Bài viết

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.

Thông số kỹ thuật và công dụng của ống xăng dầu API 5CT với mác thép J55 K55 N80 L80 C90 P110

Thông số kỹ thuật và ứng dụng của ống dầu API 5CT

/TRONG /qua

Trong ngành dầu khí, ống dẫn dầu API 5CT đóng vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất, vận chuyển dầu và khí từ bể chứa lên bề mặt. Ống dẫn phải chịu được các điều kiện khắc nghiệt dưới lòng đất, bao gồm áp suất cao, nhiệt độ và môi trường ăn mòn, khiến việc lựa chọn vật liệu và thông số kỹ thuật trở nên quan trọng đối với sự thành công của bất kỳ hoạt động nào. API 5CT là tiêu chuẩn được công nhận trên toàn cầu đối với ống dẫn dầu, cung cấp các hướng dẫn về kích thước, vật liệu và đặc điểm hiệu suất.

Trong blog này, chúng tôi sẽ trình bày các thông số kỹ thuật, phân loại và ứng dụng chính của ống dẫn dầu API 5CT, tập trung vào việc cung cấp thông tin chi tiết có giá trị cho các kỹ sư và người vận hành cần đưa ra quyết định sáng suốt trong hoạt động giếng.

1. Giới thiệu về ống dẫn dầu API 5CT

API 5CT là thông số kỹ thuật của Viện Dầu khí Hoa Kỳ về vỏ và ống được sử dụng trong sản xuất dầu khí. Tiêu chuẩn này xác định các yêu cầu kỹ thuật đối với ống thép hàn và liền mạch, đảm bảo chất lượng và độ tin cậy cho cả ứng dụng trên bờ và ngoài khơi. Ống được thiết kế để vừa khít bên trong vỏ giếng khoan, cho phép khai thác hydrocarbon an toàn trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của giếng.

API 5CT chỉ định nhiều loại thép, kích thước và kết nối ren để phù hợp với các điều kiện giếng khác nhau. Ống phải có khả năng chịu được nhiều tải trọng cơ học, ăn mòn hóa học và biến động nhiệt độ gặp phải trong quá trình sản xuất.

2. Thông số kỹ thuật chính của ống dẫn dầu API 5CT

Ống API 5CT được phân loại theo nhiều thông số kỹ thuật khác nhau để đảm bảo có thể xử lý được các điều kiện mà ống sẽ phải trải qua trong quá trình sản xuất.

2.1. Các loại thép

Thành phần vật liệu của ống API 5CT được phân loại thành nhiều loại thép, mỗi loại được thiết kế cho các yêu cầu vận hành cụ thể. Các loại này được nhóm lại dựa trên độ bền kéo và thành phần hóa học của chúng.

  • H40, J55 và K55:Những loại thép chất lượng thấp này thường được sử dụng trong các giếng nông nơi áp suất và tải trọng cơ học ở mức trung bình.
  • N80 và L80: Các loại quặng có độ bền trung bình được sử dụng trong các giếng sâu hơn với điều kiện áp suất và nhiệt độ cao hơn.
  • P110 và Q125: Các loại ống có độ bền cao dành cho giếng cực sâu và áp suất cao, bao gồm cả những giếng có môi trường nhiệt độ cao hoặc nồng độ CO2 và H2S cao.

2.2. Kích thước

API 5CT xác định kích thước ống dựa trên các yếu tố sau:

  • Đường kính ngoài (OD): Phạm vi từ 1,050 inch đến 4,500 inch.
  • Độ dày của tường: Độ dày thay đổi tùy thuộc vào loại thép và yêu cầu về áp suất của giếng.
  • Chiều dài:Ống API 5CT có sẵn ở các độ dài tiêu chuẩn, được phân loại thành Phạm vi 1 (16–25 ft), Phạm vi 2 (25–34 ft) và Phạm vi 3 (34–48 ft), cho phép người vận hành lựa chọn độ dài phù hợp cho thiết kế giếng của họ.

