Трубы OCTGВ основном используются для бурения нефтяных и газовых скважин и транспортировки нефти и газа. К ним относятся бурильные трубы, обсадные трубы и нефтедобывающие трубы.Трубы OCTGв основном используются для соединения утяжеленных бурильных труб и буровых долот, а также для передачи мощности бурения.Обсадные трубы нефтяных скважин в основном используются для поддержки ствола скважины во время бурения и после его завершения, обеспечивая нормальную работу всей нефтяной скважины в процессе бурения и после его завершения. Нефть и газ из забоя скважины транспортируются на поверхность преимущественно по нефтенасосной трубе.
Обсадная колонна – жизненно важный элемент для поддержания эксплуатации нефтяных скважин. В связи с различными геологическими условиями напряженное состояние под землей сложное, а совокупное воздействие растяжения, сжатия, изгиба и кручения на тело обсадной колонны предъявляет высокие требования к качеству самой обсадной колонны. Повреждение обсадной колонны по какой-либо причине может привести к снижению добычи или даже к списанию всей скважины.
В зависимости от прочности стали обсадные трубы подразделяются на следующие марки стали: J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150 и др. Марка используемой стали варьируется в зависимости от состояния и глубины скважины. В коррозионных средах требуется также коррозионная стойкость обсадных труб. В районах со сложными геологическими условиями обсадные трубы также должны обладать противосмятием.
I. Базовые знания о трубах OCTG
1. Специальные термины, связанные с пояснением нефтяных труб
API: это аббревиатура Американского института нефти.
OCTG: Это аббревиатура от Oil Country Tubular Goods, что означает насосно-компрессорные трубы, предназначенные для нефтяной промышленности, включая готовые обсадные трубы, бурильные трубы, утяжеленные бурильные трубы, бугели, короткие соединения и т. д.
Насосно-компрессорные трубы: Насосно-компрессорные трубы, используемые в нефтяных скважинах для добычи нефти, газа, закачки воды и кислотного разрыва пласта.
Обсадная труба: труба, опускаемая с поверхности земли в пробуренную скважину в качестве облицовки для предотвращения обрушения стенки скважины.
Бурильная труба: Труба, используемая для бурения скважин.
Линейный трубопровод: Труба, используемая для транспортировки нефти или газа.
Стопорные кольца: цилиндры, используемые для соединения двух резьбовых труб с внутренней резьбой.
Материал муфты: Труба, используемая для изготовления муфт.
Резьба API: Трубная резьба, определяемая стандартом API 5B, включая круглую резьбу для нефтяных труб, короткую круглую резьбу для обсадных труб, длинную круглую резьбу для обсадных труб, трапецеидальную резьбу для обсадных труб со смещением, резьбу для линейных труб и т. д.
Специальная пряжка: резьба, не соответствующая стандартам API, с особыми герметизирующими свойствами, соединительными свойствами и другими свойствами.
Отказ: деформация, трещина, повреждение поверхности и потеря первоначальной функции при определенных условиях эксплуатации. Основные виды отказа масляных корпусов: выдавливание, проскальзывание, разрыв, утечка, коррозия, прилипание, износ и т. д.
2. Стандарты, связанные с нефтью
API 5CT: Спецификация обсадных и насосно-компрессорных труб (в настоящее время последняя версия 8-го издания)
API 5D: Спецификация бурильных труб (последняя версия 5-го издания)
API 5L: спецификация стальных трубопроводных труб (последняя версия 44-го издания)
API 5B: Спецификация по обработке, измерению и контролю резьбы обсадных, нефтяных и линейных труб
GB/T 9711.1-1997: Технические условия на поставку стальных труб для транспортировки нефти и газа. Часть 1: Трубы из стали марки А
GB/T9711.2-1999: Технические условия поставки стальных труб для транспортировки нефти и газа. Часть 2. Стальные трубы класса В
GB/T9711.3-2005: Технические условия поставки стальных труб для транспортировки нефти и природного газа. Часть 3: Стальные трубы класса C
Ⅱ. Нефтепровод
1. Классификация нефтепроводных труб
Нефтепроводы подразделяются на трубы без высадки (NU), трубы с высадкой снаружи (EU) и трубы с цельным соединением. Трубы без высадки представляют собой трубы с резьбой на конце без утолщения, оснащённые муфтой. Трубы с высадкой снаружи представляют собой трубы с двумя концами, утолщёнными снаружи, на которые нарезана резьба и установлены хомуты. Трубы с цельным соединением представляют собой трубы, соединённые напрямую без муфты, один конец которых пропущен через наружную резьбу с внутренним утолщением, а другой — через внутреннюю резьбу с внешним утолщением.
