Труби OCTGв основному використовуються для буріння нафтових і газових свердловин та транспортування нафти й газу. До них належать бурильні труби для нафти, обсадні колони та труби для видобутку нафти.Труби OCTGв основному використовуються для з'єднання бурових труб та бурових долотів і передачі бурової потужності.Нафтові обсадні колони в основному використовуються для підтримки стовбура свердловини під час буріння та після завершення, щоб забезпечити нормальну роботу всієї нафтової свердловини під час процесу буріння та після завершення. Нафта та газ на дні нафтової свердловини в основному транспортуються на поверхню за допомогою нафтоперекачувальної труби.
Обсадна колона є рятівним колом для підтримки роботи нафтових свердловин. Через різні геологічні умови напружений стан під землею є складним, а сукупний вплив розтягу, стиснення, вигину та кручення на корпус обсадної колони ставить високі вимоги до якості самої обсадної колони. Пошкодження обсадної колони з якоїсь причини може призвести до зниження видобутку або навіть до ліквідації всієї свердловини.
За міцністю самої сталі, обсадні колони можна розділити на різні марки сталі, а саме: J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150 тощо. Марка сталі, що використовується, залежить від стану свердловини та її глибини. У корозійних середовищах також вимагається, щоб сама обсадна колона мала корозійну стійкість. У районах зі складними геологічними умовами також вимагається, щоб обсадна колона мала протизруйнівні властивості.
I. Базові знання про труби OCTG
1. Спеціалізовані терміни, пов'язані з поясненням нафтопроводів
API: це абревіатура Американського інституту нафти.
OCTG: Це абревіатура від Oil Country Tubular Goods, що означає труби для нафтової промисловості, включаючи готові обсадні труби, бурильні труби, бурильні труби, кільця, короткі з'єднання тощо.
Нафтові труби: труби, що використовуються в нафтових свердловинах для видобутку нафти, видобутку газу, закачування води та кислотного розриву пласта.
Обсадна труба: труба, яка опускається з поверхні землі в пробурену свердловину як обсадна труба для запобігання обваленню стінки свердловини.
Бурильна труба: Труба, що використовується для буріння свердловин.
Магістраль: труба, що використовується для транспортування нафти або газу.
Стопорні кільця: циліндри, що використовуються для з'єднання двох різьбових труб із внутрішньою різьбою.
Матеріал з'єднання: Труба, що використовується для виготовлення муфт.
Різьба API: Трубна різьба, визначена стандартом API 5B, включаючи круглу різьбу на нафтових трубах, коротку круглу різьбу обсадної колони, довгу круглу різьбу обсадної колони, трапецієподібну різьбу зі зміщенням обсадної колони, різьбу лінійних труб тощо.
Спеціальна пряжка: різьба, що не відповідає стандартам API, зі спеціальними герметичними властивостями, властивостями з'єднання та іншими властивостями.
Руйнування: деформація, руйнування, пошкодження поверхні та втрата початкової функції за певних умов експлуатації. Основними формами руйнування масляного корпусу є: екструзія, прослизання, розрив, витік, корозія, склеювання, знос тощо.
2. Стандарти, пов'язані з нафтою
API 5CT: Специфікація на обсадні колони та труби (наразі остання версія 8-го видання)
API 5D: Специфікація бурильних труб (остання версія 5-го видання)
API 5L: специфікація на сталеві труби для трубопроводів (остання версія 44-го видання)
API 5B: Специфікація для обробки, вимірювання та контролю різьби обсадних труб, нафтопроводів та трубопроводів
GB/T 9711.1-1997: Технічні умови на постачання сталевих труб для транспортування нафтогазової промисловості. Частина 1: Сталеві труби марки А.