2.3. Các loại chủ đề

Ống được kết nối bằng ren để đảm bảo kết nối kín và an toàn. API 5CT chỉ định một số loại ren cho các ứng dụng khác nhau:

  • NU (Không bị đảo lộn): Loại ren này được thiết kế để dễ dàng kết nối và ngắt kết nối, phù hợp với môi trường cần bảo trì hoặc thay đổi thường xuyên. Ren NU không có vai, cho phép kết nối thẳng.
  • EU (Sự khó chịu bên ngoài): Loại ren này có đặc điểm là có đường kính ngoài bị lệch, tăng cường độ bền và phù hợp với các ứng dụng áp suất cao hơn. Kết nối EU thường được sử dụng trong các giếng sâu, nơi cần khả năng chịu tải bổ sung.
  • IJ (Khớp nối toàn phần): Đây là loại kết nối mà ren là một phần của thân ống, tạo ra mối nối chắc chắn và liên tục. Thiết kế IJ giảm thiểu nguy cơ rò rỉ và hỏng hóc cơ học, lý tưởng cho các ứng dụng quan trọng.
  • Kết nối cao cấp: Được thiết kế cho các môi trường khắc nghiệt hơn, các kết nối này cung cấp khả năng chống chịu mô-men xoắn, độ căng và áp suất được cải thiện đồng thời giảm thiểu rủi ro rò rỉ. Một số loại kết nối cao cấp đáng chú ý bao gồm:
    • VAM TOP: Được biết đến với khả năng hoạt động hiệu suất cao, VAM TOP phù hợp cho các ứng dụng ở vùng nước sâu và áp suất cao.
    • VAM MỚI: Một bước tiến xa hơn trong công nghệ kết nối, mang lại khả năng chống mỏi tốt hơn và khả năng mô-men xoắn cao hơn.
    • PH-6: Có độ bền cơ học tuyệt vời và khả năng chống chịu với điều kiện khắc nghiệt, phù hợp với nhiều ứng dụng đầy thử thách.
    • Hydril:Nổi tiếng với tính chất bịt kín và khả năng chịu tải đặc biệt, thường được sử dụng trong môi trường áp suất cao và ăn mòn.

Các loại ren khác nhau này đảm bảo ống API 5CT có thể phù hợp hiệu quả với các điều kiện giếng cụ thể, nâng cao tính an toàn và hiệu suất trong suốt vòng đời của giếng.

2.4. Chống ăn mòn

Ống dẫn dầu API 5CT phải chống lại sự ăn mòn từ môi trường hóa chất khắc nghiệt thường thấy trong các hoạt động khoan giếng, bao gồm CO2, H2S và nước muối.

Ngoài ra, ống được làm từ hợp kim chống ăn mòn (CRA), chẳng hạn như thép không gỉ hoặc hợp kim gốc niken, được sử dụng trong các giếng có môi trường ăn mòn cao.

3. Ứng dụng của ống dẫn dầu API 5CT

Ống dẫn dầu API 5CT rất linh hoạt và có thể được sử dụng ở nhiều giai đoạn khác nhau của quá trình khai thác dầu khí, trên cả các mỏ trên bờ và ngoài khơi.

3.1. Ống sản xuất

Công dụng chính của ống dẫn dầu API 5CT là dùng làm ống dẫn sản xuất. Ống được đặt bên trong vỏ giếng và có chức năng vận chuyển dầu hoặc khí từ bể chứa lên bề mặt. Cấp độ và kích thước ống được lựa chọn dựa trên độ sâu, áp suất và nhiệt độ của giếng để đảm bảo khai thác hydrocarbon an toàn và hiệu quả.

3.2. Giếng tiêm

Ống API 5CT cũng được sử dụng trong giếng phun, nơi các chất lỏng như nước, hơi nước hoặc hóa chất được phun vào bể chứa để tăng cường thu hồi dầu hoặc quản lý áp suất. Ống phải chịu được cả áp suất bên trong và lực bên ngoài, cũng như sự ăn mòn từ các chất được phun.

3.3. Hệ thống nâng khí

Trong một số giếng, áp suất bể chứa tự nhiên không đủ để đưa hydrocarbon lên bề mặt. Trong những trường hợp này, ống API 5CT được sử dụng trong hệ thống nâng khí, trong đó khí được phun xuống ống dẫn để làm giảm trọng lượng của cột chất lỏng, giúp dầu hoặc khí chảy lên bề mặt.

3.4. Bảo trì giếng

Trong quá trình bảo trì giếng hoặc sửa chữa, ống API 5CT có thể được sử dụng để lưu thông chất lỏng và hóa chất để làm sạch giếng khoan hoặc thực hiện quản lý áp suất. Ống phải đủ bền để chịu được ứng suất cơ học trong quá trình bảo trì.

4. Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn ống dẫn dầu API 5CT

Việc lựa chọn ống API 5CT phù hợp cho một giếng cụ thể là rất quan trọng để tối ưu hóa sản xuất và đảm bảo độ tin cậy lâu dài. Dưới đây là một số yếu tố chính mà các kỹ sư và nhà điều hành nên cân nhắc:

4.1. Độ sâu và áp suất giếng

Ống phải có khả năng chịu được áp suất đáy giếng do cả chất lỏng chứa và đất đá bên trên tạo ra. Đối với giếng sâu, cần có thép cấp cao hơn (như P110 hoặc Q125) để xử lý áp suất cực đại.

4.2. Môi trường ăn mòn

Đối với các giếng có nồng độ CO2, H2S hoặc nước mặn cao, ống chống ăn mòn (như L80 hoặc hợp kim thép không gỉ) là điều cần thiết để ngăn ngừa hư hỏng và đảm bảo tính toàn vẹn của ống theo thời gian.

4.3. Nhiệt độ

Trong môi trường nhiệt độ cao, chẳng hạn như giếng địa nhiệt sâu, ống phải chịu được sự giãn nở vì nhiệt và ứng suất cơ học. Thép cấp cao hơn được thiết kế để duy trì tính toàn vẹn về mặt cấu trúc ngay cả ở nhiệt độ cao.

4.4. Cân nhắc về chi phí

Trong khi thép cao cấp và hợp kim chống ăn mòn mang lại hiệu suất vượt trội, chúng có giá thành cao hơn. Người vận hành phải cân bằng chi phí với lợi ích lâu dài khi lựa chọn vật liệu chất lượng cao hơn, đặc biệt là trong môi trường giếng đầy thách thức.

4.5. Kiểu kết nối

Loại ren được sử dụng trên ống ảnh hưởng đến khả năng chịu lực gặp phải trong giếng. Các kết nối cao cấp được khuyến nghị cho các giếng có yêu cầu về mô-men xoắn, độ căng hoặc áp suất cao, trong khi các ren tròn hoặc ren trụ tiêu chuẩn có thể đủ cho các giếng nông hơn.

5. API 5CT so với API 5L: Sự khác biệt là gì?

Trong khi cả hai API 5CT Và API 5L ống che được sử dụng trong ngành dầu khí, chúng phục vụ các mục đích khác nhau. API 5L tập trung vào các ống dẫn được sử dụng để vận chuyển hydrocarbon qua các khoảng cách xa, thường là từ nơi sản xuất đến các nhà máy lọc dầu hoặc các điểm phân phối. Mặt khác, API 5CT dành riêng cho vỏ và ống được sử dụng trong chính giếng, nơi các điều kiện đòi hỏi khắt khe hơn nhiều về áp suất, nhiệt độ và khả năng chống ăn mòn.

6. Kết luận

Ống dẫn dầu API 5CT là thiết yếu cho việc sản xuất dầu và khí an toàn và hiệu quả. Bằng cách tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về vật liệu, kích thước và hiệu suất, API 5CT đảm bảo rằng ống có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt dưới lòng đất gặp phải ở cả giếng nông và giếng sâu. Từ các loại thép khác nhau đến các tùy chọn chống ăn mòn, ống API 5CT cung cấp cho người vận hành sự linh hoạt để lựa chọn các thông số kỹ thuật phù hợp với môi trường giếng độc đáo của họ.

Việc lựa chọn ống API 5CT phù hợp dựa trên điều kiện giếng, độ sâu và môi trường ăn mòn sẽ nâng cao tuổi thọ của giếng và giảm thiểu chi phí bảo trì và sửa chữa theo thời gian. Việc hiểu các thông số kỹ thuật và ứng dụng của ống API 5CT là rất quan trọng đối với các kỹ sư và nhà điều hành để đảm bảo sự thành công và an toàn cho hoạt động khoan của họ.

Ống vỏ thép liền mạch giếng khoan tiêu chuẩn API 5CT để khoan dầu

Ống vỏ API 5CT cho dịch vụ khoan

/TRONG /qua

Trong thăm dò dầu khí, đảm bảo tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của giếng khoan là một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất. Ống vỏ API 5CT đóng vai trò trung tâm trong quá trình này, cung cấp hỗ trợ cấu trúc và ngăn ngừa sự sụp đổ của giếng khoan, cô lập các lớp khác nhau của các thành tạo ngầm và bảo vệ giếng khỏi ô nhiễm bên ngoài. Các đường ống này được thiết kế và sản xuất để đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của dịch vụ khoan, nơi môi trường khắc nghiệt và áp suất cực cao là phổ biến.

