Utforska stålrörens avgörande roll i olje- och gasutforskning

Introduktion

Stålrör är avgörande för olja och gas, och erbjuder oöverträffad hållbarhet och tillförlitlighet under extrema förhållanden. Dessa rör är viktiga för utforskning och transport och tål höga tryck, korrosiva miljöer och hårda temperaturer. Den här sidan utforskar de kritiska funktionerna hos stålrör i olje- och gasprospektering, och beskriver deras betydelse för borrning, infrastruktur och säkerhet. Upptäck hur val av lämpliga stålrör kan förbättra operativ effektivitet och minska kostnaderna i denna krävande industri.

I. Den grundläggande kunskapen om stålrör för olje- och gasindustrin

1. Terminologiförklaring

API: Förkortning av American Petroleum Institute.
OCTG: Förkortning av Rörgods för oljeland, inklusive oljehusrör, oljeslangar, borrrör, borrkrage, borrkronor, sugstång, valpskarvar, etc.
Oljeslang: Slang används i oljekällor för extraktion, gasutvinning, vatteninjektion och syraspräckning.
Hölje: Slang sänkt från markytan in i ett borrat borrhål som en liner för att förhindra att väggen kollapsar.
Borrör: Rör som används för att borra borrhål.
Linjerör: Rör som används för att transportera olja eller gas.
Kopplingar: Cylindrar som används för att ansluta två gängade rör med invändiga gängor.
Kopplingsmaterial: Rör som används för tillverkning av kopplingar.
API-trådar: Rörgängor specificerade av API 5B-standarden, inklusive oljerörs runda gängor, hölje korta runda gängor, hölje långa runda gängor, hölje partiella trapetsformade gängor, linjerörsgängor, etc.
Premium-anslutning: Icke-API-gängor med unika tätningsegenskaper, anslutningsegenskaper och andra egenskaper.
Misslyckanden: deformation, brott, ytskador och förlust av ursprunglig funktion under specifika driftsförhållanden.
Primära former av misslyckande: krossning, halka, brott, läckage, korrosion, bindning, slitage, etc.

2. Petroleumrelaterade standarder

API Spec 5B, 17:e upplagan – Specifikation för gängning, mätning och gänginspektion av fodral, slangar och linjerörsgängor
API Spec 5L, 46:e upplagan – Specifikation för Line Pipe
API Spec 5CT, 11:e upplagan – Specifikation för hölje och slang
API Spec 5DP, 7:e upplagan – Specifikation för borrrör
API Spec 7-1, 2:a upplagan – Specifikation för roterande borrstamelement
API Spec 7-2, 2:a upplagan – Specifikation för gängning och mätning av roterande axelgängade anslutningar
API Spec 11B, 24:e upplagan – Specifikation för sugstänger, polerade stänger och liners, kopplingar, sänkstänger, polerade stavklämmor, packboxar och pump-tees
ISO 3183:2019 – Petroleum- och naturgasindustrin – Stålrör för rörledningstransportsystem
ISO 11960:2020 – Petroleum- och naturgasindustrier – Stålrör för användning som hölje eller rör för brunnar
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – Petroleum- och naturgasindustrier – Material för användning i H2S-innehållande miljöer vid olje- och gasproduktion

II. Oljeslang

1. Klassificering av oljeslangar

Oljeslang är uppdelad i Non-Upsetted Oil Tubing (NU), External Upsetted Oil Tubing (EU) och Integral Joint (IJ) Oil Tubing. NU oljeslang innebär att änden av slangen är av medeltjocklek, vänder gängan direkt och tar med kopplingarna. Stötta slangar innebär att ändarna på båda rören är utvändigt hopsatta, sedan gängade och sammankopplade. Integral Joint tubing innebär att ena änden av röret är upset med utvändiga gängor, och den andra är upset med invändiga gängor anslutna direkt utan kopplingar.

