Tubi OCTGVengono utilizzati principalmente per la perforazione di pozzi petroliferi e di gas e per il trasporto di petrolio e gas. Comprendono tubi di perforazione petrolifera, tubi di rivestimento e tubi di estrazione del petrolio.Tubi OCTGVengono utilizzati principalmente per collegare i collari di perforazione e le punte di perforazione e per trasmettere la potenza di perforazione.Il rivestimento del pozzo petrolifero viene utilizzato principalmente per sostenere il pozzo durante la perforazione e dopo il completamento, garantendo il normale funzionamento dell'intero pozzo petrolifero durante il processo di perforazione e al termine della stessa. Il petrolio e il gas presenti sul fondo del pozzo vengono trasportati in superficie principalmente tramite la pompa di estrazione.
Il rivestimento dei pozzi petroliferi è fondamentale per il loro funzionamento. A causa delle diverse condizioni geologiche, lo stato di sollecitazione nel sottosuolo è complesso e gli effetti combinati di tensione, compressione, flessione e torsione sul corpo del rivestimento impongono elevati requisiti di qualità. Un eventuale danneggiamento del rivestimento, per qualsiasi motivo, può comportare una riduzione della produzione o addirittura la necessità di rottamare l'intero pozzo.
In base alla resistenza dell'acciaio stesso, il rivestimento può essere suddiviso in diverse classi di acciaio, ovvero J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, ecc. La classe di acciaio utilizzata varia a seconda delle condizioni e della profondità del pozzo. In ambienti corrosivi, è inoltre richiesto che il rivestimento stesso abbia resistenza alla corrosione. In aree con condizioni geologiche complesse, è anche richiesto che il rivestimento abbia prestazioni anti-collasso.
I. Conoscenze di base sui tubi OCTG
1. Spiegazione dei termini specialistici relativi ai tubi petroliferi
API: è l'acronimo di American Petroleum Institute.
OCTG: è l'abbreviazione di Oil Country Tubular Goods, che indica tubi specifici per l'industria petrolifera, tra cui tubi di rivestimento finiti, aste di perforazione, collari di perforazione, anelli, giunti corti e così via.
Tubazioni per l'estrazione di petrolio: Tubazioni utilizzate nei pozzi petroliferi per l'estrazione di petrolio, l'estrazione di gas, l'iniezione di acqua e la fratturazione idraulica.
Rivestimento: Tubo che viene calato dalla superficie terrestre in un pozzo trivellato e funge da rivestimento per prevenire il crollo della parete del pozzo.
Tubo di perforazione: tubo utilizzato per la perforazione di pozzi.
Condotte: tubi utilizzati per il trasporto di petrolio o gas.
Anelli elastici: Cilindri utilizzati per collegare due tubi filettati con filettatura interna.
Materiale di accoppiamento: tubo utilizzato per la fabbricazione di giunti.
Filettature API: Filettature per tubi specificate dallo standard API 5B, tra cui filettature tonde per tubi petroliferi, filettature tonde corte per tubi di rivestimento, filettature tonde lunghe per tubi di rivestimento, filettature trapezoidali disassate per tubi di rivestimento, filettature per tubi di linea e così via.
Fibbia speciale: filettature non API con proprietà di tenuta, di connessione e altre caratteristiche speciali.
Guasto: deformazione, frattura, danneggiamento superficiale e perdita della funzione originale in specifiche condizioni di esercizio. Le principali forme di guasto degli involucri dell'olio sono: estrusione, slittamento, rottura, perdite, corrosione, incollaggio, usura e così via.
2. Standard relativi al petrolio
API 5CT: Specifiche per tubi di rivestimento e di produzione (attualmente l'ultima versione, l'ottava edizione)
API 5D: Specifiche per aste di perforazione (ultima versione della quinta edizione)
API 5L: specifiche per tubi in acciaio per condotte (ultima versione della 44a edizione)
API 5B: Specifiche per la lavorazione, la misurazione e l'ispezione di filettature di tubi di rivestimento, tubi petroliferi e tubi di condotta
GB/T 9711.1-1997: Condizioni tecniche per la fornitura di tubi in acciaio per il trasporto nell'industria petrolifera e del gas Parte 1: Tubi in acciaio di grado A
GB/T9711.2-1999: Condizioni tecniche di fornitura di tubi in acciaio per il trasporto nell'industria petrolifera e del gas Parte 2: Tubi in acciaio di grado B
GB/T9711.3-2005: Condizioni tecniche di fornitura di tubi in acciaio per il trasporto di petrolio e gas naturale nell'industria Parte 3: Tubi in acciaio di grado C
II. Tubo dell'olio
1. Classificazione dei tubi dell'olio
Le condotte petrolifere si dividono in condotte senza rinforzo esterno (NU), condotte con rinforzo esterno (EU) e condotte con giunto integrato. Le condotte senza rinforzo esterno presentano un'estremità filettata senza ispessimento e dotata di un raccordo. Le condotte con rinforzo esterno presentano due estremità filettate esternamente, filettate e dotate di fascette. Le condotte con giunto integrato sono costituite da tubi collegati direttamente senza raccordo, con un'estremità filettata attraverso una filettatura esterna internamente ispessita e l'altra estremità filettata attraverso una filettatura interna esternamente ispessita.
