BÌNH CHỨA LNG

Hướng dẫn chi tiết về thiết kế bồn chứa LNG, lựa chọn vật liệu và ứng dụng

/TRONG /qua

Giới thiệu

Khí thiên nhiên hóa lỏng (LNG) là một thành phần thiết yếu của cơ sở hạ tầng năng lượng toàn cầu, được lưu trữ ở nhiệt độ cực thấp để tạo điều kiện vận chuyển và lưu trữ hiệu quả. Thiết kế bồn chứa LNG và lựa chọn vật liệu đóng vai trò quan trọng để đảm bảo an toàn, độ bền và hiệu suất của chúng. Ngoài việc khám phá thiết kế và vật liệu bồn chứa, điều cần thiết là phải hiểu các ứng dụng khác nhau của bồn chứa LNG để đánh giá đầy đủ vai trò của chúng trong lĩnh vực năng lượng.

Hiểu về thiết kế bồn chứa LNG

Bồn chứa LNG được thiết kế để chứa khí thiên nhiên ở dạng lỏng ở nhiệt độ khoảng -162°C (-260°F). Chúng phải chịu được nhiệt độ cực lạnh, biến động áp suất và ứng suất nhiệt tiềm ẩn. Sau đây là cái nhìn chi tiết về các loại bồn chứa chính và các cân nhắc quan trọng về thiết kế:
Các loại bể:
Bể chứa đơn: Các bồn chứa này có một lớp thép với cấu trúc bê tông bên ngoài. Do biên độ an toàn thấp hơn, chúng thường được sử dụng cho các công suất lưu trữ nhỏ hơn và ít phổ biến hơn cho các ứng dụng quy mô lớn.
Bể chứa kép: Các bồn chứa này có một bồn chứa bằng thép bên trong và một lớp bê tông hoặc thép bên ngoài. Chúng cung cấp thêm sự an toàn bằng cách quản lý rò rỉ tiềm ẩn và cung cấp thêm một lớp bảo vệ.
Bồn chứa đầy: Những bồn chứa này, có một thùng chứa LNG bên trong và một hệ thống chứa thứ cấp, được thiết kế để xử lý mọi rò rỉ tiềm ẩn, khiến chúng trở thành tiêu chuẩn cho việc lưu trữ LNG quy mô lớn.
Cân nhắc thiết kế:
Cách nhiệt: Các vật liệu cách nhiệt tiên tiến như đá trân châu, chân không hoặc bọt polyurethane ngăn chặn sự xâm nhập của nhiệt và duy trì LNG ở nhiệt độ cực thấp.
Hệ thống kiểm soát áp suất: Van xả áp và hệ thống giám sát rất cần thiết để quản lý áp suất bên trong và đảm bảo hoạt động an toàn.
Tính toàn vẹn về cấu trúc và địa chấn: Bồn chứa phải chịu được hoạt động địa chấn và các ứng suất kết cấu khác, vì vậy chúng thường kết hợp bê tông cốt thép và phân tích kết cấu chi tiết.

Thiết kế bồn chứa LNG

Thiết kế bồn chứa LNG

Lựa chọn vật liệu cho bồn chứa LNG

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng đối với hiệu suất và tuổi thọ của bồn chứa LNG. Sau đây là một số vật liệu thường được sử dụng:
Vật liệu bể chứa bên trong:
Thép Niken 9% (ASTM A553): Vật liệu này lý tưởng cho tấm đáy bên trong và tấm vỏ bên trong hoặc tấm thành, có độ bền cao và khả năng chống gãy giòn ở nhiệt độ cực thấp.
Thép cacbon nhiệt độ thấp: Đôi khi, phương pháp này được sử dụng với thép niken 9% cho các bộ phận mà tính chất cực lạnh không quá quan trọng.
Vật liệu bể chứa bên ngoài:
Bê tông: Được sử dụng cho lớp ngăn chứa bên ngoài trong các bể chứa đôi và bể chứa toàn phần, cung cấp khả năng hỗ trợ kết cấu chắc chắn và cách nhiệt bổ sung.
Thép: Đôi khi được sử dụng trong bể chứa bên ngoài cho các khu vực chịu ứng suất cao, thường được phủ hoặc xử lý để chống ăn mòn.
Vật liệu mái bể:
ASTM A516 Cấp 70: Loại thép cacbon này thích hợp để làm tấm nóc bể, mang lại độ bền và độ dẻo dai ở nhiệt độ thấp.
Vật liệu cách nhiệt:
Đá trân châu: Có hiệu quả trong việc cách nhiệt chống lại nhiệt độ cực thấp.
Sợi thủy tinh và Aerogel: Vật liệu tiên tiến có khả năng cách nhiệt tuyệt vời nhưng chi phí cao hơn.

Ứng dụng của bồn chứa LNG

Bồn chứa LNG đóng vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong ngành năng lượng. Sau đây là cách chúng được sử dụng:
Nhà ga xuất nhập khẩu LNG:
Thiết bị đầu cuối nhập khẩu: Các bồn chứa LNG tại các nhà ga nhập khẩu tiếp nhận LNG từ tàu và lưu trữ trước khi được hóa khí và phân phối vào mạng lưới khí đốt địa phương.
Thiết bị đầu cuối xuất khẩu: Các bồn chứa LNG lưu trữ khí thiên nhiên hóa lỏng tại các nhà ga xuất khẩu trước khi được chất lên tàu để vận chuyển quốc tế.
Lưu trữ và phân phối LNG:
Các công ty tiện ích: Các công ty tiện ích lưu trữ và phân phối khí đốt tự nhiên để sử dụng cho mục đích dân dụng và thương mại trong các bồn chứa LNG, đảm bảo nguồn cung ổn định ngay cả trong thời gian nhu cầu cao điểm.
Ứng dụng công nghiệp: Các ngành công nghiệp sử dụng bồn chứa LNG để lưu trữ và cung cấp khí đốt tự nhiên cho các quy trình đòi hỏi nguồn nhiên liệu ổn định và đáng tin cậy.
LNG làm nhiên liệu:
Vận tải biển: Bồn chứa LNG được sử dụng trên các tàu được thiết kế chạy bằng LNG, giúp giảm lượng khí thải so với nhiên liệu hàng hải truyền thống.
Xe hạng nặng: Bồn chứa LNG được sử dụng trong xe tải và xe buýt chạy bằng khí thiên nhiên hóa lỏng, cung cấp giải pháp thay thế sạch hơn cho nhiên liệu diesel.
Sao lưu khẩn cấp và cắt giảm điện áp đỉnh:
Nguồn điện dự phòng: Bồn chứa LNG cung cấp giải pháp nguồn điện dự phòng cho những khu vực có nguồn cung cấp điện không ổn định, đảm bảo khí đốt tự nhiên luôn có sẵn để phát điện trong thời gian mất điện.
Cạo đỉnh: Việc lưu trữ LNG giúp quản lý nhu cầu cao điểm bằng cách lưu trữ khí dư thừa trong thời gian nhu cầu thấp và giải phóng khí trong thời gian nhu cầu cao.
Cơ sở sản xuất LNG:
Nhà máy hóa lỏng: Bồn chứa LNG lưu trữ sản phẩm hóa lỏng tại các cơ sở sản xuất, nơi khí tự nhiên được làm mát và ngưng tụ thành dạng lỏng để lưu trữ và vận chuyển hiệu quả.

Thiết kế và cân nhắc về an toàn

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả của bồn chứa LNG, hãy cân nhắc những điều sau:
Quản lý ứng suất nhiệt: Cần có mối nối giãn nở và cách nhiệt thích hợp để kiểm soát ứng suất nhiệt do sự thay đổi nhiệt độ khắc nghiệt gây ra.
Tính năng an toàn: Để giải quyết các rủi ro tiềm ẩn liên quan đến việc lưu trữ LNG, hãy kết hợp các hệ thống phát hiện rò rỉ, phòng cháy chữa cháy và hệ thống dừng khẩn cấp.
Tuân thủ quy định: Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định của ngành từ các tổ chức như Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API), Hiệp hội Phòng cháy chữa cháy Quốc gia (NFPA) và Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO).

Phần kết luận

Thiết kế và lựa chọn vật liệu của bồn chứa LNG là yếu tố cơ bản để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả của chúng. Các kỹ sư có thể tạo ra các bồn chứa hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt bằng cách lựa chọn các vật liệu phù hợp như thép niken 9% cho các thành phần đông lạnh và ASTM A516 Cấp 70 cho mái. Hiểu được các ứng dụng đa dạng của bồn chứa LNG—từ các nhà ga xuất nhập khẩu đến các mục đích sử dụng công nghiệp và dự phòng khẩn cấp—làm nổi bật vai trò quan trọng của chúng trong cơ sở hạ tầng năng lượng toàn cầu. Thiết kế cẩn thận, lựa chọn vật liệu và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn sẽ hỗ trợ cho sự thành công và an toàn liên tục của việc lưu trữ và sử dụng LNG. Để biết thông số kỹ thuật chính xác và giá hiện tại, hãy tham khảo ý kiến của [email protected] luôn được khuyến khích để đáp ứng nhu cầu cụ thể của dự án.