2.Роль трубок
①, добыча нефти и газа: после бурения и цементирования нефтяных и газовых скважин в обсадную колонну помещают трубы для извлечения нефти и газа на поверхность земли.
2. Закачка воды: если давления в скважине недостаточно, закачайте воду в скважину через трубу.
3. Закачка пара: в процессе термической добычи густой нефти пар вводится в скважину по изолированным нефтепроводам.
(iv) Кислотная обработка и гидроразрыв: На поздней стадии бурения скважин или в целях повышения производительности нефтяных и газовых скважин необходимо вводить в нефтегазовый пласт среду для кислотной обработки и гидроразрыва или отверждающий материал, а среда и отверждающий материал транспортируются по нефтепроводу.
3.Марка стали нефтепровода
Марки стали для нефтепроводных труб: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 делится на N80-1 и N80Q, оба имеют одинаковые прочностные свойства, два различия заключаются в различиях в состоянии поставки и ударных характеристиках, N80-1 поставляется в нормализованном состоянии или когда конечная температура прокатки превышает критическую температуру Ar3 и снижение натяжения после охлаждения на воздухе, и может быть использован для поиска альтернатив нормализации горячей прокатки, ударные и неразрушающие испытания не требуются; N80Q должен быть отпущен (закалка и отпуск). Термическая обработка, ударная функция должны соответствовать положениям API 5CT и должны быть неразрушающими испытаниями.
Трубы марки L80 подразделяются на L80-1, L80-9Cr и L80-13Cr. Их механические свойства и условия поставки одинаковы. Различия заключаются в области применения, сложности производства и цене: L80-1 относится к общему типу, а L80-9Cr и L80-13Cr – к трубам с высокой коррозионной стойкостью, сложностью производства и высокой стоимостью, обычно используемым для скважин с высокой степенью коррозии.
С90 и Т95 делятся на тип 1 и тип 2, то есть С90-1, С90-2 и Т95-1, Т95-2.
4.Обычно используемая марка стали, класс и статус поставки нефтяных труб
Марка стали Статус поставки
Труба масляная J55, плоская труба масляная 37Mn5: горячекатаная вместо нормализованной
Утолщенная масляная труба: нормализована по всей длине после утолщения.
Трубы Н80-1 36Мн2В Плоские трубы: горячекатаные вместо нормализованных
Утолщенная нефтяная труба: нормализована по всей длине после утолщения
Маслопровод N80-Q 30Mn5 закалка по всей длине
Труба маслопровода L80-1 30Mn5 закалка по всей длине
Труба масляная P110 25CrMnMo, закалка по всей длине
Муфта J55 37Mn5 горячекатаная нормализация в режиме онлайн
Муфта N80 28MnTiB закалка по всей длине
Муфта L80-1 28MnTiB закалка по всей длине
Зажимы P110 25CrMnMo, закаленные по всей длине
Ⅲ. Корпус
1. Категоризация и роль обсадных труб
Обсадная труба – это стальная труба, поддерживающая стенки нефтяных и газовых скважин. В каждой скважине используется несколько слоёв обсадной трубы в зависимости от глубины бурения и геологических условий. После спуска обсадной трубы в скважину для её фиксации используется цемент, который, в отличие от нефтяных и бурильных труб, не подлежит повторному использованию и относится к расходным материалам одноразового использования. Поэтому на обсадные трубы приходится более 70% всех насосно-компрессорных труб в нефтяных скважинах. По назначению обсадные трубы можно разделить на: трубопроводы, кондукторные, технологические и нефтяные. Их конструкция в нефтяных скважинах показана на рисунке ниже.