GB/T9711.2-1999: Технічні умови постачання сталевих труб для транспортування нафти та газу. Частина 2: Сталеві труби марки B
GB/T9711.3-2005: Технічні умови постачання сталевих труб для транспортування нафтогазової промисловості. Частина 3: Сталеві труби класу C
Ⅱ. Маслопровод
1. Класифікація нафтопроводів
Нафтові труби поділяються на нерозведені (NU), зовнішньорозведені (EU) та труби з інтегрованим з'єднанням. Нерозведені труби стосуються кінця труби з різьбленням без потовщення та муфтою. Зовнішньорозведені труби стосуються двох кінців труб, які мають зовнішнє потовщення, а потім різьбу та оснащені хомутами. Труби з інтегрованим з'єднанням стосуються труби, яка безпосередньо з'єднана без муфти, причому один кінець проходить через внутрішню потовщену зовнішню різьбу, а інший кінець проходить через зовнішню потовщену внутрішню різьбу.
2. Роль труб
①, видобуток нафти та газу: після буріння та цементування нафтогазових свердловин, труби розміщуються в обсадній колоні для видобутку нафти та газу на землю.
②, закачування води: коли тиск у свердловині недостатній, закачайте воду у свердловину через трубу.
③, Закачування пари: У процесі термічного видобутку густої нафти пара подається у свердловину за допомогою ізольованих нафтових труб.
(iv) Кислотне очищення та гідророзрив пласта: На пізній стадії буріння свердловин або для покращення видобутку нафтогазових свердловин необхідно подати в нафтогазовий пласт середовище для кислотного очищення та гідророзриву пласта або матеріал для затвердіння, а середовище та матеріал для затвердіння транспортуються по нафтопровіду.
3. Марка сталі масляної труби
Марки сталі для нафтопроводів: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 поділяється на N80-1 та N80Q, обидва типи мають однакові властивості розтягу, дві відмінності полягають у стані доставки та ударних характеристиках. N80-1 постачається у нормалізованому стані або коли кінцева температура прокатки перевищує критичну температуру Ar3, а натяг після охолодження на повітрі зменшується, і може бути використаний для пошуку альтернатив нормалізації гарячекатаного прокату. Ударний та неруйнівний контроль не потрібен; N80Q повинен бути відпущений (гартування та відпуск). Термічна обробка, ударна обробка повинна відповідати положенням API 5CT та повинна бути неруйнівним контролем.
Труби L80 поділяються на L80-1, L80-9Cr та L80-13Cr. Їхні механічні властивості та стан поставки однакові. Різниця у використанні, складності виробництва та ціні: L80-1 – загальний тип, L80-9Cr та L80-13Cr – це труби з високою корозійною стійкістю, складні у виробництві, дорогі та зазвичай використовуються для свердловин з високим рівнем корозії.
C90 та T95 поділяються на тип 1 та тип 2, тобто C90-1, C90-2 та T95-1, T95-2.
4. Зазвичай використовувана марка сталі, марка та стан поставки нафтопроводу
Марка сталі Марка Стан доставки
Нафтопровод J55 Плоский нафтопровод 37Mn5: гарячекатаний замість нормалізованого
Потовщена нафтова труба: нормалізована по всій довжині після потовщення.
Труба N80-1 36Mn2V Плоскі труби: гарячекатані замість нормалізованих
Потовщена нафтова труба: нормалізована по всій довжині після потовщення
N80-Q масляна труба 30Mn5 повної довжини для відпуску
Маслопровідна труба L80-1 30Mn5 повного відпуску
Маслопровідна труба P110 25CrMnMo, повнорозмірне відпускне покриття
Муфта J55 37Mn5 гарячекатана нормалізована на лінії
Муфта N80 28MnTiB повного відпуску
Муфта L80-1 28MnTiB для повного відпуску
Затискачі P110 25CrMnMo повної довжини, загартовані
Ⅲ. Корпус
1. Категоризація та роль корпусу
Обсадна колона – це сталева труба, яка підтримує стінку нафтових і газових свердловин. У кожній свердловині використовується кілька шарів обсадної колони залежно від різної глибини буріння та геологічних умов. Цемент використовується для цементування обсадної колони після її опускання у свердловину, і на відміну від нафтових труб і бурильних труб, її не можна використовувати повторно та вона належить до одноразових витратних матеріалів. Тому витрата обсадних колон становить понад 70% усіх труб для нафтових свердловин. Обсадні колони можна класифікувати на: трубопроводи, поверхневі колони, технічні колони та нафтові колони залежно від їх використання, а їх конструкції в нафтових свердловинах показані на малюнку нижче.