NACE MR0175 so với NACE MR0103

Sự khác biệt giữa NACE MR0175 và NACE MR0103 là gì?

/TRONG /qua

Giới thiệu

Trong các ngành công nghiệp như dầu khí, nơi thiết bị và cơ sở hạ tầng thường xuyên tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt, việc lựa chọn vật liệu có thể chịu được điều kiện ăn mòn là rất quan trọng. Hai tiêu chuẩn thiết yếu hướng dẫn lựa chọn vật liệu cho môi trường có chứa hydro sunfua (H₂S) là NACE MR0175 Và NACE MR0103. Mặc dù cả hai tiêu chuẩn đều nhằm mục đích ngăn ngừa nứt ứng suất sunfua (SSC) và các hư hỏng khác do hydro gây ra, nhưng chúng được thiết kế cho các ứng dụng và môi trường khác nhau. Blog này cung cấp tổng quan toàn diện về sự khác biệt giữa hai tiêu chuẩn thiết yếu này.

Giới thiệu về Tiêu chuẩn NACE

NACE International, hiện là một phần của Hiệp hội Bảo vệ và Hiệu suất Vật liệu (AMPP), đã phát triển NACE MR0175 và NACE MR0103 để giải quyết những thách thức do môi trường dịch vụ chua gây ra—môi trường có chứa H₂S. Những môi trường này có thể dẫn đến nhiều dạng ăn mòn và nứt khác nhau, có thể làm giảm tính toàn vẹn của vật liệu và có khả năng dẫn đến hỏng hóc thảm khốc. Mục đích chính của các tiêu chuẩn này là cung cấp hướng dẫn để lựa chọn vật liệu có thể chống lại những tác động gây hại này.

Phạm vi và ứng dụng

NACE MR0175

Tập trung chính: NACE MR0175, hay ISO 15156, chủ yếu nhắm vào ngành công nghiệp dầu khí thượng nguồn, bao gồm thăm dò, khoan, sản xuất và vận chuyển hydrocarbon.
Môi trường: Tiêu chuẩn này bao gồm các vật liệu được sử dụng trong sản xuất dầu khí trong môi trường dịch vụ chua. Bao gồm thiết bị giếng khoan, các thành phần đầu giếng, đường ống và nhà máy lọc dầu.
Sử dụng toàn cầu: NACE MR0175 là tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu và được sử dụng rộng rãi trong các hoạt động khai thác dầu khí thượng nguồn để đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của vật liệu trong môi trường chua.

NACE MR0103

Tập trung chính: NACE MR0103 được thiết kế dành riêng cho ngành công nghiệp lọc dầu và hóa dầu, tập trung vào các hoạt động hạ nguồn.
Môi trường: Tiêu chuẩn này áp dụng cho các nhà máy xử lý có hydro sunfua, đặc biệt là trong môi trường H₂S ướt. Tiêu chuẩn này được điều chỉnh theo các điều kiện tìm thấy trong các đơn vị tinh chế, chẳng hạn như các đơn vị xử lý hydro, nơi có nguy cơ nứt ứng suất sunfua đáng kể.
Cụ thể theo ngành: Không giống như NACE MR0175, được sử dụng trong nhiều ứng dụng rộng hơn, NACE MR0103 tập trung nhiều hơn vào lĩnh vực lọc dầu.

Yêu cầu về vật chất

NACE MR0175

Tùy chọn vật liệu: NACE MR0175 cung cấp nhiều lựa chọn vật liệu, bao gồm thép cacbon, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, hợp kim gốc niken, v.v. Mỗi vật liệu được phân loại dựa trên tính phù hợp của nó với các môi trường chua cụ thể.
Trình độ chuyên môn: Vật liệu phải đáp ứng các tiêu chí nghiêm ngặt để đủ điều kiện sử dụng, bao gồm khả năng chống SSC, nứt do hydro (HIC) và nứt do ăn mòn ứng suất sunfua (SSCC).
Giới hạn môi trường: Tiêu chuẩn này giới hạn áp suất riêng phần của H2S, nhiệt độ, độ pH và các yếu tố sinh thái khác quyết định tính phù hợp của vật liệu để phục vụ cho mục đích chua.

NACE MR0103

Yêu cầu về vật liệu: NACE MR0103 tập trung vào các vật liệu chống lại SSC trong môi trường tinh chế. Nó cung cấp các tiêu chí cụ thể cho carbon, hợp kim thấp và một số loại thép không gỉ.
Hướng dẫn đơn giản: So với MR0175, hướng dẫn lựa chọn vật liệu trong MR0103 đơn giản hơn, phản ánh các điều kiện được kiểm soát chặt chẽ và nhất quán hơn thường thấy trong các hoạt động tinh chế.
Quá trình sản xuất: Tiêu chuẩn này cũng nêu rõ các yêu cầu về hàn, xử lý nhiệt và chế tạo để đảm bảo vật liệu duy trì được khả năng chống nứt.

Chứng nhận và tuân thủ

NACE MR0175
Chứng nhận: Việc tuân thủ NACE MR0175 thường được các cơ quan quản lý yêu cầu và rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy của thiết bị trong các hoạt động dầu khí chua. Tiêu chuẩn này được tham chiếu trong nhiều quy định và hợp đồng quốc tế.
Tài liệu: Tài liệu chi tiết thường được yêu cầu để chứng minh rằng vật liệu đáp ứng các tiêu chí cụ thể được nêu trong MR0175. Điều này bao gồm thành phần hóa học, tính chất cơ học và thử nghiệm khả năng chống chịu với điều kiện dịch vụ chua.
NACE MR0103
Chứng nhận: Việc tuân thủ NACE MR0103 thường được yêu cầu trong các hợp đồng về thiết bị và vật liệu sử dụng trong các nhà máy lọc dầu và hóa dầu. Nó đảm bảo rằng các vật liệu được chọn có thể chịu được những thách thức cụ thể của môi trường lọc dầu.
Yêu cầu đơn giản hóa: Mặc dù vẫn nghiêm ngặt, các yêu cầu về tài liệu và thử nghiệm để tuân thủ MR0103 thường ít phức tạp hơn so với MR0175, phản ánh các điều kiện môi trường và rủi ro khác nhau trong quá trình lọc dầu so với các hoạt động thượng nguồn.

Kiểm tra và thẩm định

NACE MR0175
Kiểm tra nghiêm ngặt: Vật liệu phải trải qua quá trình thử nghiệm rộng rãi, bao gồm thử nghiệm trong phòng thí nghiệm về SSC, HIC và SSCC để đủ điều kiện sử dụng trong môi trường chua.
Tiêu chuẩn toàn cầu: Tiêu chuẩn này phù hợp với các quy trình thử nghiệm quốc tế và thường yêu cầu vật liệu phải đáp ứng các tiêu chí hiệu suất nghiêm ngặt trong điều kiện khắc nghiệt nhất trong hoạt động dầu khí.
NACE MR0103
Kiểm tra có mục tiêu: Yêu cầu thử nghiệm tập trung vào các điều kiện cụ thể của môi trường nhà máy lọc dầu. Bao gồm thử nghiệm khả năng chống H₂S ướt, SSC và các dạng nứt liên quan khác.
Ứng dụng cụ thể: Các giao thức thử nghiệm được thiết kế riêng theo nhu cầu của quy trình tinh chế, thường liên quan đến các điều kiện ít khắc nghiệt hơn so với các hoạt động thượng nguồn.

Phần kết luận

Trong khi NACE MR0175 và NACE MR0103 cả hai đều ngăn ngừa nứt ứng suất sunfua và các dạng nứt môi trường khác trong môi trường dịch vụ chua, chúng được thiết kế cho các ứng dụng khác nhau.
NACE MR0175 là tiêu chuẩn cho các hoạt động dầu khí thượng nguồn. Tiêu chuẩn này bao gồm nhiều loại vật liệu và điều kiện môi trường và có quy trình thử nghiệm và đánh giá nghiêm ngặt.
NACE MR0103 được thiết kế riêng cho ngành công nghiệp lọc dầu. Tập trung vào các hoạt động hạ nguồn và sử dụng các tiêu chí lựa chọn vật liệu đơn giản hơn, có mục tiêu hơn.