Bài đăng trên blog này cung cấp hướng dẫn toàn diện về ống vỏ API 5CT, bao gồm thiết kế, lợi ích, ứng dụng, cấp độ và các cân nhắc chính để lựa chọn ống vỏ phù hợp cho dịch vụ khoan. Bài đăng này sẽ đặc biệt có giá trị đối với các chuyên gia dầu khí muốn hiểu vai trò của ống vỏ trong tính toàn vẹn và hiệu suất của giếng.

Ống vỏ API 5CT là gì?

API 5CT là một thông số kỹ thuật được tạo ra bởi Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API) tiêu chuẩn này xác định tiêu chuẩn cho vỏ và ống được sử dụng trong giếng dầu và khí đốt. Ống vỏ API 5CT là ống thép được đặt vào giếng khoan trong quá trình khoan. Chúng phục vụ một số mục đích thiết yếu, bao gồm:

  • Hỗ trợ giếng khoan:Ống chống giúp ngăn chặn giếng khoan bị sụp đổ, đặc biệt là ở các vùng có thành tạo mềm hoặc vùng áp suất cao.
  • Phân lập các lớp địa chất khác nhau:Những đường ống này ngăn cách giếng khỏi các thành tạo chứa nước, ngăn ngừa ô nhiễm các tầng chứa nước ngọt.
  • Bảo vệ giếng khỏi áp suất bên ngoài: Ống vỏ bảo vệ giếng khoan khỏi áp suất cực lớn trong quá trình khoan, sản xuất và phun.
  • Cung cấp đường dẫn cho ống sản xuất:Sau khi giếng được khoan, ống vỏ sẽ đóng vai trò dẫn hướng cho ống khai thác, được sử dụng để khai thác dầu và khí từ bể chứa.

Tiêu chuẩn API 5CT xác định nhiều loại cấp, tính chất vật liệu, phương pháp thử nghiệm và kích thước khác nhau để đảm bảo ống vỏ đáp ứng các yêu cầu khắt khe của dịch vụ khoan.

Các tính năng và lợi ích chính của ống vỏ API 5CT

1. Độ bền và sức mạnh cao

Ống vỏ API 5CT được làm từ hợp kim thép cường độ cao được thiết kế để chịu được áp suất cực lớn và điều kiện khắc nghiệt dưới lòng đất. Độ bền này đảm bảo rằng các ống có thể chịu được trọng lượng của các thành tạo bên trên trong khi vẫn duy trì được tính toàn vẹn của giếng.

2. Chống ăn mòn

Ống vỏ thường tiếp xúc với chất lỏng ăn mòn, chẳng hạn như bùn khoan, nước hình thành và hydrocarbon. Để bảo vệ ống khỏi bị ăn mòn, nhiều loại vỏ API 5CT được sản xuất với lớp phủ hoặc vật liệu chống ăn mòn, chẳng hạn như Chống H2S thép cho giếng khí chua. Khả năng chống chịu này giúp kéo dài tuổi thọ của giếng và giảm nguy cơ hỏng vỏ do ăn mòn.

3. Tính linh hoạt trong các điều kiện giếng khác nhau

Ống vỏ API 5CT có nhiều cấp độ và độ dày khác nhau, phù hợp với các độ sâu, áp suất và điều kiện môi trường khác nhau của giếng. Cho dù là giếng cạn hay giếng sâu ngoài khơi, đều có ống vỏ API 5CT được thiết kế để xử lý các thách thức cụ thể của ứng dụng.

4. Tăng cường an toàn và tính toàn vẹn của giếng

Ống vỏ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính toàn vẹn của giếng bằng cách cung cấp một rào cản an toàn giữa giếng khoan và các thành tạo xung quanh. Vỏ được lắp đặt đúng cách giúp ngăn ngừa phun trào, sụp đổ giếng khoan và ô nhiễm chất lỏng, đảm bảo an toàn cho nhân viên khoan và môi trường.

5. Đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt của ngành

Tiêu chuẩn API 5CT đảm bảo rằng ống vỏ đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp nghiêm ngặt về tính chất cơ học, thành phần hóa học và dung sai kích thước. Các ống này trải qua các thử nghiệm nghiêm ngặt, bao gồm thử nghiệm kéo, thử nghiệm áp suất thủy tĩnh và đánh giá không phá hủy, để đảm bảo chúng đáp ứng các tiêu chuẩn cao cần thiết cho khoan dầu khí.

