Tubos OCTGSão utilizados principalmente na perfuração de poços de petróleo e gás e no transporte de petróleo e gás. Inclui tubos de perfuração, revestimentos e tubos de extração de petróleo.Tubos OCTGsão usados principalmente para conectar colares de perfuração e brocas e transmitir potência de perfuração.O revestimento de petróleo é usado principalmente para sustentar o poço durante a perfuração e após a conclusão, garantindo a operação normal de todo o poço de petróleo durante o processo de perfuração e após a conclusão. O petróleo e o gás no fundo do poço são transportados principalmente para a superfície pelo tubo de bombeamento de petróleo.
O revestimento de petróleo é a tábua de salvação para a manutenção da operação de poços de petróleo. Devido às diferentes condições geológicas, o estado de tensão no subsolo é complexo, e os efeitos combinados de tensão, compressão, flexão e torção no corpo do revestimento impõem altos requisitos à qualidade do próprio revestimento. Danos ao revestimento por qualquer motivo podem levar à redução da produção ou até mesmo ao sucateamento de todo o poço.
De acordo com a resistência do próprio aço, o revestimento pode ser dividido em diferentes graus de aço, a saber: J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, etc. O grau de aço utilizado varia dependendo das condições e da profundidade do poço. Em ambientes corrosivos, também é necessário que o revestimento em si tenha resistência à corrosão. Em áreas com condições geológicas complexas, também é necessário que o revestimento tenha desempenho anticolapso.
I. o conhecimento básico de tubulação OCTG
1、Termos especializados relacionados à explicação de tubos de petróleo
API: é a abreviação de American Petroleum Institute.
OCTG: É a abreviação de Oil Country Tubular Goods, que significa tubos específicos para petróleo, incluindo revestimentos de petróleo acabados, tubos de perfuração, colares de perfuração, arcos, juntas curtas e assim por diante.
Tubulação de óleo: Tubulação usada em poços de petróleo para extração de petróleo, extração de gás, injeção de água e fraturamento ácido.
Revestimento: Tubulação que é baixada da superfície da terra para dentro de um poço perfurado como um revestimento para evitar o colapso da parede do poço.
Tubo de perfuração: Tubo usado para perfuração de poços.
Tubo de linha: tubo usado para transportar petróleo ou gás.
Anéis de retenção: Cilindros usados para conectar dois tubos roscados com roscas internas.
Material de acoplamento: Tubo utilizado na fabricação de acoplamentos.
Roscas API: Roscas de tubos especificadas pelo padrão API 5B, incluindo roscas redondas de tubos de óleo, roscas redondas curtas de revestimento, roscas redondas longas de revestimento, roscas trapezoidais deslocadas de revestimento, roscas de tubos de linha e assim por diante.
Fivela especial: Roscas não API com propriedades especiais de vedação, propriedades de conexão e outras propriedades.
Falha: deformação, fratura, dano superficial e perda da função original sob condições específicas de serviço. As principais formas de falha do revestimento de óleo são: extrusão, deslizamento, ruptura, vazamento, corrosão, aderência, desgaste, etc.
2、Normas relacionadas ao petróleo
API 5CT: Especificação de revestimento e tubulação (atualmente a versão mais recente da 8ª edição)
API 5D: Especificação de tubos de perfuração (a versão mais recente da 5ª edição)
API 5L: especificação de tubos de aço para dutos (a versão mais recente da 44ª edição)
API 5B: Especificação para usinagem, medição e inspeção de roscas de revestimento, tubos de óleo e tubos de linha
GB/T 9711.1-1997: Condições técnicas para fornecimento de tubos de aço para transporte na indústria de petróleo e gás Parte 1: Tubos de aço grau A
GB/T9711.2-1999: Condições técnicas de fornecimento de tubos de aço para o transporte da indústria de petróleo e gás Parte 2: Tubos de aço grau B
GB/T9711.3-2005: Condições Técnicas de Fornecimento de Tubos de Aço para o Transporte da Indústria de Petróleo e Gás Natural Parte 3: Tubos de Aço Grau C
II. Tubo de óleo
1. Classificação de oleodutos
Os oleodutos são divididos em tubos sem flange (NU), tubos com flange externo (EU) e tubos com junta integral. Tubos sem flange referem-se a uma extremidade do tubo rosqueada sem espessamento e equipada com um acoplamento. Tubos com flange externo referem-se a duas extremidades do tubo que foram espessadas externamente, rosqueadas e fixadas com braçadeiras. Tubos com junta integrada referem-se a um tubo conectado diretamente sem acoplamento, com uma extremidade rosqueada através de uma rosca externa com espessamento interno e a outra extremidade rosqueada através de uma rosca interna com espessamento externo.