2. Корпус провідника
В основному використовується для буріння в океані та пустелі для відділення морської води та піску, що забезпечує плавний хід буріння. Основні характеристики цього шару обсадної труби: Φ762 мм (30 дюймів) × 25,4 мм, Φ762 мм (30 дюймів) × 19,06 мм.
Поверхнева обсадна колона: в основному використовується для першого буріння, буріння відкритої поверхні пухких пластів до корінних порід. Щоб запобігти обваленню цієї частини пластів, її необхідно герметизувати поверхневою обсадною колоною. Основні характеристики поверхневої обсадної колони: 508 мм (20 дюймів), 406,4 мм (16 дюймів), 339,73 мм (13-3/8 дюйма), 273,05 мм (10-3/4 дюйма), 244,48 мм (9-5/9 дюйма) тощо. Глибина занурювальної труби залежить від глибини м'якого пласта. Глибина занурювальної труби залежить від глибини пухкого пласта, яка зазвичай становить 80~1500 м. Зовнішній та внутрішній тиск невеликий, і зазвичай використовується сталь марки K55 або сталь марки N80.
3. Технічний корпус
Технічна обсадна колона використовується в процесі буріння складних формацій. При зустрічі зі складними деталями, такими як шар обвалу, шар нафти, шар газу, шар води, шар витоку, шар сольової пасти тощо, необхідно встановити технічну обсадну колону для її герметизації, інакше буріння не може бути проведене. Деякі свердловини є глибокими та складними, а глибина свердловини сягає тисяч метрів, тому для таких глибоких свердловин потрібно встановити кілька шарів технічної обсадної колони, її механічні властивості та вимоги до герметизації дуже високі, а також використовуються вищі марки сталі, окрім K55, частіше використовуються марки N80 та P110, а в деяких глибоких свердловинах також використовуються марки Q125 або навіть вищі, ніж API, такі як V150. Основні характеристики технічного корпусу: 339,73 Основні характеристики технічного корпусу такі: 339,73 мм (13-3/8 дюйма), 273,05 мм (10-3/4 дюйма), 244,48 мм (9-5/8 дюйма), 219,08 мм (8-5/8 дюйма), 193,68 мм (7-5/8 дюйма), 177,8 мм (7 дюймів) тощо.
4. Масляний корпус
Під час буріння свердловини до цільового шару (шар, що містить нафту та газ), необхідно використовувати обсадну колону для герметизації шару нафти та газу та верхніх відкритих пластів, а внутрішня частина обсадної колони є шаром нафти. У всіх типах обсадних колон на найглибшій свердловині вимоги до механічних властивостей та герметичності також найвищі, використовується сталь марки K55, N80, P110, Q125, V150 тощо. Основні характеристики обсадних колон: 177,8 мм (7 дюймів), 168,28 мм (6-5/8 дюйма), 139,7 мм (5-1/2 дюйма), 127 мм (5 дюймів), 114,3 мм (4-1/2 дюйма) тощо. Ця обсадна колона є найглибшою серед усіх видів свердловин, а її механічні властивості та герметичність найвищі.
V.Бурильна труба
1. Класифікація та роль труб для бурових інструментів
Квадратна бурильна труба, бурильна труба, обтяжена бурильна труба та бурова труба у бурових інструментах утворюють бурильну трубу. Бурильна труба — це інструмент для буріння колонкового типу, який переміщує бурове долото від землі до забою свердловини, а також канал від землі до забою свердловини. Вона виконує три основні ролі: 1) передача крутного моменту для приведення бурового долота в рух; 2) спираючись на власну вагу, чинить тиск на бурове долото для руйнування породи на забої свердловини; 3) транспортування промивної рідини, тобто бурового розчину, через землю за допомогою бурових насосів високого тиску, у свердловину бурової колони для його потрапляння на забій свердловини для промивання гірських порід та охолодження бурового долота, а також перенесення гірських порід через кільцевий простір між зовнішньою поверхнею колони та стінкою свердловини для повернення в землю, для досягнення мети буріння свердловини. Бурильні труби в процесі буріння витримують різноманітні складні змінні навантаження, такі як розтяг, стиск, скручування, вигин та інші напруження, а внутрішня поверхня також піддається очищенню від бурового розчину під високим тиском та корозії.