2. Il ruolo dei tubi
① Estrazione di petrolio e gas: dopo la perforazione e la cementazione dei pozzi petroliferi e di gas, si inserisce un tubo di rivestimento per estrarre petrolio e gas in superficie.
②, iniezione d'acqua: quando la pressione nel pozzo non è sufficiente, si inietta acqua nel pozzo attraverso la tubazione.
③, Iniezione di vapore: Nel processo di recupero termico del petrolio denso, il vapore viene immesso nel pozzo tramite tubazioni isolate.
(iv) Acidificazione e fratturazione: nella fase finale della perforazione del pozzo o al fine di migliorare la produzione dei pozzi di petrolio e gas, è necessario immettere nello strato di petrolio e gas un mezzo acidificante e fratturante o un materiale di indurimento, e il mezzo e il materiale di indurimento vengono trasportati attraverso il tubo petrolifero.
3. Grado di acciaio per tubi petroliferi
Le qualità di acciaio utilizzate per i tubi petroliferi sono: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
L'acciaio N80 è suddiviso in N80-1 e N80Q. Entrambi hanno le stesse proprietà di trazione, le due differenze risiedono nello stato di fornitura e nelle prestazioni di impatto. L'N80-1 viene fornito allo stato normalizzato o quando la temperatura di laminazione finale è superiore alla temperatura critica Ar3 e la riduzione della tensione dopo il raffreddamento ad aria, e può essere utilizzato come alternativa alla laminazione a caldo normalizzata; non sono richiesti test di impatto e controlli non distruttivi. L'N80Q deve essere sottoposto a trattamento termico di tempra (tempra e rinvenimento), la funzione di impatto deve essere conforme alle disposizioni API 5CT e devono essere effettuati controlli non distruttivi.
La lega L80 è suddivisa in L80-1, L80-9Cr e L80-13Cr. Le loro proprietà meccaniche e le modalità di fornitura sono le stesse. Le differenze risiedono nell'utilizzo, nella difficoltà di produzione e nel prezzo: L80-1 è la lega di tipo generale, mentre L80-9Cr e L80-13Cr sono tubi ad alta resistenza alla corrosione, di difficile produzione e costosi, generalmente utilizzati per pozzi con elevata corrosione.
I modelli C90 e T95 si dividono in tipo 1 e tipo 2, ovvero C90-1, C90-2 e T95-1, T95-2.
4. Grado di acciaio comunemente utilizzato, grado e stato di consegna dei tubi petroliferi
Grado dell'acciaio Grado di consegna Stato
Tubo dell'olio J55 Tubo dell'olio piatto 37Mn5: laminato a caldo invece che normalizzato
Tubo dell'olio ispessito: lunghezza totale normalizzata dopo l'ispessimento.
Tubo N80-1 36Mn2V Tubo piatto: laminato a caldo anziché normalizzato
Tubo dell'olio ispessito: lunghezza totale normalizzata dopo l'ispessimento
Tubo dell'olio N80-Q 30Mn5 temprato su tutta la lunghezza
Tubo dell'olio L80-1 in acciaio inox 30Mn5 temprato su tutta la lunghezza
Tubo dell'olio P110 in acciaio 25CrMnMo temprato su tutta la lunghezza
Accoppiamento J55 37Mn5 laminato a caldo normalizzazione in linea
Accoppiamento N80 28MnTiB tempra integrale
Accoppiamento L80-1 28MnTiB temprato a lunghezza intera
Morsetti P110 in acciaio 25CrMnMo temprato a tutta lunghezza
III. Involucro
1. Classificazione e ruolo dell'involucro
Il rivestimento è un tubo d'acciaio che sostiene le pareti dei pozzi petroliferi e di gas. In ogni pozzo vengono utilizzati diversi strati di rivestimento a seconda della profondità di perforazione e delle condizioni geologiche. Il cemento viene utilizzato per cementare il rivestimento dopo che è stato calato nel pozzo e, a differenza dei tubi di perforazione e delle aste di trivellazione, non può essere riutilizzato ed è un materiale di consumo monouso. Pertanto, il consumo di rivestimento rappresenta oltre il 70% di tutte le tubazioni utilizzate nei pozzi petroliferi. Il rivestimento può essere classificato in: condotto, rivestimento di superficie, rivestimento tecnico e rivestimento petrolifero in base al suo utilizzo, e le loro strutture nei pozzi petroliferi sono mostrate nell'immagine sottostante.