2. Oljeslangens funktion

① Utvinning av olja och gas: efter att olje- och gaskällorna har borrats och cementerats, placeras slangen i oljehöljet för att utvinna olja och gas till marken.
② Vatteninjektion: när trycket i borrhålet är otillräckligt, spruta in vatten i brunnen genom slangen.
③ Ånginjektion: Vid hetåtervinning av tjock olja matas ånga in i brunnen med isolerade oljeslangar.
④ Försurning och sprickbildning: I det sena skedet av brunnsborrning eller för att förbättra produktionen av olje- och gaskällor är det nödvändigt att mata in försurnings- och sprickbildningsmedium eller härdningsmaterial till olje- och gasskiktet, och mediet och härdningsmaterialet är transporteras genom oljeslangen.

3. Oljeslang av stål

Stålkvaliteterna för oljerör är H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 är uppdelad i N80-1 och N80Q, de två har samma dragegenskaper; de två skillnaderna är leveransstatus och slagprestandaskillnader, N80-1 leverans i normaliserat tillstånd eller när den slutliga valstemperaturen är högre än den kritiska temperaturen Ar3 och spänningsreduktion efter luftkylning och kan användas för att hitta varmvalsning istället för normaliserad, slag och oförstörande provning krävs inte; N80Q måste härdas (släckas och härdas) Värmebehandling, slagfunktionen ska vara i linje med bestämmelserna i API 5CT och ska vara oförstörande testning.
L80 är uppdelad i L80-1, L80-9Cr och L80-13Cr. Deras mekaniska egenskaper och leveransstatus är desamma. Skillnader i användning, produktionssvårigheter och pris: L80-1 är för den allmänna typen, L80-9Cr och L80-13Cr är rör med hög korrosionsbeständighet, produktionssvårigheter och är dyra och används vanligtvis i tunga korrosionsbrunnar.
C90 och T95 är indelade i 1 och 2 typer, nämligen C90-1, C90-2 och T95-1, T95-2.

4. Oljeslangen Vanligt använda stålkvalitet, stålnamn och leveransstatus

J55 (37Mn5) NU Oljeslang: Varmvalsad istället för normaliserad
J55 (37Mn5) EU-oljeslang: Normaliserad i full längd efter rubbning
N80-1 (36Mn2V) NU oljeslang: varmvalsad istället för normaliserad
N80-1 (36Mn2V) EU-oljeslang: normaliserad i full längd efter rubbning
N80-Q (30Mn5) oljeslang: 30Mn5, anlöpning i full längd
L80-1 (30Mn5) oljeslang: 30Mn5, anlöpning i full längd
P110 (25CrMnMo) oljeslang: 25CrMnMo, anlöpning i full längd
J55 (37Mn5) Koppling: Varmvalsad on-line Normaliserad
N80 (28MnTiB) Koppling: Hellängdshärdning
L80-1 (28MnTiB) Koppling: Hellängd härdat
P110 (25CrMnMo) Koppling: Hellängdshärdning

III. Höljesrör

1. Klassificering och roll för hölje

Höljet är stålröret som stödjer väggen i olje- och gaskällor. Flera lager av foderrör används i varje brunn beroende på olika borrdjup och geologiska förhållanden. Cement används för att cementera höljet efter att det har sänkts ner i brunnen, och till skillnad från oljerör och borrrör kan det inte återanvändas och tillhör engångsmaterial. Därför står förbrukningen av hölje för mer än 70 procent av alla oljekällors rör. Höljet kan delas in i ledarehölje, mellanhölje, produktionshölje och foderhölje enligt dess användning, och deras strukturer i oljekällor visas i figur 1.

① Ledarhölje: Typiskt med API-kvaliteter K55, J55 eller H40 stabiliserar ledarhölje brunnshuvudet och isolerar grunda akviferer med diametrar vanligtvis runt 20 tum eller 16 tum.

