8 дюйма. .
③Производственный корпус: Эксплуатационная колонна, изготовленная из высококачественной стали марок API J55, N80, L80, P110 или Q125, рассчитана на выдерживание производственного давления и обычно имеет диаметры 9 5/8 дюйма, 7 дюймов или 5 1/2 дюйма.
④Корпус вкладыша: Хвостовики расширяют ствол скважины в пласт, используя такие материалы, как API классов L80, N80 или P110, с типичным диаметром 7 дюймов, 5 дюймов или 4 1/2 дюйма.
⑤Трубки: Трубопроводы, предназначенные для транспортировки углеводородов на поверхность, имеют классы API J55, L80 или P110 и доступны диаметром 4 1/2 дюйма, 3 1/2 дюйма или 2 7/8 дюйма.
IV. Бурильная труба
1. Классификация и назначение труб для буровых инструментов.
Бурильная труба квадратного сечения, бурильная труба, утяжеленная бурильная труба и утяжеленная бурильная труба в буровых инструментах образуют бурильную трубу. Бурильная труба — это инструмент колонкового бурения, который перемещает буровое долото от земли к залу скважины, а также является каналом от земли к залу скважины. У него три основные роли:
① Для передачи крутящего момента на сверло для сверления;
② Чтобы ослабить давление горной породы на дне скважины, опираться на свой вес на буровое долото;
③ Для транспортировки промывочной жидкости, то есть бурового раствора через землю с помощью буровых насосов высокого давления, буровой колонны в поток скважины в забой скважины для промывки обломков породы и охлаждения бурового долота, а также переноса обломков породы. через внешнюю поверхность колонны и стенку скважины между затрубным пространством, чтобы вернуться на землю, чтобы достичь цели бурения скважины.
Бурильная труба в процессе бурения выдерживает различные сложные знакопеременные нагрузки, такие как растяжение, сжатие, кручение, изгиб и другие напряжения, внутренняя поверхность также подвергается размыву буровым раствором под высоким давлением и коррозии.
(1) Квадратная бурильная труба: Квадратные бурильные трубы бывают двух видов: четырехугольные и шестиугольные. Китайские нефтяные бурильные трубы в каждом наборе бурильных колонн обычно используют бурильные трубы четырехугольного типа. Его характеристики: 63,5 мм (2-1/2 дюйма), 88,9 мм (3-1/2 дюйма), 107,95 мм (4-1/4 дюйма), 133,35 мм (5-1/4 дюйма), 152,4 мм ( 6 дюймов) и так далее. Обычно используемая длина составляет 12–14,5 м.
(2) Бурильная труба: Бурильная труба является основным инструментом для бурения скважин, соединенным с нижним концом квадратной бурильной трубы, и по мере того, как бурящая скважина продолжает углубляться, бурильная труба продолжает удлинять бурильную колонну одну за другой. Технические характеристики бурильных труб: 60,3 мм (2-3/8 дюйма), 73,03 мм (2-7/8 дюйма), 88,9 мм (3-1/2 дюйма), 114,3 мм (4-1/2 дюйма). , 127 мм (5 дюймов), 139,7 мм (5-1/2 дюйма) и так далее.
(3) Бурильная труба для тяжелых условий эксплуатации: Утяжеленная бурильная труба представляет собой переходный инструмент, соединяющий бурильную трубу и утяжеленную бурильную трубу, который позволяет улучшить силовое состояние бурильной трубы и увеличить давление на буровое долото. Основные характеристики утяжеленной бурильной трубы: 88,9 мм (3-1/2 дюйма) и 127 мм (5 дюймов).
(4) Удлинитель: УБТ соединена с нижней частью бурильной трубы, которая представляет собой специальную толстостенную трубу, обладающую высокой жесткостью, оказывающую давление на буровое долото для разрушения породы и играющую направляющую роль при бурении прямой скважины. Обычные характеристики удлинителей: 158,75 мм (6-1/4 дюйма), 177,85 мм (7 дюймов), 203,2 мм (8 дюймов), 228,6 мм (9 дюймов) и так далее.