Việc hiểu rõ sự khác biệt giữa các tiêu chuẩn này là điều cần thiết để lựa chọn vật liệu phù hợp cho ứng dụng cụ thể của bạn và đảm bảo tính an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ của cơ sở hạ tầng trong môi trường hydro sunfua.

Cracking do hydro gây ra HIC

Nứt môi trường: HB, HIC, SWC, SOHIC, SSC, SZC, HSC, HE, SCC

/TRONG /qua

Giới thiệu

Trong các ngành công nghiệp mà vật liệu phải chịu tác động của môi trường khắc nghiệt—như dầu khí, chế biến hóa chất và phát điện—việc hiểu và ngăn ngừa nứt môi trường là rất quan trọng. Các loại nứt này có thể dẫn đến hỏng hóc thảm khốc, sửa chữa tốn kém và rủi ro an toàn đáng kể. Bài đăng trên blog này sẽ cung cấp tổng quan chi tiết và chuyên nghiệp về các dạng nứt môi trường khác nhau như HB, HIC, SWC, SOHIC, SSC, SZC, HSC, HE và SCC, bao gồm nhận dạng, cơ chế cơ bản và chiến lược phòng ngừa.

1. Phồng rộp hydro (HB)

Sự công nhận:
Phồng rộp hydro được đặc trưng bởi sự hình thành các vết phồng rộp hoặc chỗ phình trên bề mặt vật liệu. Các vết phồng rộp này là kết quả của các nguyên tử hydro xâm nhập vào vật liệu và tích tụ tại các khuyết tật hoặc tạp chất bên trong, tạo thành các phân tử hydro tạo ra áp suất cao cục bộ.

Cơ chế:
Các nguyên tử hydro khuếch tán vào vật liệu, thường là thép cacbon, và kết hợp lại thành hydro phân tử tại các vị trí tạp chất hoặc lỗ rỗng. Áp suất từ các phân tử hydro này tạo ra các vết phồng rộp, làm yếu vật liệu và dẫn đến sự phân hủy thêm.

Phòng ngừa:

  • Lựa chọn vật liệu: Sử dụng vật liệu có ít tạp chất, đặc biệt là thép có hàm lượng lưu huỳnh thấp.
  • Lớp phủ bảo vệ: Sử dụng lớp phủ ngăn chặn sự xâm nhập của hydro.
  • Bảo vệ catôt: Triển khai hệ thống bảo vệ catốt để giảm sự hấp thụ hydro.

2. Cracking do hydro gây ra (HIC)

Sự công nhận:
Nứt do hydro (HIC) được xác định bằng các vết nứt bên trong thường chạy song song với hướng lăn của vật liệu. Các vết nứt này thường nằm dọc theo ranh giới hạt và không mở rộng đến bề mặt vật liệu, khiến chúng khó phát hiện cho đến khi xảy ra hư hỏng đáng kể.

Cơ chế:
Giống như sự phồng rộp hydro, các nguyên tử hydro xâm nhập vào vật liệu và kết hợp lại để tạo thành hydro phân tử bên trong các khoang hoặc tạp chất bên trong. Áp suất do các phân tử này tạo ra gây ra vết nứt bên trong, làm ảnh hưởng đến tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của vật liệu.

Phòng ngừa:

  • Lựa chọn vật liệu: Chọn loại thép có hàm lượng lưu huỳnh thấp và ít tạp chất.
  • Xử lý nhiệt: Áp dụng quy trình xử lý nhiệt thích hợp để tinh chỉnh cấu trúc vi mô của vật liệu.
  • Biện pháp bảo vệ: Sử dụng lớp phủ và bảo vệ catốt để ức chế sự hấp thụ hydro.

3. Nứt do hydro hướng ứng suất (SOHIC)

Sự công nhận:
SOHIC là một dạng nứt do hydro gây ra xảy ra khi có ứng suất kéo bên ngoài. Nó được nhận biết bằng một mô hình nứt đặc trưng theo bậc thang hoặc giống như cầu thang, thường được quan sát thấy gần mối hàn hoặc các khu vực chịu ứng suất cao khác.

Cơ chế:
Nứt do hydro gây ra và ứng suất kéo dẫn đến kiểu nứt nghiêm trọng và rõ rệt hơn. Sự hiện diện của ứng suất làm trầm trọng thêm tác động của sự giòn do hydro, khiến vết nứt lan truyền theo từng bước.

Phòng ngừa:

  • Quản lý căng thẳng: Thực hiện các biện pháp giảm căng thẳng để giảm bớt căng thẳng còn sót lại.
  • Lựa chọn vật liệu: Sử dụng vật liệu có khả năng chống giòn do hydro cao hơn.
  • Biện pháp bảo vệ: Áp dụng lớp phủ bảo vệ và bảo vệ catốt.

4. Nứt ứng suất sunfua (SSC)

Sự công nhận:
Nứt ứng suất sunfua (SSC) biểu hiện dưới dạng vết nứt giòn trong thép cường độ cao tiếp xúc với môi trường hydro sunfua (H₂S). Các vết nứt này thường là giữa các hạt và có thể lan truyền nhanh dưới ứng suất kéo, dẫn đến hỏng hóc đột ngột và thảm khốc.

Cơ chế:
Khi có mặt hydro sunfua, các nguyên tử hydro được hấp thụ bởi vật liệu, dẫn đến giòn. Sự giòn này làm giảm khả năng chịu ứng suất kéo của vật liệu, dẫn đến gãy giòn.

Phòng ngừa:

  • Lựa chọn vật liệu: Sử dụng vật liệu chống chua có độ cứng được kiểm soát.
  • Kiểm soát môi trường: Giảm thiểu tiếp xúc với hydro sunfua hoặc sử dụng chất ức chế để giảm thiểu tác động của nó.
  • Lớp phủ bảo vệ: Sử dụng lớp phủ có tác dụng như rào cản chống lại hydro sunfua.

5. Nứt từng bước (SWC)

Sự công nhận:
Nứt bậc thang hoặc nứt hydro xảy ra trong thép cường độ cao, đặc biệt là trong các kết cấu hàn. Nó được nhận biết bằng một mẫu nứt hình zíc zắc hoặc hình cầu thang, thường được quan sát thấy gần mối hàn.

Cơ chế:
Nứt từng bước xảy ra do tác động kết hợp của sự giòn do hydro và ứng suất dư từ quá trình hàn. Vết nứt lan truyền từng bước, theo đường yếu nhất qua vật liệu.

Phòng ngừa:

  • Xử lý nhiệt: Sử dụng phương pháp xử lý nhiệt trước và sau khi hàn để giảm ứng suất dư.
  • Lựa chọn vật liệu: Chọn vật liệu có khả năng chống giòn do hydro tốt hơn.
  • Nướng bằng hydro: Thực hiện quy trình nung hydro sau khi hàn để loại bỏ hydro đã hấp thụ.

6. Nứt kẽm ứng suất (SZC)

Sự công nhận:
Nứt kẽm ứng suất (SZC) xảy ra trong thép mạ kẽm (mạ kẽm). Nó được nhận biết bằng các vết nứt giữa các hạt có thể dẫn đến sự tách lớp của lớp mạ kẽm và sự phá hủy cấu trúc tiếp theo của thép bên dưới.

Cơ chế:
Sự kết hợp của ứng suất kéo trong lớp phủ kẽm và tiếp xúc với môi trường ăn mòn gây ra SZC. Ứng suất trong lớp phủ, kết hợp với các yếu tố môi trường, dẫn đến nứt giữa các hạt và hỏng hóc.

Phòng ngừa:

  • Kiểm soát lớp phủ: Đảm bảo độ dày lớp mạ kẽm thích hợp để tránh ứng suất quá mức.
  • Cân nhắc thiết kế: Tránh những khúc cua và góc nhọn gây tập trung áp lực.
  • Kiểm soát môi trường: Giảm thiểu tiếp xúc với môi trường ăn mòn có thể làm trầm trọng thêm tình trạng nứt nẻ.

7. Nứt ứng suất hydro (HSC)

Sự công nhận:
Nứt ứng suất hydro (HSC) là một dạng giòn do hydro trong thép cường độ cao tiếp xúc với hydro. Nó được đặc trưng bởi sự gãy giòn đột ngột dưới ứng suất kéo.

Cơ chế:
Các nguyên tử hydro khuếch tán vào thép, gây ra hiện tượng giòn. Hiện tượng giòn này làm giảm đáng kể độ dẻo dai của vật liệu, khiến vật liệu dễ bị nứt và hỏng đột ngột khi chịu ứng suất.