2. Involucro del conduttore
Utilizzato principalmente per le perforazioni in mare e nel deserto per separare l'acqua di mare dalla sabbia e garantire il regolare avanzamento della perforazione, le specifiche principali di questo strato di rivestimento 2 sono: Φ762mm (30in) × 25,4mm, Φ762mm (30in) × 19,06mm.
Rivestimento di superficie: viene utilizzato principalmente per la prima perforazione, per aprire la superficie degli strati incoerenti fino al substrato roccioso. Per sigillare questa parte degli strati ed evitare il crollo, è necessario utilizzare un rivestimento di superficie. Le principali specifiche del rivestimento di superficie sono: 508 mm (20 pollici), 406,4 mm (16 pollici), 339,73 mm (13-3/8 pollici), 273,05 mm (10-3/4 pollici), 244,48 mm (9-5/9 pollici), ecc. La profondità di discesa del tubo dipende dalla profondità della formazione tenera. La profondità di discesa del tubo dipende dalla profondità dello strato incoerente, che generalmente è compresa tra 80 e 1500 m. La pressione esterna e interna non è elevata e generalmente si utilizza acciaio di grado K55 o N80.
3. Involucro tecnico
Il rivestimento tecnico viene utilizzato nel processo di perforazione di formazioni complesse. Quando si incontrano parti complesse come strati collassati, strati di petrolio, strati di gas, strati d'acqua, strati di perdite, strati di pasta salina, ecc., è necessario installare un rivestimento tecnico per sigillarle, altrimenti la perforazione non può essere effettuata. Alcuni pozzi sono profondi e complessi, e la loro profondità raggiunge migliaia di metri; questo tipo di pozzi profondi richiede l'installazione di più strati di rivestimento tecnico, i cui requisiti in termini di proprietà meccaniche e prestazioni di tenuta sono molto elevati, così come i gradi di acciaio utilizzati. Oltre al K55, si utilizzano sempre più spesso i gradi N80 e P110, e in alcuni pozzi profondi si impiegano anche gradi non API come il Q125 o addirittura superiori, come il V150. Le principali specifiche dell'involucro tecnico sono: 339,73 Le principali specifiche dell'involucro tecnico sono le seguenti: 339,73 mm (13-3/8 pollici), 273,05 mm (10-3/4 pollici), 244,48 mm (9-5/8 pollici), 219,08 mm (8-5/8 pollici), 193,68 mm (7-5/8 pollici), 177,8 mm (7 pollici) e così via.
4. Carter dell'olio
Quando si perfora un pozzo fino allo strato di destinazione (lo strato contenente petrolio e gas), è necessario utilizzare un rivestimento per sigillare lo strato di petrolio e gas e gli strati superiori esposti, e l'interno del rivestimento è costituito dallo strato di petrolio. I rivestimenti per giacimenti petroliferi, in tutte le tipologie di rivestimento utilizzate nelle profondità maggiori, presentano le massime proprietà meccaniche e requisiti di tenuta, e vengono realizzati con acciai di grado K55, N80, P110, Q125, V150 e altri. Le principali specifiche dei rivestimenti per formazioni sono: 177,8 mm (7 pollici), 168,28 mm (6-5/8 pollici), 139,7 mm (5-1/2 pollici), 127 mm (5 pollici), 114,3 mm (4-1/2 pollici), ecc. Il rivestimento utilizzato nelle profondità maggiori tra tutti i tipi di pozzo presenta le massime prestazioni meccaniche e di tenuta.
Tubo di perforazione V.