2. O papel da tubulação
① Extração de petróleo e gás: após os poços de petróleo e gás serem perfurados e cimentados, a tubulação é colocada no revestimento de petróleo para extrair petróleo e gás para o solo.
2, injeção de água: quando a pressão no poço não for suficiente, injete água no poço através da tubulação.
3, Injeção de vapor: No processo de recuperação térmica de óleo espesso, o vapor deve ser introduzido no poço com tubos de óleo isolados.
(iv) Acidificação e fraturamento: No estágio final da perfuração de poços ou para melhorar a produção de poços de petróleo e gás, é necessário introduzir meio de acidificação e fraturamento ou material de cura na camada de petróleo e gás, e o meio e o material de cura são transportados através do oleoduto.
3. Grau de aço do tubo de óleo
Os graus de aço dos tubos de óleo são: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
O N80 é dividido em N80-1 e N80Q, os dois têm as mesmas propriedades de tração, as duas diferenças são o status de entrega e as diferenças de desempenho de impacto, entrega do N80-1 por estado normalizado ou quando a temperatura final de laminação é maior que a temperatura crítica Ar3 e redução de tensão após o resfriamento a ar, e pode ser usado para encontrar alternativas à normalização de laminados a quente, testes de impacto e não destrutivos não são necessários; o N80Q deve ser temperado (têmpera e revenimento). O tratamento térmico, a função de impacto deve estar de acordo com as disposições da API 5CT e deve ser um teste não destrutivo.
O L80 é dividido em L80-1, L80-9Cr e L80-13Cr. Suas propriedades mecânicas e condições de entrega são as mesmas. As diferenças estão no uso, na dificuldade de produção e no preço: L80-1 é o tipo geral, enquanto L80-9Cr e L80-13Cr são tubos de alta resistência à corrosão, difíceis de produzir, caros e geralmente usados em poços com alta corrosão.
C90 e T95 são divididos em tipo 1 e tipo 2, ou seja, C90-1, C90-2 e T95-1, T95-2.
4. Grau de aço comumente usado, grau e status de entrega de tubos de óleo
Grau de aço Grau Status de entrega
Tubo de óleo J55 Tubo de óleo plano 37Mn5: laminado a quente em vez de normalizado
Tubo de óleo espessado: comprimento total normalizado após o espessamento.
Tubo N80-1 36Mn2V Tubo plano: laminado a quente em vez de normalizado
Tubo de óleo espessado: comprimento total normalizado após espessamento
Tubo de óleo N80-Q 30Mn5 temperado em toda a extensão
Tubo de óleo L80-1 30Mn5 têmpera completa
Tubo de óleo P110 25CrMnMo têmpera completa
Acoplamento J55 37Mn5 laminado a quente normalização on-line
Acoplamento N80 28MnTiB têmpera de comprimento total
Acoplamento L80-1 28MnTiB têmpera de comprimento total
Grampos P110 25CrMnMo temperados de comprimento total
Ⅲ. Invólucro
1、Categorização e função do revestimento
O revestimento é um tubo de aço que suporta a parede de poços de petróleo e gás. Várias camadas de revestimento são utilizadas em cada poço, de acordo com as diferentes profundidades de perfuração e condições geológicas. O cimento é usado para cimentar o revestimento após sua inserção no poço e, ao contrário dos tubos de petróleo e tubos de perfuração, não pode ser reutilizado e pertence aos materiais de consumo descartáveis. Portanto, o consumo de revestimento representa mais de 70% de toda a tubulação de poços de petróleo. O revestimento pode ser categorizado em: conduíte, revestimento de superfície, revestimento técnico e revestimento de óleo, de acordo com sua utilização, e suas estruturas em poços de petróleo são mostradas na figura abaixo.