Phòng ngừa:

  • Lựa chọn vật liệu: Chọn vật liệu có khả năng giòn do hydro thấp hơn.
  • Kiểm soát môi trường: Giảm thiểu tiếp xúc với hydro trong quá trình chế biến và bảo dưỡng.
  • Biện pháp bảo vệ: Sử dụng lớp phủ bảo vệ và bảo vệ catốt để ngăn chặn sự xâm nhập của hydro.

8. Sự giòn của hydro (HE)

Sự công nhận:
Giòn hydro (HE) là thuật ngữ chung cho tình trạng mất độ đàn hồi và nứt hoặc gãy sau đó của vật liệu do hấp thụ hydro. Bản chất đột ngột và giòn của vết nứt thường được nhận biết.

Cơ chế:
Các nguyên tử hydro xâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể của kim loại, làm giảm đáng kể độ dẻo và độ bền của kim loại. Dưới áp lực, vật liệu giòn dễ bị nứt và hỏng.

Phòng ngừa:

  • Lựa chọn vật liệu: Sử dụng vật liệu có khả năng chống giòn do hydro.
  • Kiểm soát Hydro: Quản lý việc tiếp xúc với hydro trong quá trình sản xuất và bảo dưỡng để ngăn ngừa sự hấp thụ.
  • Lớp phủ bảo vệ: Áp dụng lớp phủ ngăn chặn hydro xâm nhập vào vật liệu.

9. Nứt do ăn mòn ứng suất (SCC)

Sự công nhận:
Nứt ăn mòn ứng suất (SCC) được đặc trưng bởi các vết nứt nhỏ thường bắt đầu ở bề mặt vật liệu và lan rộng qua độ dày của vật liệu. SCC xảy ra khi vật liệu tiếp xúc với môi trường ăn mòn dưới ứng suất kéo.

Cơ chế:
SCC là kết quả của tác động kết hợp của ứng suất kéo và môi trường ăn mòn. Ví dụ, SCC do clorua gây ra là vấn đề phổ biến ở thép không gỉ, trong đó các ion clorua tạo điều kiện cho vết nứt bắt đầu và lan truyền dưới ứng suất.

Phòng ngừa:

  • Lựa chọn vật liệu: Chọn vật liệu có khả năng chống lại các loại SCC cụ thể liên quan đến môi trường.
  • Kiểm soát môi trường: Giảm nồng độ các chất ăn mòn, chẳng hạn như clorua, trong môi trường hoạt động.
  • Quản lý căng thẳng: Sử dụng phương pháp ủ giảm ứng suất và thiết kế cẩn thận để giảm thiểu ứng suất dư góp phần gây ra SCC.

Phần kết luận

Nứt môi trường là một thách thức phức tạp và đa diện đối với các ngành công nghiệp mà tính toàn vẹn của vật liệu là rất quan trọng. Hiểu được các cơ chế cụ thể đằng sau từng loại nứt - chẳng hạn như HB, HIC, SWC, SOHIC, SSC, SZC, HSC, HE và SCC - là điều cần thiết để phòng ngừa hiệu quả. Bằng cách triển khai các chiến lược như lựa chọn vật liệu, quản lý ứng suất, kiểm soát môi trường và lớp phủ bảo vệ, các ngành công nghiệp có thể giảm đáng kể các rủi ro liên quan đến các dạng nứt này, đảm bảo tính an toàn, độ tin cậy và tuổi thọ của cơ sở hạ tầng của họ.

Khi những tiến bộ công nghệ tiếp tục phát triển, các phương pháp chống nứt môi trường cũng sẽ phát triển theo. Điều này làm cho nghiên cứu và phát triển liên tục trở nên quan trọng để duy trì tính toàn vẹn của vật liệu trong môi trường ngày càng khắt khe.

Xây dựng bể chứa dầu: Tính toán yêu cầu về tấm thép

Cách tính số lượng tấm thép cho bể chứa dầu

/TRONG /qua

Giới thiệu

Xây dựng bể chứa dầu liên quan đến việc lập kế hoạch chính xác và tính toán chính xác để đảm bảo tính toàn vẹn về mặt cấu trúc, an toàn và hiệu quả về mặt chi phí. Đối với các bể chứa được xây dựng bằng tấm thép cacbon, việc xác định số lượng và cách sắp xếp các tấm này là rất quan trọng. Trong blog này, chúng ta sẽ khám phá cách tính số lượng tấm thép cho bể chứa dầu, sử dụng một ví dụ cụ thể để minh họa các bước liên quan.

Thông số kỹ thuật của dự án

Yêu cầu của khách hàng:

  • Tùy chọn độ dày tấm: Tấm thép cacbon 6mm, 8mm và 10mm
  • Kích thước tấm: Chiều rộng: 2200mm, Chiều dài: 6000mm

Thông số kỹ thuật của bể:

  • Số lượng xe tăng: 3
  • Thể tích bể riêng lẻ: 3.000 mét khối
  • Chiều cao: 12 mét
  • Đường kính: 15.286 mét

Các bước tính toán số lượng tấm thép cho ba bể chứa dầu hình trụ

Bước 1: Tính diện tích bề mặt của một bể chứa đơn

Diện tích bề mặt của mỗi bể là tổng diện tích bề mặt của vỏ hình trụ, đáy và mái.

1. Tính chu vi và diện tích vỏ

2. Tính diện tích đáy và mái nhà

 

Bước 2: Tính tổng diện tích bề mặt của tất cả các bể

Bước 3: Xác định số lượng tấm thép cần thiết

Bước 4: Phân bổ độ dày của tấm

Để tối ưu hóa tính toàn vẹn về cấu trúc và chi phí của bể, hãy phân bổ độ dày tấm khác nhau cho các bộ phận khác nhau của mỗi bể:

  • Tấm 6mm: Sử dụng cho mái nhà, nơi có ứng suất kết cấu thấp.
  • Tấm 8mm:Áp dụng cho các phần phía trên của vỏ bể, nơi có ứng suất vừa phải.
  • Tấm 10mm: Chúng được sử dụng cho phần đáy và phần dưới của vỏ, nơi chịu ứng suất cao nhất do trọng lượng của dầu được lưu trữ.

Bước 5: Ví dụ về việc phân bổ các tấm cho mỗi bể

Tấm đáy:

  • Diện tích yêu cầu cho mỗi bể: 183,7 mét vuông
  • Độ dày tấm: 10mm
  • Số lượng tấm trên mỗi bể: [183.7/13.2] tấm
  • Tổng cộng cho 3 xe tăng: 14 × 3 tấm

Tấm vỏ:

  • Diện tích yêu cầu cho mỗi bể: 576 mét vuông
  • Độ dày tấm: 10mm (Phần dưới), 8mm (Phần trên)
  • Số lượng tấm trên mỗi bể: [576/13.2] tấm
    • Phần dưới (10mm): Khoảng 22 tấm mỗi bể
    • Phần trên (8mm): Khoảng 22 tấm mỗi bể
  • Tổng cộng cho 3 xe tăng: 44 × 3 tấm

Tấm lợp mái:

  • Diện tích yêu cầu cho mỗi bể: 183,7 mét vuông
  • Độ dày tấm: 6mm
  • Số lượng tấm trên mỗi bể: [183.7/13.2] tấm
  • Tổng cộng cho 3 xe tăng: 14 × 3 = tấm

Những cân nhắc để tính toán chính xác

  • Khoản cho phép ăn mòn: Bao gồm thêm độ dày để phòng ngừa sự ăn mòn trong tương lai.
  • Sự lãng phí: Xem xét sự lãng phí vật liệu do cắt và lắp, thường là thêm 5-10% vật liệu bổ sung.
  • Mã thiết kế:Khi xác định độ dày của tấm và thiết kế bể chứa, hãy đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn và quy chuẩn thiết kế có liên quan, chẳng hạn như API 650.

Phần kết luận

Xây dựng các bể chứa dầu bằng các tấm thép cacbon đòi hỏi phải tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả vật liệu và tính toàn vẹn của cấu trúc. Bằng cách xác định chính xác diện tích bề mặt và xem xét độ dày tấm phù hợp, bạn có thể ước tính số lượng tấm cần thiết để xây dựng các bể đáp ứng các tiêu chuẩn của ngành và yêu cầu của khách hàng. Những tính toán này tạo thành nền tảng cho việc xây dựng bể thành công, cho phép mua sắm vật liệu hiệu quả và lập kế hoạch dự án. Cho dù là đối với một dự án mới hay cải tạo các bể hiện có, phương pháp này đảm bảo các giải pháp lưu trữ dầu mạnh mẽ và đáng tin cậy phù hợp với các thông lệ kỹ thuật tốt nhất. Nếu bạn có dự án bể chứa LNG, nhiên liệu hàng không hoặc dầu thô mới, vui lòng liên hệ với [email protected] để được báo giá tấm thép tối ưu.