Cấp API 5CT và ứng dụng của chúng

Tiêu chuẩn API 5CT bao gồm một số loại ống vỏ, mỗi loại được thiết kế cho các môi trường khoan và điều kiện giếng khác nhau. Một số loại được sử dụng phổ biến nhất bao gồm:

1. J55

  • Ứng dụng: Ống vỏ J55 thường được sử dụng trong các giếng nông nơi áp suất và nhiệt độ tương đối thấp. Chúng thường được sử dụng trong các giếng dầu, khí và nước.
  • Các tính năng chính: J55 có hiệu quả về mặt chi phí và cung cấp đủ sức mạnh cho các ứng dụng nông. Tuy nhiên, nó không phù hợp với môi trường ăn mòn cao hoặc giếng sâu hơn với áp suất cao.

2. K55

  • Ứng dụng:K55 tương tự như J55 nhưng có độ bền cao hơn một chút, phù hợp với các ứng dụng tương tự nhưng mang lại hiệu suất được cải thiện dưới áp suất cao hơn.
  • Các tính năng chính:Loại này thường được sử dụng trong các giếng có độ sâu và áp suất trung bình, đặc biệt là trong các hoạt động khoan trên bờ.

3. N80

  • Ứng dụng: Ống vỏ N80 được sử dụng trong các giếng sâu hơn với áp suất và nhiệt độ từ trung bình đến cao. Chúng thường được triển khai trong các giếng dầu và khí đốt đòi hỏi độ bền cao.
  • Các tính năng chính: N80 có độ bền kéo tuyệt vời và khả năng chống sụp đổ tốt hơn các loại thép cấp thấp hơn, khiến nó trở nên lý tưởng cho các điều kiện khoan khó khăn hơn.

4. L80

  • Ứng dụng: L80 là loại dịch vụ chua được sử dụng trong các giếng sản xuất hydro sunfua (H2S), một loại khí ăn mòn và độc hại. Loại này được thiết kế để chịu được môi trường khí chua mà không bị nứt ứng suất sunfua.
  • Các tính năng chính:L80 có khả năng chống ăn mòn và có giới hạn chảy cao, phù hợp với các giếng sâu và môi trường khí chua.

5. P110

  • Ứng dụng: Ống vỏ P110 được sử dụng trong các giếng sâu, áp suất cao, nơi độ bền là yếu tố quan trọng. Cấp độ này thường được sử dụng trong các giếng ngoài khơi và trên bờ sâu.
  • Các tính năng chính: P110 có độ bền kéo cao và khả năng chống chịu với môi trường áp suất cao, phù hợp với điều kiện khoan khắc nghiệt.

Mỗi cấp độ có những đặc tính riêng được thiết kế để đáp ứng những thách thức riêng biệt của các điều kiện giếng khác nhau. Việc lựa chọn đúng cấp độ là rất quan trọng để đảm bảo tính toàn vẹn của giếng và thành công trong hoạt động.

Ống vỏ thép liền mạch giếng khoan tiêu chuẩn API 5CT để khoan dầu

Những cân nhắc chính khi lựa chọn ống vỏ API 5CT

1. Độ sâu và áp suất giếng

Một trong những yếu tố quan trọng nhất khi lựa chọn ống vỏ là độ sâu của giếng và áp suất gặp phải ở độ sâu đó. Giếng sâu hơn yêu cầu vật liệu vỏ có độ bền cao hơn, chẳng hạn như N80 hoặc P110, để chịu được áp lực và trọng lượng tăng lên của các khối đá bên trên.

2. Khả năng ăn mòn

Nếu giếng dự kiến sẽ sản xuất ra khí chua hoặc các chất lỏng ăn mòn khác, điều cần thiết là phải chọn loại ống vỏ có khả năng chống lại hydro sunfua (H2S) và các thành phần ăn mòn khác. L80 thường được sử dụng cho các giếng khí chua, trong khi J55 Và K55 phù hợp với các giếng có nguy cơ ăn mòn thấp.

3. Nhiệt độ và điều kiện môi trường

Các giếng khoan trong môi trường nhiệt độ cao, chẳng hạn như giếng địa nhiệt hoặc giếng dầu và khí đốt sâu, cần có ống vỏ có thể chịu được nhiệt độ cực cao. Các loại có độ bền cao như P110 thường được sử dụng trong những tình huống này để chống lại sự giãn nở vì nhiệt và mỏi vật liệu.