(1) Квадратна бурильна труба: квадратна бурильна труба буває двох видів: чотирикутного та шестикутного. У Китаї для буріння нафтових свердловин у кожному комплекті бурильної колони зазвичай використовується чотирикутна бурильна труба. Її характеристики: 63,5 мм (2-1/2 дюйма), 88,9 мм (3-1/2 дюйма), 107,95 мм (4-1/4 дюйма), 133,35 мм (5-1/4 дюйма), 152,4 мм (6 дюймів) тощо. Зазвичай використовується довжина 12~14,5 м.
(2) Бурильна труба: Бурильна труба є основним інструментом для буріння свердловин, з'єднана з нижнім кінцем квадратної бурильної труби, і в міру того, як свердловина продовжує поглиблюватися, бурильна труба продовжує подовжувати бурильну колону одну за одною. Технічні характеристики бурильних труб: 60,3 мм (2-3/8 дюйма), 73,03 мм (2-7/8 дюйма), 88,9 мм (3-1/2 дюйма), 114,3 мм (4-1/2 дюйма), 127 мм (5 дюймів), 139,7 мм (5-1/2 дюйма) тощо.
(3) Бурильна труба з обтяжувачем: Бурильна труба з обтяжувачем – це перехідний інструмент, що з'єднує бурильну трубу та ущільнену трубу, що може покращити умови зусилля бурильної труби, а також збільшити тиск на бурове долото. Основні характеристики бурильної труби з обтяжувачем – 88,9 мм (3-1/2 дюйма) та 127 мм (5 дюймів).
(4) Бурильна труба: бурильна труба з'єднана з нижньою частиною бурильної труби, яка являє собою спеціальну товстостінну трубу з високою жорсткістю, що чинить тиск на бурове долото для руйнування породи та може відігравати керівну роль під час буріння прямих свердловин. Загальні характеристики бурильної труби: 158,75 мм (6-1/4 дюйма), 177,85 мм (7 дюймів), 203,2 мм (8 дюймів), 228,6 мм (9 дюймів) тощо.
V. Лінійна труба
1. Класифікація трубопроводів
Лінійні труби використовуються в нафтогазовій промисловості для транспортування нафти, нафтопереробленої нафти, природного газу та води трубопроводами, що використовують короткі сталеві труби. Транспортування нафти та газу трубопроводами в основному поділяється на головні трубопроводи, відгалуження трубопроводів та трубопроводи міських трубопроводів трьох типів: головні трубопроводи електропередачі мають звичайні специфікації: ∮ 406 ~ 1219 мм, товщина стінки 10 ~ 25 мм, сталь марки X42 ~ X80; відгалуження трубопроводів та трубопроводи міських трубопроводів мають звичайні специфікації: ∮ 114 ~ 700 мм, товщина стінки 6 ~ 20 мм, сталь марки X42 ~ X80. Звичайні специфікації підвідних трубопроводів та міських трубопроводів: 114-700 мм, товщина стінки 6-20 мм, сталь марки X42-X80.
Лінійна труба має зварні сталеві труби, а також безшовні сталеві труби, зварні сталеві труби використовуються частіше, ніж безшовні сталеві труби.