2.Invólucro do condutor
usado principalmente para perfuração no oceano e no deserto para separar a água do mar e a areia para garantir o bom andamento da perfuração, as principais especificações desta camada de 2 revestimentos são: Φ762 mm (30 pol.) × 25,4 mm, Φ762 mm (30 pol.) × 19,06 mm.
Revestimento de superfície: É usado principalmente para a primeira perfuração, perfurando a superfície dos estratos soltos até o leito rochoso. Para selar essa parte dos estratos contra o colapso, é necessário selá-la com o revestimento de superfície. As principais especificações do revestimento de superfície: 508 mm (20 pol.), 406,4 mm (16 pol.), 339,73 mm (13-3/8 pol.), 273,05 mm (10-3/4 pol.), 244,48 mm (9-5/9 pol.), etc. A profundidade do tubo de descida depende da profundidade da formação macia. A profundidade do tubo inferior depende da profundidade do estrato solto, que geralmente é de 80 a 1500 m. Sua pressão externa e interna não são grandes e geralmente adota aço de grau K55 ou aço de grau N80.
3.Invólucro técnico
O revestimento técnico é utilizado no processo de perfuração de formações complexas. Ao encontrar partes complexas, como camadas colapsadas, camadas de óleo, camadas de gás, camadas de água, camadas de vazamento, camadas de pasta de sal, etc., é necessário instalar o revestimento técnico para selá-las, caso contrário, a perfuração não poderá ser realizada. Alguns poços são profundos e complexos, com profundidades que chegam a milhares de metros. Esse tipo de poço profundo precisa da instalação de várias camadas de revestimento técnico. Suas propriedades mecânicas e requisitos de desempenho de vedação são muito elevados. O uso de aços de alta qualidade também é mais comum, como o K55, N80 e P110. Alguns poços profundos também utilizam aços de alta qualidade (Q125) ou até mesmo aços não API mais altos, como o V150. as principais especificações do invólucro técnico são: 339,73 As principais especificações do invólucro técnico são as seguintes: 339,73 mm (13-3/8 pol.), 273,05 mm (10-3/4 pol.), 244,48 mm (9-5/8 pol.), 219,08 mm (8-5/8 pol.), 193,68 mm (7-5/8 pol.), 177,8 mm (7 pol.) e assim por diante.
4. Revestimento de óleo
Quando um poço é perfurado até a camada de destino (a camada que contém óleo e gás), é necessário usar o revestimento de óleo para selar a camada de óleo e gás e os estratos expostos superiores, e o interior do revestimento de óleo é a camada de óleo. Revestimento de óleo em todos os tipos de revestimento na profundidade mais profunda do poço, suas propriedades mecânicas e requisitos de desempenho de vedação também são os mais altos, o uso de aço grau K55, N80, P110, Q125, V150 e assim por diante. As principais especificações do revestimento de formação são: 177,8 mm (7 pol.), 168,28 mm (6-5/8 pol.), 139,7 mm (5-1/2 pol.), 127 mm (5 pol.), 114,3 mm (4-1/2 pol.), etc. O revestimento é o mais profundo entre todos os tipos de poços, e seu desempenho mecânico e desempenho de vedação são os mais altos.