4. Chi phí và tính khả dụng

Việc lựa chọn ống vỏ cũng phụ thuộc vào cân nhắc về chi phí. Các loại thấp hơn như J55 Và K55 tiết kiệm chi phí hơn và phù hợp với các giếng nông, trong khi các loại cao cấp hơn như P110 đắt hơn nhưng cần thiết cho các giếng sâu hơn, áp suất cao. Cân bằng chi phí và hiệu suất là rất quan trọng khi lựa chọn ống vỏ.

5. Kết nối chung

Ống vỏ API 5CT có thể được lắp với nhiều loại kết nối ren khác nhau, chẳng hạn như Chốt ren và ghép (BTC) Và Chủ đề cao cấp. Việc lựa chọn kết nối phụ thuộc vào thiết kế giếng cụ thể và yêu cầu vận hành. Các kết nối hiệu suất cao thường được yêu cầu trong các giếng có mô-men xoắn hoặc tải uốn cao.

Vai trò của ống chống API 5CT trong hoạt động khoan

1. Vỏ bề mặt

Vỏ bọc bề mặt là chuỗi vỏ bọc đầu tiên được đặt trong giếng sau khi bắt đầu khoan. Mục đích chính của nó là bảo vệ các tầng chứa nước ngọt khỏi bị ô nhiễm bằng cách cô lập chúng khỏi giếng khoan. J55 Và K55 thường được sử dụng để làm vỏ bọc bề mặt ở các giếng nông.

2. Vỏ trung gian

Vỏ bọc trung gian được sử dụng trong các giếng có thành hệ sâu hơn để cung cấp thêm hỗ trợ và bảo vệ. Chuỗi vỏ bọc này cô lập các vùng có vấn đề, chẳng hạn như vùng khí áp suất cao hoặc thành hệ không ổn định. N80 hoặc L80 có thể sử dụng các loại thép này làm lớp vỏ trung gian trong các giếng có áp suất cao hơn và điều kiện ăn mòn.

3. Vỏ sản xuất

Vỏ sản xuất là chuỗi vỏ cuối cùng được đặt trong giếng, và thông qua vỏ này, hydrocarbon được sản xuất. Vỏ sản xuất phải đủ chắc để chịu được áp suất và ứng suất cơ học gặp phải trong quá trình sản xuất. P110 thường được sử dụng trong các giếng sâu, áp suất cao để làm vỏ sản xuất.

Kiểm tra và kiểm soát chất lượng cho ống vỏ API 5CT

Để đảm bảo tính toàn vẹn và độ tin cậy của ống vỏ API 5CT, các nhà sản xuất áp dụng các biện pháp kiểm soát chất lượng và thử nghiệm nghiêm ngặt đối với ống. Bao gồm:

  • Kiểm tra độ bền kéo: Kiểm tra khả năng chịu lực dọc của ống mà không bị hỏng.
  • Kiểm tra áp suất thủy tĩnh: Đảm bảo đường ống có thể chịu được áp suất bên trong trong quá trình khoan và sản xuất.
  • Kiểm tra không phá hủy (NDT):Các phương pháp như kiểm tra bằng siêu âm hoặc hạt từ được sử dụng để phát hiện bất kỳ sai sót, vết nứt hoặc khuyết tật nào trong vật liệu ống.

Các thử nghiệm này giúp đảm bảo rằng ống vỏ API 5CT đáp ứng các tính chất cơ học và hóa học theo yêu cầu của tiêu chuẩn API và các điều kiện khắt khe của hoạt động khoan.

Phần kết luận

Ống vỏ API 5CT là một thành phần quan trọng trong quá trình khoan dầu khí, cung cấp tính toàn vẹn về mặt cấu trúc cần thiết để giữ cho giếng khoan ổn định, an toàn và hoạt động. Độ bền, khả năng chống ăn mòn và tính linh hoạt của chúng khiến chúng trở nên không thể thiếu đối với nhiều môi trường giếng khác nhau, từ giếng cạn đến các hoạt động ngoài khơi sâu.

Bằng cách lựa chọn loại và cấp ống vỏ API 5CT phù hợp dựa trên điều kiện giếng, các chuyên gia trong ngành dầu khí có thể đảm bảo hoạt động của giếng an toàn, hiệu quả và lâu dài. Việc lựa chọn, lắp đặt và bảo dưỡng ống vỏ đúng cách là điều cần thiết để tránh các hỏng hóc tốn kém, bảo vệ môi trường và tối đa hóa năng suất của giếng.