1. Classificazione e ruolo dei tubi per gli utensili di perforazione
Il tubo di perforazione, composto da tubo quadrato, tubo di perforazione, tubo di perforazione appesantito e collare di perforazione, costituisce la colonna di perforazione. Quest'ultima è l'elemento centrale che spinge la punta di perforazione dal terreno fino al fondo del pozzo e funge anche da canale di collegamento. Le sue funzioni principali sono tre: ① trasferire la coppia per spingere la punta di perforazione e perforare; ② sfruttare il proprio peso per esercitare pressione sulla punta di perforazione e frantumare la roccia sul fondo del pozzo; ③ trasportare il fluido di lavaggio del pozzo, ovvero il fango di perforazione, attraverso il terreno tramite pompe ad alta pressione, nel foro della colonna di perforazione per farlo fluire fino al fondo del pozzo, rimuovere i detriti rocciosi e raffreddare la punta di perforazione, e trasportare i detriti rocciosi attraverso lo spazio anulare tra la superficie esterna della colonna e la parete del pozzo per farli tornare in superficie, consentendo così di completare la perforazione del pozzo. Nel processo di perforazione, le aste di trivellazione sono sottoposte a una varietà di carichi complessi e alternati, come trazione, compressione, torsione, flessione e altre sollecitazioni; inoltre, la loro superficie interna è soggetta all'abrasione e alla corrosione causate dal fango ad alta pressione.
(1) tubo di perforazione quadrato: il tubo di perforazione quadrato ha due tipi, tipo quadrilatero e tipo esagonale. In Cina, ogni set di colonne di perforazione utilizza solitamente un tubo di perforazione di tipo quadrilatero. Le sue specifiche sono: 63,5 mm (2-1/2 pollici), 88,9 mm (3-1/2 pollici), 107,95 mm (4-1/4 pollici), 133,35 mm (5-1/4 pollici), 152,4 mm (6 pollici) e così via. Solitamente la lunghezza utilizzata è di 12~14,5 m.
(2) Tubo di perforazione: Il tubo di perforazione è lo strumento principale per la perforazione dei pozzi, collegato all'estremità inferiore del tubo di perforazione quadrato, e man mano che il pozzo di perforazione continua ad approfondirsi, il tubo di perforazione continua ad allungare la colonna di perforazione. Le specifiche del tubo di perforazione sono: 60,3 mm (2-3/8 pollici), 73,03 mm (2-7/8 pollici), 88,9 mm (3-1/2 pollici), 114,3 mm (4-1/2 pollici), 127 mm (5 pollici), 139,7 mm (5-1/2 pollici) e così via.
(3) Tubo di perforazione appesantito: Il tubo di perforazione appesantito è uno strumento di transizione che collega il tubo di perforazione al collare di perforazione, in grado di migliorare le condizioni di forza del tubo di perforazione e di aumentare la pressione sulla punta di perforazione. Le specifiche principali del tubo di perforazione appesantito sono 88,9 mm (3-1/2 pollici) e 127 mm (5 pollici).
(4) Collare di perforazione: il collare di perforazione è collegato alla parte inferiore del tubo di perforazione, che è un tubo speciale a parete spessa con elevata rigidità, che esercita pressione sulla punta di perforazione per rompere la roccia e può svolgere un ruolo di guida durante la perforazione di pozzi rettilinei. Le specifiche comuni del collare di perforazione sono: 158,75 mm (6-1/4 pollici), 177,85 mm (7 pollici), 203,2 mm (8 pollici), 228,6 mm (9 pollici) e così via.
Tubo di linea V.
1、Classificazione delle tubazioni
Le condotte vengono utilizzate nell'industria petrolifera e del gas per il trasporto di petrolio, prodotti raffinati, gas naturale e acqua. Le condotte di trasporto di petrolio e gas sono principalmente suddivise in tre tipologie: condotta principale, condotta secondaria e rete di condotte urbane. Le condotte principali hanno solitamente dimensioni di 406-1219 mm, spessore della parete di 10-25 mm e acciaio di grado X42-X80; le condotte secondarie e le reti di condotte urbane hanno solitamente dimensioni di 114-700 mm, spessore della parete di 6-20 mm e acciaio di grado X42-X80.
Le tubazioni di linea sono costituite da tubi in acciaio saldati e da tubi in acciaio senza saldatura; questi ultimi sono più utilizzati.
2、Standard per tubi di linea
Lo standard per i tubi di condotta è API 5L "Specifiche per tubi in acciaio per condotte", ma la Cina nel 1997 ha promulgato due standard nazionali per i tubi di condotta: GB/T9711.1-1997 "Industria petrolifera e del gas, prima parte delle condizioni tecniche di fornitura dei tubi in acciaio: tubi in acciaio di grado A" e GB/T9711.2-1997 "Industria petrolifera e del gas, seconda parte delle condizioni tecniche di fornitura dei tubi in acciaio: tubi in acciaio di grado B". Questi due standard sono equivalenti ad API 5L e molti utenti nazionali richiedono la fornitura di tubi conformi a questi due standard nazionali.