V.Tubo de perfuração
1. Classificação e função dos tubos para ferramentas de perfuração
O tubo de perfuração quadrado, tubo de perfuração, tubo de perfuração com peso e colar de perfuração em ferramentas de perfuração formam o tubo de perfuração. O tubo de perfuração é a ferramenta de perfuração central que impulsiona a broca do solo até o fundo do poço e também é um canal do solo até o fundo do poço. Ele tem três funções principais: ① transferir torque para impulsionar a broca para perfurar; ② confiar em seu próprio peso para exercer pressão sobre a broca para quebrar a rocha no fundo do poço; ③ transportar o fluido de lavagem do poço, ou seja, a lama de perfuração através do solo através das bombas de lama de alta pressão, para o furo da coluna de perfuração para fluir para o fundo do poço para lavar os detritos de rocha e resfriar a broca, e transportar os detritos de rocha através do espaço anular entre a superfície externa da coluna e a parede do poço para retornar ao solo, de modo a atingir o objetivo da perfuração do poço. O tubo de perfuração no processo de perfuração suporta uma variedade de cargas alternadas complexas, como tração, compressão, torção, flexão e outras tensões; a superfície interna também está sujeita à erosão e corrosão por lama de alta pressão.
(1) Tubo de perfuração quadrado: o tubo de perfuração quadrado possui dois tipos: quadrilátero e hexagonal. A haste de perfuração de petróleo da China geralmente utiliza um tubo de perfuração do tipo quadrilátero em cada conjunto de colunas de perfuração. Suas especificações são: 63,5 mm (2-1/2 pol.), 88,9 mm (3-1/2 pol.), 107,95 mm (4-1/4 pol.), 133,35 mm (5-1/4 pol.), 152,4 mm (6 pol.) e assim por diante. O comprimento geralmente utilizado é de 12 a 14,5 m.
(2) Tubo de perfuração: O tubo de perfuração é a principal ferramenta para perfuração de poços, conectado à extremidade inferior do tubo de perfuração quadrado. À medida que o poço de perfuração se aprofunda, o tubo de perfuração continua a alongar a coluna de perfuração, um após o outro. As especificações do tubo de perfuração são: 60,3 mm (2-3/8 pol.), 73,03 mm (2-7/8 pol.), 88,9 mm (3-1/2 pol.), 114,3 mm (4-1/2 pol.), 127 mm (5 pol.), 139,7 mm (5-1/2 pol.) e assim por diante.
(3) Tubo de perfuração com peso: O tubo de perfuração com peso é uma ferramenta de transição que conecta o tubo de perfuração ao colar de perfuração, o que pode melhorar a condição de força do tubo de perfuração, bem como aumentar a pressão na broca. As principais especificações do tubo de perfuração com peso são 88,9 mm (3-1/2 pol.) e 127 mm (5 pol.).
(4) Colar de perfuração: o colar de perfuração é conectado à parte inferior do tubo de perfuração, que é um tubo especial de parede espessa e alta rigidez, que exerce pressão sobre a broca para romper a rocha e pode desempenhar um papel de guia na perfuração de poços retos. As especificações comuns do colar de perfuração são: 158,75 mm (6-1/4 pol.), 177,85 mm (7 pol.), 203,2 mm (8 pol.), 228,6 mm (9 pol.) e assim por diante.
V. Tubo de linha
1、Classificação de tubos de linha
Os dutos lineares são utilizados na indústria de petróleo e gás para o transporte de petróleo, óleo refinado, gás natural e água, sendo os tubos de aço a abreviação. O transporte de oleodutos e gasodutos é dividido principalmente em três tipos: oleoduto principal, duto secundário e rede de dutos urbanos. O duto principal possui as especificações usuais de ∮ 406 a 1219 mm, espessura de parede de 10 a 25 mm e aço de grau X42 a X80; o duto secundário e a rede de dutos urbanos possuem as especificações usuais de ∮ 114 a 700 mm, espessura de parede de 6 a 20 mm e aço de grau X42 a X80. As especificações usuais para dutos alimentadores e dutos urbanos são de 114 a 700 mm, espessura de parede de 6 a 20 mm e aço de grau X42 a X80.
O tubo de linha tem tubo de aço soldado, também tem tubo de aço sem costura, tubo de aço soldado é mais usado do que tubo de aço sem costura.