②Mellanhölje: Mellanhölje, ofta tillverkat av API-kvaliteter K55, N80, L80 eller P110, används för att isolera instabila formationer och varierande tryckzoner, med typiska diametrar på 13 3/8 tum, 11 3/4 tum eller 9 5/8 tum .

③ Produktionshölje: Tillverkat av högkvalitativt stål som API-kvaliteter J55, N80, L80, P110 eller Q125, är produktionshöljet utformat för att motstå produktionstryck, vanligtvis med diametrar på 9 5/8 tum, 7 tum eller 5 1/2 tum.

④Liner hölje: Liners förlänger borrhålet in i reservoaren med material som API-kvaliteter L80, N80 eller P110, med typiska diametrar på 7 tum, 5 tum eller 4 1/2 tum.

⑤Slang: Slang transporterar kolväten till ytan med API-kvaliteter J55, L80 eller P110 och finns i diametrar på 4 1/2 tum, 3 1/2 tum eller 2 7/8 tum.

IV. Borrör

1. Klassificering och funktion av rör för borrverktyg

Det fyrkantiga borrröret, borrröret, det viktade borrröret och borrkragen i borrverktyg bildar borrröret. Borröret är kärnborrverktyget som driver borrkronan från marken till botten av brunnen, och det är också en kanal från marken till botten av brunnen. Den har tre ledande roller:

① För att överföra vridmoment för att driva borrkronan till borrning;

② Att förlita sig på sin vikt till borrkronan för att bryta trycket från berget i botten av brunnen;

③ För att transportera tvättvätska, det vill säga borrslam genom marken genom högtrycksslampumparna, borrpelare in i borrhålet strömma in i botten av brunnen för att spola bort stenskräpet och kyla borrkronan och bära stenskräpet genom den yttre ytan av kolonnen och väggen av brunnen mellan ringen för att återgå till marken, för att uppnå syftet med att borra brunnen.

Borrröret används i borrningsprocessen för att motstå en mängd olika komplexa alternerande belastningar, såsom drag, kompression, vridning, böjning och andra påfrestningar. Den inre ytan utsätts också för högtrycksslam och korrosion.
(1) Fyrkantigt borrrör: Fyrkantiga borrrör finns i två typer: fyrsidiga och sexkantiga. I Kinas petroleumborrrör använder varje uppsättning borrpelare vanligtvis ett fyrsidigt borrrör. Dess specifikationer är 63,5 mm (2-1/2 tum), 88,9 mm (3-1/2 tum), 107,95 mm (4-1/4 tum), 133,35 mm (5-1/4 tum), 152,4 mm ( 6 tum) och så vidare. Längden som används är vanligtvis 1214,5 m.
(2) Borrrör: Borröret är det primära verktyget för att borra brunnar, anslutet till den nedre änden av det fyrkantiga borrröret, och när borrhålet fortsätter att fördjupas, fortsätter borrröret att förlänga borrpelaren en efter en. Specifikationerna för borrrör är: 60,3 mm (2-3/8 tum), 73,03 mm (2-7/8 tum), 88,9 mm (3-1/2 tum), 114,3 mm (4-1/2 tum) , 127 mm (5 tum), 139,7 mm (5-1/2 tum) och så vidare.
(3) Kraftig borrrör: Ett viktat borrrör är ett övergångsverktyg som förbinder borrröret och borrkragen, vilket kan förbättra borrrörets krafttillstånd och öka trycket på borrkronan. Huvudspecifikationerna för det viktade borrröret är 88,9 mm (3-1/2 tum) och 127 mm (5 tum).
(4) Borrkrage: Borrkragen är ansluten till den nedre delen av borrröret, som är ett speciellt tjockväggigt rör med hög styvhet. Den utövar tryck på borrkronan för att bryta berget och spelar en vägledande roll vid borrning av en rak brunn. De vanliga specifikationerna för borrkragar är 158,75 mm (6-1/4 tum), 177,85 mm (7 tum), 203,2 mm (8 tum), 228,6 mm (9 tum) och så vidare.