3. Informazioni su PSL1 e PSL2
PSL è l'abbreviazione di livello di specifica del prodotto. Il livello di specifica del prodotto per le tubazioni è suddiviso in PSL1 e PSL2, e si può anche dire che il livello di qualità è suddiviso in PSL1 e PSL2. PSL1 è superiore a PSL2; i due livelli di specifica non solo hanno requisiti di prova diversi, ma anche requisiti diversi per la composizione chimica e le proprietà meccaniche. Pertanto, secondo l'ordine API 5L, i termini del contratto, oltre a specificare le specifiche, il grado dell'acciaio e altri indicatori comuni, devono anche indicare il livello di specifica del prodotto, ovvero PSL1 o PSL2.
Il PSL2, per quanto riguarda la composizione chimica, le proprietà di trazione, la resistenza all'urto, i controlli non distruttivi e altri indicatori, è più rigoroso del PSL1.
4. Grado di acciaio e composizione chimica dei tubi della condotta
La qualità dell'acciaio per tubazioni, dalla più bassa alla più alta, è suddivisa nelle seguenti classi: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 e X80.
5. Pressione dell'acqua nella tubazione e requisiti per le prove non distruttive
La prova idraulica delle condotte deve essere eseguita ramo per ramo e lo standard non consente la generazione non distruttiva di pressione idraulica, il che rappresenta una grande differenza tra lo standard API e i nostri standard.
PSL1 non richiede test non distruttivi, PSL2 dovrebbe prevedere test non distruttivi ramo per ramo.
VI. Connessione Premium
1. Introduzione alla connessione Premium
La fibbia speciale è diversa dalla filettatura API con una struttura speciale della filettatura del tubo. Sebbene l'attuale rivestimento petrolifero filettato API sia ampiamente utilizzato nello sfruttamento dei pozzi petroliferi, le sue carenze sono chiaramente visibili nell'ambiente speciale di alcuni giacimenti petroliferi: la colonna di tubi filettata tonda API, sebbene le sue prestazioni di tenuta siano migliori, la forza di trazione sopportata dalla parte filettata è equivalente solo al 60-80% della resistenza del corpo del tubo, quindi non può essere utilizzata nello sfruttamento di pozzi profondi; la colonna di tubi filettata trapezoidale sbilanciata API, la prestazione di trazione della parte filettata è equivalente solo alla resistenza del corpo del tubo, quindi non può essere utilizzata in pozzi profondi; la colonna di tubi filettata trapezoidale sbilanciata API, la sua prestazione di trazione non è buona. Sebbene la prestazione di trazione della colonna sia molto più alta di quella della connessione filettata tonda API, la sua prestazione di tenuta non è molto buona, quindi non può essere utilizzata nello sfruttamento di pozzi di gas ad alta pressione; Inoltre, il grasso per filettature può svolgere la sua funzione solo in ambienti con temperature inferiori a 95℃, quindi non può essere utilizzato nello sfruttamento di pozzi ad alta temperatura.
Rispetto alle connessioni con filettatura rotonda API e filettatura trapezoidale parziale, Premium Connection ha compiuto progressi rivoluzionari nei seguenti aspetti:
(1) buona tenuta, grazie alla progettazione di una struttura di tenuta elastica e metallica, in modo che la resistenza alla tenuta del gas del giunto raggiunga il limite della pressione di snervamento del corpo del tubo;
(2) elevata resistenza della connessione, con la connessione Premium Connection dell'involucro dell'olio, la resistenza della connessione raggiunge o supera la resistenza del corpo del tubo, per risolvere fondamentalmente il problema dello slittamento;
(3) mediante la selezione del materiale e il miglioramento del processo di trattamento superficiale, si è sostanzialmente risolto il problema della fibbia che si incastra nel filo;
(4) attraverso l'ottimizzazione della struttura, in modo che la distribuzione delle sollecitazioni di giunzione sia più ragionevole, più favorevole alla resistenza alla corrosione da stress;
(5) attraverso la struttura della spalla dal design ragionevole, in modo che l'operazione sulla fibbia sia più facile da eseguire.
Attualmente, nel mondo sono state sviluppate oltre 100 tipologie di connessioni premium con tecnologia brevettata.
Data di pubblicazione: 21 febbraio 2024