Lớp phủ 3LPE so với lớp phủ 3LPP

3LPE so với 3LPP: So sánh toàn diện về lớp phủ đường ống

/TRONG /qua

Giới thiệu

Lớp phủ đường ống bảo vệ đường ống thép khỏi sự ăn mòn và các yếu tố môi trường khác. Trong số các lớp phủ được sử dụng phổ biến nhất là Polyetylen 3 lớp (3LPE) Và Polypropylene 3 lớp (3LPP) lớp phủ. Cả hai lớp phủ đều có khả năng bảo vệ mạnh mẽ, nhưng chúng khác nhau về ứng dụng, thành phần và hiệu suất. Blog này sẽ cung cấp so sánh chi tiết giữa lớp phủ 3LPE và 3LPP, tập trung vào năm lĩnh vực chính: lựa chọn lớp phủ, thành phần lớp phủ, hiệu suất lớp phủ, yêu cầu thi công và quy trình thi công.

1. Lựa chọn lớp phủ

Lớp phủ 3LPE:
Cách sử dụng: 3LPE được sử dụng rộng rãi cho các đường ống trên bờ và ngoài khơi trong ngành dầu khí. Nó đặc biệt phù hợp với các môi trường đòi hỏi khả năng chịu nhiệt độ vừa phải và khả năng bảo vệ cơ học tuyệt vời.
Phạm vi nhiệt độ:Lớp phủ 3LPE thường được sử dụng cho đường ống hoạt động ở nhiệt độ từ -40 °C đến 80 80°C.
Cân nhắc chi phí:3LPE thường tiết kiệm chi phí hơn 3LPP, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các dự án có hạn chế về ngân sách khi yêu cầu về nhiệt độ nằm trong phạm vi mà nó hỗ trợ.
Lớp phủ 3LPP:
Cách sử dụng: 3LPP được ưa chuộng trong môi trường nhiệt độ cao, chẳng hạn như đường ống ngoài khơi nước sâu và đường ống vận chuyển chất lỏng nóng. Nó cũng được sử dụng ở những khu vực cần bảo vệ cơ học vượt trội.
Phạm vi nhiệt độ:Lớp phủ 3LPP có thể chịu được nhiệt độ cao hơn, thường từ -20°C đến 140°C, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe hơn.
Cân nhắc chi phí:Lớp phủ 3LPP đắt hơn do có khả năng chịu nhiệt độ và tính chất cơ học vượt trội, nhưng chúng cần thiết cho các đường ống hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.
Tóm tắt lựa chọn:Sự lựa chọn giữa 3LPE và 3LPP chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ vận hành của đường ống, điều kiện môi trường và cân nhắc về ngân sách. 3LPE lý tưởng cho nhiệt độ vừa phải và các dự án nhạy cảm về chi phí, trong khi 3LPP được ưu tiên cho môi trường nhiệt độ cao, nơi cần tăng cường bảo vệ cơ học.

2. Thành phần lớp phủ

Thành phần lớp phủ 3LPE:
Lớp 1: Epoxy liên kết nóng chảy (FBE):Lớp trong cùng có khả năng bám dính tuyệt vời vào lớp nền thép và là lớp chống ăn mòn chính.
Lớp 2: Keo dán Copolymer:Lớp này liên kết lớp FBE với lớp phủ polyethylene, đảm bảo độ bám dính chắc chắn và khả năng chống ăn mòn bổ sung.
Lớp 3: Polyetylen (PE):Lớp ngoài cung cấp khả năng bảo vệ cơ học chống lại các hư hỏng vật lý trong quá trình xử lý, vận chuyển và lắp đặt.
Thành phần lớp phủ 3LPP:
Lớp 1: Epoxy liên kết nóng chảy (FBE):Tương tự như 3LPE, lớp FBE trong 3LPP đóng vai trò là lớp liên kết và bảo vệ chống ăn mòn chính.
Lớp 2: Keo dán Copolymer:Lớp keo này liên kết FBE với lớp phủ polypropylene, đảm bảo độ bám dính chắc chắn.
Lớp 3: Polypropylene (PP):Lớp ngoài bằng polypropylen có khả năng bảo vệ cơ học vượt trội và chịu nhiệt độ cao hơn so với polyetylen.
Tóm tắt bài soạn: Cả hai lớp phủ đều có cấu trúc tương tự nhau, với lớp FBE, chất kết dính đồng trùng hợp và lớp bảo vệ bên ngoài. Tuy nhiên, vật liệu lớp ngoài khác nhau—polyethylene trong 3LPE và polypropylene trong 3LPP—dẫn đến sự khác biệt về đặc tính hiệu suất.

3. Hiệu suất lớp phủ

Hiệu suất lớp phủ 3LPE:
Khả năng chịu nhiệt: 3LPE hoạt động tốt trong môi trường có nhiệt độ trung bình nhưng có thể không phù hợp với nhiệt độ vượt quá 80°C.
Bảo vệ cơ khí:Lớp ngoài bằng polyethylene có khả năng chống chịu hư hỏng vật lý tuyệt vời, phù hợp cho đường ống trên bờ và ngoài khơi.
Chống ăn mòn:Sự kết hợp giữa lớp FBE và lớp PE mang lại khả năng bảo vệ mạnh mẽ chống lại sự ăn mòn, đặc biệt là trong môi trường ẩm ướt.
Kháng hóa chất:3LPE có khả năng chống hóa chất tốt nhưng kém hiệu quả hơn trong môi trường tiếp xúc với hóa chất mạnh so với 3LPP.
Hiệu suất lớp phủ 3LPP:
Khả năng chịu nhiệt:3LPP được thiết kế để chịu được nhiệt độ lên tới 140°C, lý tưởng cho đường ống vận chuyển chất lỏng nóng hoặc trong môi trường có nhiệt độ cao.
Bảo vệ cơ khí:Lớp polypropylene cung cấp khả năng bảo vệ cơ học vượt trội, đặc biệt là trong các đường ống ngoài khơi nước sâu có áp suất bên ngoài và ứng suất vật lý cao hơn.
Chống ăn mòn:3LPP có khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, tương tự như 3LPE, nhưng hoạt động tốt hơn trong môi trường nhiệt độ cao.
Kháng hóa chất:3LPP có khả năng chống hóa chất vượt trội, phù hợp hơn với môi trường có hóa chất hoặc hydrocarbon mạnh.
Tóm tắt hiệu suất: 3LPP hoạt động tốt hơn 3LPE trong môi trường nhiệt độ cao và có khả năng chống chịu cơ học và hóa học tốt hơn. Tuy nhiên, 3LPE vẫn có hiệu quả cao đối với nhiệt độ vừa phải và môi trường ít khắc nghiệt hơn.

4. Yêu cầu xây dựng

Yêu cầu xây dựng 3LPE:
Chuẩn bị bề mặt: Chuẩn bị bề mặt đúng cách là rất quan trọng đối với hiệu quả của lớp phủ 3LPE. Bề mặt thép phải được làm sạch và làm nhám để đạt được độ bám dính cần thiết cho lớp FBE.
Điều kiện ứng dụng:Lớp phủ 3LPE phải được thi công trong môi trường được kiểm soát để đảm bảo độ bám dính thích hợp của từng lớp.
Thông số kỹ thuật độ dày:Độ dày của mỗi lớp rất quan trọng, với tổng độ dày thường dao động từ 1,8 mm đến 3,0 mm, tùy thuộc vào mục đích sử dụng đường ống.
Yêu cầu xây dựng 3LPP:
Chuẩn bị bề mặt: Giống như 3LPE, việc chuẩn bị bề mặt là rất quan trọng. Thép phải được làm sạch để loại bỏ chất gây ô nhiễm và được làm nhám để đảm bảo độ bám dính thích hợp của lớp FBE.
Điều kiện ứng dụng:Quy trình ứng dụng 3LPP tương tự như 3LPE nhưng thường đòi hỏi kiểm soát chính xác hơn do lớp phủ có khả năng chịu nhiệt độ cao hơn.
Thông số kỹ thuật độ dày:Lớp phủ 3LPP thường dày hơn 3LPE, với tổng độ dày dao động từ 2,0 mm đến 4,0 mm, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.
Tóm tắt yêu cầu xây dựng: 3LPE và 3LPP yêu cầu chuẩn bị bề mặt tỉ mỉ và môi trường ứng dụng được kiểm soát. Tuy nhiên, lớp phủ 3LPP thường yêu cầu ứng dụng dày hơn để tăng cường chất lượng bảo vệ của chúng.