В. Линейная труба
1. Классификация линейных труб
Линейные трубы используются в нефтегазовой промышленности для транспортировки нефти, очищенной нефти, природного газа и водопроводов с аббревиатурой стальных труб. Транспортировочные нефте- и газопроводы в основном делятся на магистральные трубопроводы, трубопроводы-отводы и трубопроводы городской трубопроводной сети. Три вида магистральных трубопроводов обычных спецификаций для диаметра 406 ~ 1219 мм, толщины стенок 10 ~ 25 мм, марки стали X42 ~ X80. ; Трубопроводы-отводы и трубопроводы городских трубопроводов обычно имеют диаметр ∅114 ~ 700 мм, толщину стенок 6 ~ 20 мм, марку стали X42 ~ X80. Марка стали Х42～Х80. Линейные трубы бывают сварного и бесшовного типа. Сварные линейные трубы используются чаще, чем бесшовные.
2. Стандарт линейной трубы
API Spec 5L – Спецификация для линейных труб
ISO 3183 – Нефтяная и газовая промышленность. Стальные трубы для систем трубопроводного транспорта
3. PSL1 и PSL2
PSL — это аббревиатура Уровень спецификации продукта. Уровень спецификации продукции для линейных труб разделен на PSL 1 и PSL 2, можно также сказать, что уровень качества разделен на PSL 1 и PSL 2. PSL 2 выше, чем PSL 1, два уровня спецификации не только имеют разные требования к испытаниям, но требования к химическому составу и механическим свойствам разные, поэтому в соответствии с заказом API 5L условия контракта помимо указания спецификаций, марки стали и других общих показателей, также должны указывать уровень спецификации продукта, то есть PSL. 1 или ПСЛ 2. ПСЛ 2 по химическому составу, свойствам растяжения, ударной мощности, неразрушающему контролю и другим показателям строже ПСЛ 1.
4. Марка стали, химический состав и механические свойства трубопроводных труб.
Марка стали линейных труб от низкой до высокой делится на: А25, А, Б, Х42, Х46, Х52, Х60, Х65, Х70 и Х80. Подробную информацию о химическом составе и механических свойствах см. в спецификации API 5L, 46-е издание.
5. Требования к гидростатическим испытаниям и неразрушающему контролю трубопроводов.
Линейная труба должна подвергаться гидравлическим испытаниям ветвей за ветками, а стандарт не допускает неразрушающего создания гидравлического давления, что также является большой разницей между стандартом API и нашими стандартами. PSL 1 не требует неразрушающего контроля, PSL 2 должен представлять собой поэтапный неразрушающий контроль.
VI. Премиум-соединения
1. Введение Премиум-подключений
Premium Connection — это трубная резьба особой структуры, отличающаяся от резьбы API. Хотя существующий масляный кожух с резьбой API широко используется при эксплуатации нефтяных скважин, его недостатки ясно проявляются в особых условиях некоторых нефтяных месторождений: колонна труб с круглой резьбой API, хотя ее характеристики уплотнения лучше, растягивающее усилие, воспринимаемое резьбовым часть эквивалентна только прочности тела трубы от 601ТП3Т до 801ТП3Т, поэтому ее нельзя использовать при эксплуатации глубоких скважин; колонна труб с трапециевидной резьбой, смещенная по API, хотя ее характеристики на растяжение намного выше, чем у соединения с круглой резьбой API, ее характеристики уплотнения не так хороши. Хотя прочность колонны на растяжение намного выше, чем у соединения с круглой резьбой API, ее герметичность не очень хорошая, поэтому ее нельзя использовать при эксплуатации газовых скважин высокого давления; кроме того, резьбовая смазка может выполнять свою роль только в среде с температурой ниже 95℃, поэтому ее нельзя использовать при эксплуатации высокотемпературных скважин.