V. Ledningsrör

1. Klassificering av linjerör

Linjerör används i olje- och gasindustrin för att överföra olja, raffinerad olja, naturgas och vattenledningar med förkortningen stålrör. Transport av olje- och gasledningar är uppdelade i huvudlednings-, gren- och stadsledningsnätverk. Tre typer av huvudledningstransmission har de vanliga specifikationerna på ∅406 ~ 1219 mm, en väggtjocklek på 10 ~ 25 mm, stålkvalitet X42 ~ X80; grenledningsrörledningar och stadsrörledningsnätverk har vanligtvis specifikationer för ∅114 ~ 700 mm, väggtjockleken på 6 ~ 20 mm, stålkvaliteten för X42 ~ X80. Stålkvaliteten är X42～X80. Linjerör finns i svetsade och sömlösa typer. Svetsade Line Pipe används mer än Seamless Line Pipe.

2. Standard för linjerör

API Spec 5L – Specifikation för Line Pipe
ISO 3183 – Petroleum- och naturgasindustrier – Stålrör för rörledningstransportsystem

3. PSL1 och PSL2

PSL är förkortningen för produktspecifikationsnivå. Specifikationsnivån för linjerörsprodukten är uppdelad i PSL 1 och PSL 2, och kvalitetsnivån är uppdelad i PSL 1 och PSL 2. PSL 2 är högre än PSL 1; de två specifikationsnivåerna har inte bara olika testkrav, utan kraven på den kemiska sammansättningen och mekaniska egenskaperna är olika, så enligt API 5L order, villkoren i kontraktet, förutom att specificera specifikationerna, stålkvalitet och andra vanliga indikatorer, men måste också ange produktspecifikationsnivån, det vill säga PSL 1 eller PSL 2. PSL 2 i den kemiska sammansättningen, dragegenskaper, slagkraft, oförstörande testning och andra indikatorer är strängare än PSL 1.

4. Linjerör stålkvalitet, kemisk sammansättning och mekaniska egenskaper

Linjerörsstålkvaliteter från låg till hög är indelade i A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 och X80. För detaljerad kemisk sammansättning och mekaniska egenskaper, se API 5L-specifikationen, 46:e upplagan.

5. Hydrostatiskt test och icke-förstörande undersökningskrav för linjerör

Linjerör bör göras gren för gren hydrauliskt test, och standarden tillåter inte oförstörande generering av hydrauliskt tryck, vilket också är en stor skillnad mellan API-standarden och våra standarder. PSL 1 kräver inte oförstörande testning; PSL 2 bör vara oförstörande testning gren för gren.

VI. Premium-anslutningar

1. Introduktion av Premium Connections

Premium Connection är en rörgänga med en unik struktur som skiljer sig från API-gängan. Även om det befintliga API-gängade oljehöljet används i stor utsträckning vid exploatering av oljekällor, visas dess brister tydligt i den unika miljön för vissa oljefält: API:s rundgängade rörpelare, även om dess tätningsprestanda är bättre, dragkraften som bärs av den gängade en del motsvarar endast 60% till 80% av styrkan hos rörkroppen, och därför kan den inte användas vid exploatering av djupa brunnar; den API-förspända trapetsformade gängade rörpelaren, även om dess dragprestanda är mycket högre än API-rundgängad anslutning, är dess tätningsprestanda inte så bra. Även om kolonnens dragprestanda är mycket högre än API-rundgänganslutningen, är dess tätningsprestanda inte särskilt bra, så den kan inte användas vid exploatering av högtrycksgasbrunnar; dessutom kan det gängade fettet endast spela sin roll i miljön med en temperatur under 95 ℃, så det kan inte användas vid exploatering av högtemperaturbrunnar.