2.Корпус проводника
В основном используется для бурения в океане и пустыне для отделения морской воды и песка с целью обеспечения плавного хода бурения, основные технические характеристики этого слоя 2.обсадной трубы следующие: Φ762 мм (30 дюймов) × 25,4 мм, Φ762 мм (30 дюймов) × 19,06 мм.
Конвейерная обсадка: в основном используется для первого бурения, бурения, открывающего поверхность рыхлых слоев до коренной породы, чтобы изолировать эту часть слоев от обрушения, ее необходимо изолировать конвейерной обсадной трубой. Основные характеристики конвейерной обсадной трубы: 508 мм (20 дюймов), 406,4 мм (16 дюймов), 339,73 мм (13-3/8 дюймов), 273,05 мм (10-3/4 дюйма), 244,48 мм (9-5/9 дюймов) и т. д. Глубина спускаемой трубы зависит от глубины залегания мягкой формации. Глубина спускаемой трубы зависит от глубины залегания рыхлого слоя, которая обычно составляет 80~1500 м. Ее внешнее и внутреннее давление невелико, и для нее обычно применяется сталь марки K55 или N80.
3.Технический корпус
Техническая обсадка используется в процессе бурения сложных пластов. При столкновении со сложными элементами, такими как обрушенный слой, нефтяной слой, газовый слой, слой воды, слой утечки, слой соляной пасты и т. д., необходимо опустить техническую обсадную трубу для ее герметизации, иначе бурение невозможно. Некоторые скважины глубокие и сложные, а глубина скважины достигает тысяч метров, такие глубокие скважины требуют установки нескольких слоев технической обсадки, ее механические свойства и требования к герметичности очень высоки, используются также более высокие марки стали, в дополнение к K55, чаще используются марки N80 и P110, некоторые глубоких скважин также используют марки Q125 или даже более высокие не-API марки, такие как V150. Основные технические характеристики корпуса следующие: 339,73 Основные технические характеристики корпуса следующие: 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 дюймов) и так далее.
4. Масляный картер
При бурении скважины до целевого слоя (слоя, содержащего нефть и газ), необходимо использовать нефтяную обсадную колонну для герметизации нефтяного и газового слоя и верхних вскрытых пластов, а внутренняя часть нефтяной обсадной колонны является нефтяным слоем. Нефтяная обсадная колонна во всех типах обсадных колонн на самой глубокой глубине скважины, ее механические свойства и требования к герметичности также самые высокие, использование стали марки K55, N80, P110, Q125, V150 и так далее. Основные технические характеристики пластовой обсадной колонны: 177,8 мм (7 дюймов), 168,28 мм (6-5/8 дюймов), 139,7 мм (5-1/2 дюймов), 127 мм (5 дюймов), 114,3 мм (4-1/2 дюйма) и т. д. Обсадная колонна является самой глубокой среди всех видов скважин, а ее механические характеристики и герметичность являются самыми высокими.
V. Бурильная труба
1. Классификация и роль труб для буровых инструментов
Квадратная бурильная труба, бурильная труба, утяжеленная бурильная труба и утяжеленная бурильная труба в буровых инструментах образуют бурильную трубу. Бурильная труба является инструментом колонкового бурения, который приводит буровое долото в движение от земли до забоя скважины, а также является каналом от земли до забоя скважины. Она имеет три основные функции: 1. передача крутящего момента для приведения бурового долота в движение; 2. опора на собственный вес для оказания давления на буровое долото для разрушения породы на забое скважины; 3. транспортировка промывочной жидкости скважины, то есть бурового раствора, через землю через буровые насосы высокого давления в ствол бурильной колонны для протекания в забой скважины для промывки обломков породы и охлаждения бурового долота, а также переноса обломков породы через кольцевое пространство между наружной поверхностью колонны и стенкой скважины для возвращения в землю, таким образом, достигая цели бурения скважины. Бурильная труба в процессе бурения выдерживает множество сложных знакопеременных нагрузок, таких как растяжение, сжатие, кручение, изгиб и другие напряжения, внутренняя поверхность также подвергается воздействию бурового раствора под высоким давлением и коррозии.