5. Quá trình xây dựng

Quy trình xây dựng 3LPE:
Vệ sinh bề mặt:Ống thép được làm sạch bằng các phương pháp như phun cát để loại bỏ rỉ sét, cặn và các chất gây ô nhiễm khác.
Ứng dụng FBE:Ống đã làm sạch được làm nóng trước và lớp FBE được phủ tĩnh điện, tạo ra liên kết chắc chắn với thép.
Ứng dụng lớp keo dính:Chất kết dính đồng trùng hợp được bôi lên lớp FBE, liên kết FBE với lớp polyethylene bên ngoài.
Ứng dụng lớp PE:Lớp polyethylene được đùn vào ống, mang lại khả năng bảo vệ cơ học và tăng khả năng chống ăn mòn.
Làm mát và kiểm tra:Ống phủ được làm mát, kiểm tra các khuyết tật và chuẩn bị cho việc vận chuyển.
Quy trình xây dựng 3LPP:
Vệ sinh bề mặt:Tương tự như 3LPE, ống thép được làm sạch kỹ lưỡng để đảm bảo lớp phủ có độ bám dính tốt.
Ứng dụng FBE:Lớp FBE được áp dụng cho đường ống đã được làm nóng trước và đóng vai trò là lớp bảo vệ chống ăn mòn chính.
Ứng dụng lớp keo dính:Chất kết dính copolymer được phủ lên lớp FBE, đảm bảo liên kết chắc chắn với lớp phủ polypropylene.
Ứng dụng lớp PP:Lớp polypropylene được áp dụng bằng cách đùn, mang lại khả năng chịu nhiệt và chịu cơ học vượt trội.
Làm mát và kiểm tra:Ống được làm mát, kiểm tra lỗi và chuẩn bị triển khai.
Tóm tắt quá trình xây dựng:Các quy trình xây dựng cho 3LPE và 3LPP tương tự nhau, với các vật liệu khác nhau được sử dụng cho lớp bảo vệ bên ngoài. Cả hai phương pháp đều yêu cầu kiểm soát cẩn thận nhiệt độ, độ sạch và độ dày của lớp để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Phần kết luận

Việc lựa chọn giữa lớp phủ 3LPE và 3LPP phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm nhiệt độ vận hành, điều kiện môi trường, ứng suất cơ học và ngân sách.
3LPE lý tưởng cho các đường ống hoạt động ở nhiệt độ vừa phải và khi chi phí là yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Nó cung cấp khả năng chống ăn mòn và bảo vệ cơ học tuyệt vời cho hầu hết các ứng dụng trên bờ và ngoài khơi.
3LPPMặt khác, là lựa chọn ưu tiên cho môi trường nhiệt độ cao và các ứng dụng đòi hỏi khả năng bảo vệ cơ học vượt trội. Chi phí cao hơn của nó được biện minh bởi hiệu suất được cải thiện trong các điều kiện khắt khe.

Hiểu được các yêu cầu cụ thể của dự án đường ống của bạn là điều cần thiết để lựa chọn lớp phủ phù hợp. Cả 3LPE và 3LPP đều có điểm mạnh và ứng dụng riêng, và lựa chọn đúng đắn sẽ đảm bảo bảo vệ lâu dài và độ bền cho cơ sở hạ tầng đường ống của bạn.

Khám phá vai trò quan trọng của ống thép trong thăm dò dầu khí

/TRONG /qua

Giới thiệu

Ống thép đóng vai trò quan trọng trong dầu khí, mang lại độ bền và độ tin cậy vô song trong điều kiện khắc nghiệt. Thiết yếu cho hoạt động thăm dò và vận chuyển, những ống này chịu được áp suất cao, môi trường ăn mòn và nhiệt độ khắc nghiệt. Trang này khám phá các chức năng quan trọng của ống thép trong hoạt động thăm dò dầu khí, nêu chi tiết tầm quan trọng của chúng trong hoạt động khoan, cơ sở hạ tầng và an toàn. Khám phá cách lựa chọn ống thép phù hợp có thể nâng cao hiệu quả hoạt động và giảm chi phí trong ngành công nghiệp đòi hỏi khắt khe này.

I. Kiến thức cơ bản về ống thép cho ngành dầu khí

1. Giải thích thuật ngữ

API: Viết tắt của Viện Dầu khí Hoa Kỳ.
OCTG: Viết tắt của Hàng hóa dạng ống dầu Quốc gia, bao gồm Ống vỏ dầu, Ống dầu, Ống khoan, Cổ khoan, Mũi khoan, Thanh hút, khớp nối con chó con, v.v.
Ống dầu: Ống được sử dụng trong giếng dầu để khai thác, khai thác khí, bơm nước và nứt vỡ axit.
Vỏ: Ống được hạ xuống từ mặt đất vào lỗ khoan để làm lớp lót nhằm ngăn tường sụp đổ.
Ống khoan: Ống dùng để khoan lỗ khoan.
Đường ống: Ống dùng để vận chuyển dầu hoặc khí đốt.
Khớp nối: Xi lanh dùng để nối hai ống ren bằng ren trong.
Vật liệu ghép: Ống dùng để sản xuất khớp nối.
Chủ đề API: Ren ống được chỉ định theo tiêu chuẩn API 5B, bao gồm ren tròn ống dẫn dầu, ren tròn ngắn vỏ, ren tròn dài vỏ, ren hình thang một phần vỏ, ren ống dẫn, v.v.
Kết nối cao cấp: Luồng không phải API có các thuộc tính niêm phong, thuộc tính kết nối và các thuộc tính khác độc đáo.
Thất bại: biến dạng, gãy, hư hỏng bề mặt và mất chức năng ban đầu trong các điều kiện sử dụng cụ thể.
Các hình thức thất bại chính: nghiền nát, trượt, vỡ, rò rỉ, ăn mòn, liên kết, mài mòn, v.v.

2. Tiêu chuẩn liên quan đến dầu khí

API Spec 5B, Phiên bản thứ 17 – Đặc điểm kỹ thuật để tạo ren, đo và kiểm tra ren của ren vỏ, ống và ống dẫn
API Spec 5L, Phiên bản thứ 46 – Đặc điểm kỹ thuật cho đường ống
API Spec 5CT, Phiên bản thứ 11 – Đặc điểm kỹ thuật cho vỏ và ống
API Spec 5DP, Phiên bản thứ 7 – Đặc điểm kỹ thuật cho ống khoan
Thông số API 7-1, Phiên bản thứ 2 – Đặc điểm kỹ thuật cho các bộ phận thân máy khoan quay
Thông số API 7-2, Phiên bản thứ 2 – Đặc điểm kỹ thuật để tạo ren và đo các kết nối ren có vai quay
API Spec 11B, Phiên bản thứ 24 – Đặc điểm kỹ thuật cho Thanh mút, Thanh và lớp lót được đánh bóng, Khớp nối, Thanh chìm, Kẹp thanh được đánh bóng, Hộp nhồi và Ống bơm
ISO 3183:2019 – Công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên – Ống thép cho hệ thống vận chuyển đường ống
ISO 11960:2020 – Công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên – Ống thép dùng làm vỏ hoặc ống cho giếng
NACE MR0175 / ISO 15156:2020 – Công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên – Vật liệu sử dụng trong môi trường chứa H2S trong sản xuất dầu khí

II. ống dầu

1. Phân loại ống dầu

Ống dẫn dầu được chia thành Ống dẫn dầu không bị đảo ngược (NU), Ống dẫn dầu bị đảo ngược bên ngoài (EU) và Ống dẫn dầu khớp nối tích hợp (IJ). Ống dẫn dầu NU có nghĩa là đầu ống có độ dày trung bình, trực tiếp xoay ren và đưa các khớp nối vào. Ống bị đảo ngược ngụ ý rằng các đầu của cả hai ống đều được đảo ngược bên ngoài, sau đó được luồn ren và ghép nối. Ống nối tích hợp có nghĩa là một đầu của ống được đảo ngược với ren ngoài và đầu còn lại được đảo ngược với ren trong được kết nối trực tiếp mà không cần khớp nối.

2. Chức năng của ống dẫn dầu

① Khai thác dầu khí: sau khi các giếng dầu khí được khoan và trát xi măng, ống được đặt vào vỏ dầu để hút dầu khí xuống lòng đất.
② Phun nước: khi áp suất lỗ khoan không đủ, bơm nước vào giếng qua ống.
③ Phun hơi nước: Trong quá trình thu hồi dầu nóng đặc, hơi nước được đưa vào giếng bằng ống dẫn dầu cách nhiệt.
④ Axit hóa và nứt vỡ: Ở giai đoạn cuối của quá trình khoan giếng hoặc để cải thiện sản lượng giếng dầu khí, cần phải đưa môi trường axit hóa và nứt vỡ hoặc vật liệu bảo dưỡng vào lớp dầu khí, môi trường và vật liệu bảo dưỡng được vận chuyển qua ống dẫn dầu.