2、Padrão de tubulação de linha
O padrão para tubos de linha é API 5L "especificação de tubos de aço para dutos", mas a China promulgou em 1997 duas normas nacionais para tubos de dutos: GB/T9711.1-1997 "indústria de petróleo e gás, a primeira parte das condições técnicas de entrega de tubos de aço: tubos de aço de grau A" e GB/T9711.2-1997 "indústria de petróleo e gás, a segunda parte das condições técnicas de entrega de tubos de aço: tubos de aço de grau B". Tubos de Aço, essas duas normas são equivalentes à API 5L, e muitos usuários domésticos exigem o fornecimento dessas duas normas nacionais.
3、Sobre PSL1 e PSL2
PSL é a abreviação de nível de especificação do produto. O nível de especificação do produto para tubos de linha é dividido em PSL1 e PSL2, podendo-se dizer também que o nível de qualidade é dividido em PSL1 e PSL2. O PSL1 é superior ao PSL2, e os dois níveis de especificação não apenas apresentam requisitos de teste diferentes, como também diferem nos requisitos de composição química e propriedades mecânicas. Portanto, de acordo com a norma API 5L, os termos do contrato, além de especificar as especificações, o grau do aço e outros indicadores comuns, também devem indicar o nível de especificação do produto, ou seja, PSL1 ou PSL2.
O PSL2 é mais rigoroso que o PSL1 em termos de composição química, propriedades de tração, poder de impacto, testes não destrutivos e outros indicadores.
4、grau de aço e composição química do tubo de duto
A qualidade do aço para tubos de linha, do menor para o maior, é dividida em: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 e X80.
5, pressão de água da tubulação e requisitos não destrutivos
O teste hidráulico de tubulação deve ser feito ramo por ramo, e o padrão não permite geração não destrutiva de pressão hidráulica, o que também é uma grande diferença entre o padrão API e nossos padrões.
O PSL1 não requer testes não destrutivos, o PSL2 deve realizar testes não destrutivos ramo por ramo.
VI.Conexão Premium
1、Introdução da Conexão Premium
A fivela especial é diferente da rosca API, pois possui uma estrutura especial de rosca de tubo. Embora o revestimento de óleo com rosca API existente seja amplamente utilizado na exploração de poços de petróleo, suas deficiências são claramente demonstradas no ambiente especial de alguns campos de petróleo: a coluna de tubo com rosca redonda API, embora seu desempenho de vedação seja melhor, a força de tração suportada pela parte roscada é equivalente a apenas 60% a 80% da resistência do corpo do tubo, portanto, não pode ser usada na exploração de poços profundos; a coluna de tubo com rosca trapezoidal com polarização API, o desempenho de tração da parte roscada é equivalente apenas à resistência do corpo do tubo, portanto, não pode ser usada em poços profundos; a coluna de tubo com rosca trapezoidal com polarização API, seu desempenho de tração não é bom. Embora o desempenho de tração da coluna seja muito superior ao da conexão com rosca redonda API, seu desempenho de vedação não é muito bom, portanto, não pode ser usada na exploração de poços de gás de alta pressão; além disso, a graxa rosqueada só pode desempenhar sua função em ambientes com temperatura abaixo de 95℃, portanto não pode ser usada na exploração de poços de alta temperatura.
Comparado com a conexão de rosca redonda API e rosca trapezoidal parcial, a Premium Connection fez um progresso revolucionário nos seguintes aspectos:
(1) boa vedação, através do projeto de estrutura de vedação elástica e metálica, de modo que a resistência da vedação do gás da junta atinja o limite do corpo do tubo dentro da pressão de escoamento;
(2) alta resistência da conexão, com conexão Premium Connection do invólucro de óleo, a resistência da conexão atinge ou excede a resistência do corpo do tubo, para resolver fundamentalmente o problema de deslizamento;
(3) pela seleção de materiais e melhoria do processo de tratamento de superfície, basicamente resolveu o problema da fivela de fixação da rosca;
(4) através da otimização da estrutura, de modo que a distribuição de tensões da junta seja mais razoável, mais propícia à resistência à corrosão sob tensão;
(5) através da estrutura do ombro do design razoável, de modo que a operação da fivela seja mais fácil de realizar.
Atualmente, o mundo desenvolveu mais de 100 tipos de Conexões Premium com tecnologia patenteada.
Data de publicação: 21 de fevereiro de 2024