(1) Квадратная бурильная труба: квадратная бурильная труба бывает четырёхугольной и шестиугольной формы. Китайские нефтяные бурильные штанги, как правило, используют четырёхугольную бурильную трубу в каждой буровой колонне. Их характеристики: 63,5 мм (2-1/2 дюйма), 88,9 мм (3-1/2 дюйма), 107,95 мм (4-1/4 дюйма), 133,35 мм (5-1/4 дюйма), 152,4 мм (6 дюймов) и т. д. Длина обычно составляет 12–14,5 м.
(2) Бурильная труба: Бурильная труба является основным инструментом для бурения скважин. Она крепится к нижнему концу квадратной бурильной трубы. По мере углубления скважины бурильная труба последовательно удлиняет бурильную колонну. Диаметр бурильных труб: 60,3 мм (2-3/8 дюйма), 73,03 мм (2-7/8 дюйма), 88,9 мм (3-1/2 дюйма), 114,3 мм (4-1/2 дюйма), 127 мм (5 дюймов), 139,7 мм (5-1/2 дюйма) и т. д.
(3) Утяжелённая бурильная труба: Утяжелённая бурильная труба – это переходное устройство, соединяющее бурильную трубу и утяжелённую бурильную трубу, которое позволяет улучшить силовые характеристики бурильной трубы, а также увеличить давление на буровое долото. Основные характеристики утяжелённых бурильных труб: 88,9 мм (3-1/2 дюйма) и 127 мм (5 дюймов).
(4) Утяжелённая бурильная труба: утяжелённая бурильная труба соединяется с нижней частью бурильной трубы, представляющей собой специальную толстостенную трубу высокой жёсткости, которая оказывает давление на буровое долото, разрушая горную породу, и может играть направляющую роль при бурении прямых скважин. Обычные диаметры утяжелённых бурильных труб: 158,75 мм (6-1/4 дюйма), 177,85 мм (7 дюймов), 203,2 мм (8 дюймов), 228,6 мм (9 дюймов) и т. д.
V. Линейная труба
1. Классификация трубопроводов
Линейные трубы используются в нефтегазовой промышленности для транспортировки нефти, очищенной нефти, природного газа и водопроводов со стальными трубами для краткости. Транспортировка нефти и газа по трубопроводам в основном делится на магистральные трубопроводы, ответвления и городские трубопроводные сети трубопроводов трех видов, магистральные трубопроводы передачи обычных спецификаций для ∮ 406 ~ 1219 мм, толщина стенки 10 ~ 25 мм, марка стали X42 ~ X80; ответвления и городские трубопроводные сети трубопроводов обычных спецификаций для # 114 ~ 700 мм, толщина стенки 6 ~ 20 мм, марка стали X42 ~ X80. Обычные спецификации для подводящих трубопроводов и городских трубопроводов составляют 114-700 мм, толщина стенки 6-20 мм, марка стали X42-X80.
Линейные трубы бывают сварными, а также бесшовными. Сварные стальные трубы используются чаще, чем бесшовные.
2. Стандарт трубопровода
Стандартом для трубопроводных труб является API 5L «Спецификация стальных трубопроводных труб». Однако в 1997 году в Китае были приняты два национальных стандарта для трубопроводных труб: GB/T9711.1-1997 «Технические условия поставки стальных труб для нефтегазовой промышленности: трубы из стали класса А» и GB/T9711.2-1997 «Технические условия поставки стальных труб для нефтегазовой промышленности: трубы из стали класса В». Эти два стандарта эквивалентны API 5L, и многие отечественные потребители требуют поставки по этим двум национальным стандартам.