3. Lớp thép ống dầu

Các loại thép của ống dầu là H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 được chia thành N80-1 và N80Q, cả hai đều có cùng tính chất kéo; hai điểm khác biệt là trạng thái phân phối và sự khác biệt về hiệu suất va đập, phân phối N80-1 theo trạng thái chuẩn hóa hoặc khi nhiệt độ cán cuối cùng lớn hơn nhiệt độ tới hạn Ar3 và giảm độ căng sau khi làm mát bằng không khí và có thể được sử dụng để tìm cán nóng thay vì chuẩn hóa, không yêu cầu thử nghiệm va đập và không phá hủy; N80Q phải được ram (làm nguội và ram) Xử lý nhiệt, chức năng va đập phải phù hợp với các quy định của API 5CT và phải được thử nghiệm không phá hủy.
L80 được chia thành L80-1, L80-9Cr và L80-13Cr. Tính chất cơ học và tình trạng giao hàng của chúng là như nhau. Sự khác biệt về cách sử dụng, độ khó sản xuất và giá cả: L80-1 dành cho loại chung, L80-9Cr và L80-13Cr là ống có khả năng chống ăn mòn cao, độ khó sản xuất và đắt tiền, thường được sử dụng trong các giếng ăn mòn nặng.
C90 và T95 được chia thành 1 và 2 loại, cụ thể là C90-1, C90-2 và T95-1, T95-2.

4. Ống dầu Loại thép thường được sử dụng, Tên thép và Tình trạng giao hàng

J55 (37Mn5) Ống dầu NU: Cán nóng thay vì chuẩn hóa
J55 (37Mn5) Ống dầu EU: Chuẩn hóa toàn bộ chiều dài sau khi đảo lộn
Ống dầu NU N80-1 (36Mn2V): Cán nóng thay vì chuẩn hóa
Ống dầu EU N80-1 (36Mn2V): Chuẩn hóa toàn bộ chiều dài sau khi đảo lộn
Ống dầu N80-Q (30Mn5): 30Mn5, Nhiệt độ toàn bộ
Ống dầu L80-1 (30Mn5): 30Mn5, Nhiệt độ toàn bộ
Ống dầu P110 (25CrMnMo): 25CrMnMo, Nhiệt độ toàn bộ
Khớp nối J55 (37Mn5): Cán nóng trực tuyến Chuẩn hóa
Khớp nối N80 (28MnTiB): Nhiệt độ toàn thời gian
Khớp nối L80-1 (28MnTiB): Cường lực toàn phần
Khớp nối P110 (25CrMnMo): Nhiệt độ toàn thời gian

III. Ống vỏ

1. Phân loại và vai trò của vỏ bọc

Vỏ là ống thép đỡ thành giếng dầu khí. Một số lớp vỏ được sử dụng trong mỗi giếng tùy theo độ sâu khoan và điều kiện địa chất khác nhau. Xi măng được sử dụng để xi măng vỏ sau khi hạ xuống giếng, và không giống như ống dầu và ống khoan, nó không thể được tái sử dụng và thuộc về vật liệu tiêu hao dùng một lần. Vì vậy, việc tiêu thụ vỏ bọc chiếm hơn 70% tổng số ống dẫn dầu. Vỏ có thể được chia thành vỏ dây dẫn, vỏ trung gian, vỏ sản xuất và vỏ lót theo mục đích sử dụng và cấu trúc của chúng trong giếng dầu được thể hiện trong Hình 1.

①Vỏ dây dẫn: Thông thường sử dụng các loại API K55, J55 hoặc H40, vỏ dây dẫn giúp ổn định đầu giếng và cách ly các tầng ngậm nước nông có đường kính thường khoảng 20 inch hoặc 16 inch.

②Vỏ trung gian: Vỏ trung gian, thường được làm từ các loại API K55, N80, L80 hoặc P110, được sử dụng để cách ly các thành tạo không ổn định và các vùng áp suất khác nhau, với đường kính điển hình là 13 3/8 inch, 11 3/4 inch hoặc 9 5/8 inch .

③Vỏ sản xuất: Được chế tạo từ thép cao cấp như các loại API J55, N80, L80, P110 hoặc Q125, vỏ sản xuất được thiết kế để chịu được áp lực sản xuất, thường có đường kính 9 5/8 inch, 7 inch hoặc 5 1/2 inch.

④Vỏ lót: Ống lót kéo dài giếng khoan vào bể chứa bằng các vật liệu như cấp API L80, N80 hoặc P110, với đường kính thông thường là 7 inch, 5 inch hoặc 4 1/2 inch.

⑤Ống: Ống vận chuyển hydrocarbon lên bề mặt, sử dụng các loại API J55, L80 hoặc P110 và có các đường kính 4 1/2 inch, 3 1/2 inch hoặc 2 7/8 inch.

IV. Ống khoan

1. Phân loại và chức năng của ống dùng cho dụng cụ khoan

Ống khoan vuông, ống khoan, ống khoan có trọng lượng và cổ khoan trong các dụng cụ khoan tạo thành ống khoan. Ống khoan là dụng cụ khoan lõi dẫn mũi khoan từ mặt đất xuống đáy giếng, và nó cũng là một kênh từ mặt đất xuống đáy giếng. Nó có ba vai trò chủ đạo:

① Để truyền mô-men xoắn để dẫn động mũi khoan;

② Dựa vào trọng lượng của mũi khoan để phá vỡ áp lực của đá đáy giếng;

③ Để vận chuyển dung dịch rửa, nghĩa là khoan bùn qua mặt đất thông qua máy bơm bùn áp suất cao, cột khoan vào lỗ khoan chảy vào đáy giếng để xả các mảnh vụn đá và làm mát mũi khoan, và mang các mảnh vụn đá xuyên qua mặt ngoài của cột và thành giếng giữa hình khuyên để quay trở lại mặt đất, nhằm đạt được mục đích khoan giếng.

Ống khoan được sử dụng trong quá trình khoan để chịu được nhiều loại tải trọng xen kẽ phức tạp, chẳng hạn như kéo, nén, xoắn, uốn và các ứng suất khác. Bề mặt bên trong cũng chịu sự xói mòn và ăn mòn bùn áp suất cao.
(1) Ống khoan vuông: Ống khoan vuông có hai loại: tứ giác và lục giác. Trong ống khoan dầu khí của Trung Quốc, mỗi bộ trụ khoan thường sử dụng ống khoan loại tứ giác. Thông số kỹ thuật của nó là 63,5mm (2-1/2 inch), 88,9mm (3-1/2 inch), 107,95mm (4-1/4 inch), 133,35mm (5-1/4 inch), 152,4mm (6 inch), v.v. Chiều dài sử dụng thường là 1214,5 m.
(2) Ống khoan: Ống khoan là công cụ chính để khoan giếng, được kết nối với đầu dưới của ống khoan vuông, và khi giếng khoan tiếp tục đào sâu, ống khoan sẽ tiếp tục kéo dài cột khoan lần lượt. Các thông số kỹ thuật của ống khoan là: 60,3mm (2-3/8 inch), 73,03mm (2-7/8 inch), 88,9mm (3-1/2 inch), 114,3mm (4-1/2 inch), 127mm (5 inch), 139,7mm (5-1/2 inch) v.v.
(3) Ống khoan hạng nặng: Ống khoan có trọng lượng là một công cụ chuyển tiếp nối ống khoan và vòng khoan, có thể cải thiện tình trạng lực của ống khoan và tăng áp lực lên mũi khoan. Thông số kỹ thuật chính của ống khoan có trọng lượng là 88,9mm (3-1/2 inch) và 127mm (5 inch).
(4) Cổ khoan: Cổ khoan được kết nối với phần dưới của ống khoan, là một ống đặc biệt có thành dày, độ cứng cao. Nó tạo áp lực lên mũi khoan để phá vỡ đá và đóng vai trò dẫn hướng khi khoan giếng thẳng. Các thông số kỹ thuật phổ biến của cổ khoan là 158,75mm (6-1/4 inch), 177,85mm (7 inch), 203,2mm (8 inch), 228,6mm (9 inch), v.v.

V. Đường ống

1. Phân loại đường ống

Ống dẫn được sử dụng trong ngành dầu khí để vận chuyển dầu, dầu tinh chế, khí đốt tự nhiên và đường ống nước với tên viết tắt là ống thép. Vận chuyển đường ống dầu khí được chia thành đường ống chính, đường ống nhánh và đường ống mạng lưới đường ống đô thị. Ba loại đường ống truyền dẫn chính có thông số kỹ thuật thông thường là ∅406 ~ 1219mm, độ dày thành 10 ~ 25mm, cấp thép X42 ~ X80; đường ống nhánh và đường ống mạng lưới đường ống đô thị thường có thông số kỹ thuật là ∅114 ~ 700mm, độ dày thành 6 ~ 20mm, cấp thép cho X42 ~ X80. Cấp thép là X42 ~ X80. Đường ống có sẵn ở dạng hàn và liền mạch. Đường ống hàn được sử dụng nhiều hơn Đường ống liền mạch.