По сравнению с соединениями с круглой резьбой API и частичной трапециевидной резьбой соединение премиум-класса достигло революционного прогресса в следующих аспектах:
(1) Хорошая герметизация благодаря эластичности и конструкции металлической уплотнительной конструкции делает газовое уплотнение соединения устойчивым к достижению предела тела НКТ в пределах давления текучести;
(2) Высокая прочность соединения, соединяющегося со специальной пряжкой масляного кожуха, прочность соединения достигает или превышает прочность корпуса НКТ, что позволяет фундаментально решить проблему проскальзывания;
(3) Благодаря выбору материала и совершенствованию процесса обработки поверхности в основном решена проблема прилипания пряжки;
(4) Путем оптимизации конструкции, чтобы распределение напряжений в соединениях было более разумным и более способствовало устойчивости к коррозии под напряжением;
(5) Благодаря плечевой структуре разумной конструкции, чтобы было легче выполнять операцию с пряжкой.
В настоящее время нефтегазовая промышленность может похвастаться более чем 100 запатентованными соединениями премиум-класса, представляющими собой значительные достижения в технологии труб. Эти специализированные конструкции резьбы обеспечивают превосходные возможности герметизации, повышенную прочность соединения и повышенную устойчивость к воздействию окружающей среды. Решая такие проблемы, как высокое давление, коррозионные среды и экстремальные температуры, эти инновации обеспечивают большую надежность и эффективность при эксплуатации нефтяных скважин по всему миру. Постоянные исследования и разработки соединений премиум-класса подчеркивают их ключевую роль в поддержке более безопасных и производительных методов бурения, отражая постоянную приверженность технологическому совершенству в энергетическом секторе.
Соединение VAM®: Соединения VAM®, известные своей надежной работой в сложных условиях эксплуатации, отличаются передовой технологией уплотнения металл-металл и возможностью высокого крутящего момента, обеспечивая надежную работу в глубоких скважинах и пластах высокого давления.
Серия клинов TenarisHydril: В этой серии представлен ряд соединений, таких как Blue®, Dopeless® и Wedge 521®, известных своей исключительной газонепроницаемостью и устойчивостью к силам сжатия и растяжения, что повышает эксплуатационную безопасность и эффективность.
ТТГ® Синий: В соединениях TSH® Blue, разработанных компанией Tenaris, используется запатентованная конструкция с двойным буртиком и высокопроизводительный профиль резьбы, обеспечивающий превосходную усталостную прочность и простоту свинчивания в критических условиях бурения.
Соединение Grant Prideco™ XT®: Соединения XT®, разработанные NOV, включают уникальное уплотнение «металл-металл» и прочную форму резьбы, обеспечивающие превосходную крутящую способность и устойчивость к истиранию, тем самым продлевая срок службы соединения.
Соединение Hunting Seal-Lock®: Соединение Seal-Lock® от Hunting, обладающее уплотнением «металл-металл» и уникальным профилем резьбы, известно своей превосходной устойчивостью к давлению и надежностью как при бурении на суше, так и на море.
Заключение
В заключение, сложная сеть труб, имеющих решающее значение для нефтегазовой промышленности, включает в себя широкий спектр специализированного оборудования, предназначенного для работы в суровых условиях и сложных эксплуатационных требований. От фундаментных обсадных труб, поддерживающих и защищающих стенки скважин, до универсальных труб, используемых в процессах добычи и закачки, каждый тип труб служит определенной цели при разведке, добыче и транспортировке углеводородов. Такие стандарты, как спецификации API, обеспечивают единообразие и качество всех этих труб, а такие инновации, как соединения премиум-класса, повышают производительность в сложных условиях. По мере развития технологий эти критически важные компоненты продолжают совершенствоваться, обеспечивая эффективность и надежность глобальных энергетических операций. Понимание этих труб и их характеристик подчеркивает их незаменимую роль в инфраструктуре современного энергетического сектора.