3. О PSL1 и PSL2
PSL – это аббревиатура, обозначающая уровень спецификации продукта. Уровень спецификации продукта для трубопроводов подразделяется на PSL1 и PSL2, также можно сказать, что уровень качества подразделяется на PSL1 и PSL2. Уровень спецификации PSL1 выше, чем PSL2. Уровень спецификации 2 отличается не только требованиями к испытаниям, но и требованиями к химическому составу и механическим свойствам. Поэтому, согласно API 5L, условия контракта, помимо спецификации, марки стали и других общих показателей, должны также указывать уровень спецификации продукта, то есть PSL1 или PSL2.
PSL2 по химическому составу, прочностным свойствам, ударной вязкости, неразрушающим испытаниям и другим показателям строже PSL1.
4. Марка стали и химический состав трубопроводных труб
Марка стали для магистральных труб от самой низкой к самой высокой подразделяется на: А25, А, В, Х42, Х46, Х52, Х60, Х65, Х70 и Х80.
5. Давление воды в трубопроводе и требования к неразрушающим свойствам
Гидравлические испытания трубопровода должны проводиться по каждой ветке отдельно, а стандарт не допускает неразрушающего создания гидравлического давления, что также является большим различием между стандартом API и нашими стандартами.
PSL1 не требует проведения неразрушающего контроля, PSL2 должен проводить неразрушающий контроль ветвь за ветвью.
VI.Премиум-подключение
1. Внедрение услуги Premium Connection
Специальная пряжка отличается от резьбы API особой структурой трубной резьбы. Хотя существующая резьбовая обсадная колонна API широко используется при эксплуатации нефтяных скважин, ее недостатки ясно проявляются в особых условиях некоторых нефтяных месторождений: колонна труб с круглой резьбой API, хотя ее герметичность лучше, усилие натяжения, выдерживаемое резьбовой частью, эквивалентно лишь 60–80 % прочности тела трубы, поэтому ее нельзя использовать при эксплуатации глубоких скважин; колонна труб с трапецеидальной резьбой API с подкосом, эксплуатационные характеристики резьбовой части на растяжение эквивалентны только прочности тела трубы, поэтому ее нельзя использовать в глубоких скважинах; колонна труб с трапецеидальной резьбой API с подкосом, ее эксплуатационные характеристики на растяжение не очень хороши. Хотя эксплуатационные характеристики колонны на растяжение намного выше, чем у соединения с круглой резьбой API, ее герметичность не очень хорошая, поэтому ее нельзя использовать при эксплуатации газовых скважин высокого давления; Кроме того, резьбовая смазка может выполнять свою функцию только в среде с температурой ниже 95℃, поэтому ее нельзя использовать при эксплуатации высокотемпературных скважин.
По сравнению с круглой резьбой API и частичной трапецеидальной резьбой соединение Premium Connection достигло прорывного прогресса в следующих аспектах:
(1) хорошее уплотнение за счет конструкции эластичной и металлической уплотнительной структуры, так что сопротивление газовому уплотнению соединения достигает предела тела трубы в пределах давления текучести;
(2) высокая прочность соединения, при использовании соединения Premium Connection нефтяного корпуса прочность соединения достигает или превышает прочность корпуса НКТ, что позволяет кардинально решить проблему проскальзывания;
(3) путем выбора материала и усовершенствования процесса обработки поверхности в основном решена проблема застревания нити пряжки;
(4) за счет оптимизации конструкции, чтобы распределение напряжений в соединении было более разумным, что в большей степени способствует устойчивости к коррозии под напряжением;
(5) благодаря разумной конструкции плеча, операция по застегиванию пряжки выполняется легче.
В настоящее время в мире разработано более 100 видов премиальных соединений с запатентованной технологией.
Время публикации: 21 февраля 2024 г.