2. Tiêu chuẩn đường ống

API Spec 5L – Đặc điểm kỹ thuật cho đường ống
ISO 3183 – Công nghiệp dầu mỏ và khí đốt tự nhiên – Ống thép cho hệ thống vận chuyển đường ống

3. PSL1 và PSL2

PSL là viết tắt của mức độ thông số kỹ thuật sản phẩm. Mức thông số kỹ thuật của sản phẩm ống thép được chia thành PSL 1 và PSL 2, và mức chất lượng được chia thành PSL 1 và PSL 2. PSL 2 cao hơn PSL 1; hai mức thông số kỹ thuật không chỉ có các yêu cầu thử nghiệm khác nhau mà thành phần hóa học và các yêu cầu về tính chất cơ học cũng khác nhau, vì vậy theo đơn đặt hàng API 5L, các điều khoản của hợp đồng, ngoài việc chỉ định các thông số kỹ thuật, cấp thép và các chỉ số chung khác, mà còn phải chỉ ra mức thông số kỹ thuật của sản phẩm, tức là PSL 1 hoặc PSL 2. PSL 2 trong thành phần hóa học, tính chất kéo, lực va đập, thử nghiệm không phá hủy và các chỉ số khác nghiêm ngặt hơn PSL 1.

4. Cấp thép ống, thành phần hóa học và tính chất cơ học

Các loại thép ống từ thấp đến cao được chia thành A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 và X80. Để biết thành phần hóa học và tính chất cơ học chi tiết, vui lòng tham khảo Sách API 5L Specification, ấn bản lần thứ 46.

5. Yêu cầu kiểm tra thủy tĩnh đường ống và kiểm tra không phá hủy

Đường ống phải được thử nghiệm thủy lực từng nhánh, tiêu chuẩn không cho phép tạo áp suất thủy lực không phá hủy, đây cũng là sự khác biệt lớn giữa tiêu chuẩn API và tiêu chuẩn của chúng tôi. PSL 1 không yêu cầu thử nghiệm không phá hủy; PSL 2 phải là thử nghiệm không phá hủy từng nhánh.

VI. Kết nối cao cấp

1. Giới thiệu Kết nối Cao cấp

Premium Connection là ren ống có cấu trúc độc đáo khác với ren API. Mặc dù vỏ dầu ren API hiện có được sử dụng rộng rãi trong khai thác giếng dầu, nhưng nhược điểm của nó được thể hiện rõ trong môi trường độc đáo của một số mỏ dầu: cột ống ren tròn API, mặc dù hiệu suất bịt kín của nó tốt hơn, nhưng lực kéo mà phần ren chịu chỉ tương đương với 60% đến 80% của sức mạnh thân ống, và do đó không thể sử dụng trong khai thác giếng sâu; cột ống ren hình thang lệch API, mặc dù hiệu suất kéo của nó cao hơn nhiều so với kết nối ren tròn API, nhưng hiệu suất bịt kín của nó không tốt lắm. Mặc dù hiệu suất kéo của cột cao hơn nhiều so với kết nối ren tròn API, nhưng hiệu suất bịt kín của nó không tốt lắm, vì vậy không thể sử dụng trong khai thác giếng khí áp suất cao; ngoài ra, mỡ ren chỉ có thể phát huy tác dụng của nó trong môi trường có nhiệt độ dưới 95℃, vì vậy không thể sử dụng trong khai thác giếng nhiệt độ cao.

So với kết nối ren tròn API và kết nối ren hình thang một phần, kết nối cao cấp đã có những tiến bộ đột phá về các khía cạnh sau:

(1) Độ kín tốt, thông qua thiết kế cấu trúc đệm đàn hồi và kim loại, làm cho khả năng bịt kín khí khớp có khả năng đạt đến giới hạn của thân ống trong áp suất chảy;

(2) Độ bền kết nối cao, kết nối với kết nối khóa đặc biệt của vỏ dầu, cường độ kết nối của nó đạt hoặc vượt quá độ bền của thân ống, để giải quyết vấn đề trượt một cách cơ bản;

(3) Bằng cách cải tiến quy trình lựa chọn Vật liệu và xử lý bề mặt, về cơ bản đã giải quyết được vấn đề khóa dính chỉ;

(4) Thông qua việc tối ưu hóa cấu trúc, để phân bố ứng suất chung hợp lý hơn và có lợi hơn cho khả năng chống ăn mòn ứng suất;

(5) Thông qua cấu trúc vai được thiết kế hợp lý, để thao tác khóa trên thao tác dễ tiếp cận hơn.

Ngành công nghiệp dầu khí tự hào có hơn 100 kết nối cao cấp được cấp bằng sáng chế, đại diện cho những tiến bộ đáng kể trong công nghệ đường ống. Những thiết kế ren chuyên dụng này cung cấp khả năng bịt kín vượt trội, tăng cường độ bền kết nối và tăng khả năng chống chịu với các ứng suất môi trường. Bằng cách giải quyết các thách thức như áp suất cao, môi trường ăn mòn và nhiệt độ khắc nghiệt, những cải tiến này đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả tuyệt vời trong các hoạt động khai thác dầu trên toàn thế giới. Nghiên cứu và phát triển liên tục trong các kết nối cao cấp nhấn mạnh vai trò quan trọng của chúng trong việc hỗ trợ các hoạt động khoan an toàn hơn và hiệu quả hơn, phản ánh cam kết liên tục về sự xuất sắc về công nghệ trong lĩnh vực năng lượng.

Kết nối VAM®: Được biết đến với hiệu suất mạnh mẽ trong môi trường đầy thách thức, kết nối VAM® có công nghệ hàn kín kim loại với kim loại tiên tiến và khả năng mô-men xoắn cao, đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong giếng sâu và bể chứa áp suất cao.

Dòng nêm TenarisHydril: Dòng sản phẩm này cung cấp một loạt các kết nối như Blue®, Dopeless® và Wedge 521®, được biết đến với khả năng bịt kín khí đặc biệt và khả năng chống lại lực nén và lực căng, nâng cao hiệu quả và an toàn khi vận hành.

TSH® Xanh: Được thiết kế bởi Tenaris, các kết nối TSH® Blue sử dụng thiết kế hai vai độc quyền và cấu hình ren hiệu suất cao, mang lại khả năng chống mỏi tuyệt vời và dễ dàng trang điểm trong các ứng dụng khoan quan trọng.

Kết nối Grant Prideco™ XT®: Được thiết kế bởi NOV, các kết nối XT® kết hợp lớp đệm kim loại-kim loại độc đáo và dạng ren chắc chắn, đảm bảo khả năng mô-men xoắn vượt trội và khả năng chống mài mòn, do đó kéo dài tuổi thọ hoạt động của kết nối.

Săn Seal-Lock® Kết nối: Với vòng đệm kim loại với kim loại và cấu hình ren độc đáo, kết nối Seal-Lock® của Hunting nổi tiếng với khả năng chịu áp lực vượt trội và độ tin cậy trong cả hoạt động khoan trên bờ và ngoài khơi.

Phần kết luận

Tóm lại, mạng lưới phức tạp của các ống thép đóng vai trò quan trọng đối với ngành dầu khí bao gồm một loạt các thiết bị chuyên dụng được thiết kế để chịu được môi trường khắc nghiệt và nhu cầu vận hành phức tạp. Từ các ống vỏ nền tảng hỗ trợ và bảo vệ các bức tường khỏe mạnh cho đến các ống đa năng được sử dụng trong các quy trình chiết xuất và phun, mỗi loại ống đều có mục đích riêng biệt trong việc thăm dò, sản xuất và vận chuyển hydrocarbon. Các tiêu chuẩn như thông số kỹ thuật API đảm bảo tính đồng nhất và chất lượng trên các ống này, trong khi các cải tiến như kết nối cao cấp giúp tăng cường hiệu suất trong các điều kiện đầy thách thức. Khi công nghệ phát triển, các thành phần quan trọng này sẽ tiến bộ, thúc đẩy hiệu quả và độ tin cậy trong các hoạt động năng lượng toàn cầu. Việc hiểu các ống này và các thông số kỹ thuật của chúng sẽ nhấn mạnh vai trò không thể thiếu của chúng trong cơ sở hạ tầng của ngành năng lượng hiện đại.