2. Стандарт лінійної труби
Стандарт для трубопровідних труб – це API 5L «Специфікація сталевих трубопроводів», але в 1997 році Китай оприлюднив два національні стандарти для трубопровідних труб: GB/T9711.1-1997 «Нафтогазова промисловість, перша частина технічних умов постачання сталевих труб: сталеві труби класу А» та GB/T9711.2-1997 «Нафтогазова промисловість, друга частина технічних умов постачання сталевих труб: сталеві труби класу B». Ці два стандарти еквівалентні API 5L, і багато вітчизняних користувачів потребують дотримання цих двох національних стандартів.
3. Про PSL1 та PSL2
PSL – це абревіатура від рівня специфікації продукту (Product Specification Level). Рівень специфікації продукту для лінійних труб поділяється на PSL1 та PSL2, також можна сказати, що рівень якості поділяється на PSL1 та PSL2. PSL1 вищий за PSL2, другий рівень специфікації має різні не лише вимоги до випробувань, але й хімічний склад та вимоги до механічних властивостей, тому, згідно із замовленням API 5L, умови контракту, окрім зазначення специфікацій, марки сталі та інших загальних показників, також повинні вказувати рівень специфікації продукту, тобто PSL1 або PSL2.
PSL2 за хімічним складом, властивостями на розтяг, ударною міцністю, неруйнівним контролем та іншими показниками є суворішими, ніж PSL1.
4. Марка сталі трубопровідної труби та хімічний склад
Марка сталі для трубопроводів від низької до високої поділяється на: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 та X80.
5, тиск води в трубопроводі та вимоги до неруйнівного контролю
Гідравлічні випробування трубопроводів слід проводити відгалуження за відгалуженням, а стандарт не дозволяє неруйнівне створення гідравлічного тиску, що також є великою різницею між стандартом API та нашими стандартами.
PSL1 не вимагає неруйнівного контролю, PSL2 має бути неруйнівним контролем по галузях.
VI. Преміум-підключення
1. Вступ до преміум-підключення
Спеціальна пряжка відрізняється від різьби API спеціальною структурою трубної різьби. Хоча існуюча обсадна труба з різьбленням API широко використовується в експлуатації нафтових свердловин, її недоліки чітко проявляються в особливих умовах деяких нафтових родовищ: кругла різьбова трубна колона API, хоча й має кращі герметичність, зусилля на розтяг, яке витримує різьбова частина, еквівалентне лише 60-80% міцності корпусу труби, тому її не можна використовувати в експлуатації глибоких свердловин; трапецієподібна різьбова трубна колона з ухилом API, міцність на розтяг різьбової частини еквівалентна лише міцності корпусу труби, тому її не можна використовувати в глибоких свердловинах; трапецієподібна різьбова трубна колона з ухилом API, має погані міцність на розтяг. Хоча міцність на розтяг колони значно вища, ніж у круглого різьбового з'єднання API, її герметичність не дуже хороша, тому її не можна використовувати в експлуатації газових свердловин високого тиску; крім того, різьбове мастило може виконувати свою функцію лише в середовищі з температурою нижче 95℃, тому її не можна використовувати в експлуатації високотемпературних свердловин.
Порівняно з круглим різьбленням API та частково трапецієподібним різьбленням, Premium Connection досягла проривного прогресу в наступних аспектах:
(1) гарне ущільнення завдяки конструкції еластичної та металевої ущільнювальної конструкції, що дозволяє досягти граничного опору газового ущільнення корпусу труби в межах тиску текучості;
(2) висока міцність з'єднання, завдяки з'єднанню Premium Connection масляного корпусу, міцність з'єднання досягає або перевищує міцність корпусу труби, що принципово вирішує проблему прослизання;
(3) завдяки вибору матеріалу та вдосконаленню процесу обробки поверхні, в основному вирішено проблему залипання нитки в пряжці;
(4) шляхом оптимізації структури, щоб розподіл напружень у з'єднаннях був більш розумним, що більше сприяє стійкості до корозії під напругою;
(5) завдяки плечовій структурі розумного дизайну, що дозволяє легше виконувати операцію з пряжкою.
Наразі у світі розроблено понад 100 видів преміальних з'єднань із запатентованою технологією.
Час публікації: 21 лютого 2024 р.