Jämfört med API-rundgängan och delvis trapetsformad gänganslutning har premiumanslutningen gjort genombrott i följande aspekter:

(1) Bra tätning, genom elasticiteten och metalltätningsstrukturens design, gör foggastätningen resistent mot att nå gränsen för slangkroppen inom flyttrycket;

(2) Hög hållfasthet hos anslutningen, ansluten till speciell spännanslutning av oljehölje, dess anslutningsstyrka når eller överstiger styrkan hos slangkroppen, för att lösa problemet med glidning i grunden;

(3) Genom materialval och ytbehandlingsprocessförbättring, löste i princip problemet med trådfast spänne;

(4) Genom optimering av strukturen, så att den gemensamma spänningsfördelningen är mer rimlig och mer gynnsam för motståndet mot spänningskorrosion;

(5) Genom axelstrukturen av rimlig design, så att driften av spännet på operationen är mer tillgänglig.

Olje- och gasindustrin har över 100 patenterade premiumanslutningar, vilket representerar betydande framsteg inom rörteknik. Dessa specialiserade gängdesigner erbjuder överlägsen tätningsförmåga, ökad anslutningsstyrka och förbättrad motståndskraft mot miljöpåfrestningar. Genom att hantera utmaningar som högt tryck, korrosiva miljöer och extrema temperaturer säkerställer dessa innovationer utmärkt tillförlitlighet och effektivitet i oljehälsosamma verksamheter över hela världen. Kontinuerlig forskning och utveckling inom premiumanslutningar understryker deras centrala roll för att stödja säkrare och mer produktiva borrmetoder, vilket återspeglar ett pågående engagemang för teknisk excellens inom energisektorn.

VAM®-anslutning: Känd för sin robusta prestanda i utmanande miljöer, har VAM®-anslutningar avancerad metall-till-metall-tätningsteknik och högt vridmoment, vilket säkerställer tillförlitlig drift i djupa brunnar och högtrycksreservoarer.

TenarisHydril Wedge Series: Denna serie erbjuder en rad anslutningar som Blue®, Dopeless® och Wedge 521®, kända för sin exceptionella gastäta tätning och motståndskraft mot kompressions- och dragkrafter, vilket ökar driftsäkerheten och effektiviteten.

TSH® Blue: Designad av Tenaris, TSH® Blue-anslutningar använder en egenutvecklad dubbelaxeldesign och en högpresterande gängprofil, vilket ger utmärkt utmattningsbeständighet och enkel make-up i kritiska borrtillämpningar.

Grant Prideco™ XT®-anslutning: XT®-anslutningar, konstruerade av NOV, innehåller en unik metall-till-metall-tätning och en robust gängform, vilket säkerställer överlägsen vridmomentkapacitet och motståndskraft mot skärning, vilket förlänger anslutningens livslängd.

Hunting Seal-Lock®-anslutning: Med en metall-till-metall-tätning och en unik gängprofil, är Seal-Lock®-anslutningen från Hunting känd för sin överlägsna tryckmotstånd och tillförlitlighet vid både onshore- och offshore-borrning.

Slutsats

Sammanfattningsvis, det komplicerade nätverket av stålrör som är avgörande för olje- och gasindustrin omfattar ett brett utbud av specialiserad utrustning utformad för att motstå rigorösa miljöer och komplexa driftskrav. Från de grundläggande höljesrören som stöder och skyddar friska väggar till de mångsidiga slangarna som används i extraktions- och injektionsprocesser, tjänar varje typ av rör ett distinkt syfte för att utforska, producera och transportera kolväten. Standarder som API-specifikationer säkerställer enhetlighet och kvalitet över dessa rör, medan innovationer som premiumanslutningar förbättrar prestandan under utmanande förhållanden. I takt med att tekniken utvecklas utvecklas dessa kritiska komponenter, vilket driver effektivitet och tillförlitlighet i global energiverksamhet. Att förstå dessa rör och deras specifikationer understryker deras oumbärliga roll i den moderna energisektorns infrastruktur.