لوله های OCTGعمدتاً برای حفاری چاههای نفت و گاز و انتقال نفت و گاز استفاده میشوند. این شامل لولههای حفاری نفت، لولههای جداری نفت و لولههای استخراج نفت میشود.لوله های OCTGعمدتاً برای اتصال قلادههای مته و متهها و انتقال قدرت حفاری استفاده میشوند.پوشش نفتی عمدتاً برای پشتیبانی از چاه در حین حفاری و پس از اتمام استفاده میشود تا از عملکرد طبیعی کل چاه نفت در طول فرآیند حفاری و پس از اتمام اطمینان حاصل شود. نفت و گاز در پایین چاه نفت عمدتاً توسط لوله پمپاژ نفت به سطح منتقل میشوند.
پوشش لولههای نفتی، شریان حیاتی برای حفظ عملکرد چاههای نفت است. با توجه به شرایط مختلف زمینشناسی، وضعیت تنش در زیر زمین پیچیده است و اثرات ترکیبی تنش کششی، فشاری، خمشی و پیچشی بر بدنه پوشش، الزامات بالایی را برای کیفیت خود پوشش ایجاد میکند. هنگامی که خود پوشش به دلایلی آسیب ببیند، ممکن است منجر به کاهش تولید یا حتی اوراق کردن کل چاه شود.
با توجه به استحکام خود فولاد، پوشش را میتوان به گریدهای مختلف فولادی، یعنی J55، K55، N80، L80، C90، T95، P110، Q125، V150 و غیره تقسیم کرد. گرید فولاد مورد استفاده بسته به شرایط و عمق چاه متفاوت است. در محیطهای خورنده، لازم است که خود پوشش نیز در برابر خوردگی مقاوم باشد. در مناطقی با شرایط زمینشناسی پیچیده، لازم است که پوشش عملکرد ضد فروپاشی نیز داشته باشد.
I. دانش پایه OCTG Pipe
۱، اصطلاحات تخصصی مربوط به توضیح لوله نفت
API: مخفف عبارت American Petroleum Institute است.
OCTG: مخفف عبارت Oil Country Tubular Goods است که به معنای لولههای مخصوص نفت، شامل پوشش نهایی نفت، لوله حفاری، حلقههای حفاری، اتصالات کوتاه و غیره میباشد.
لولههای نفتی: لولههایی که در چاههای نفت برای استخراج نفت، استخراج گاز، تزریق آب و شکافت اسیدی استفاده میشوند.
لوله جداری: لولهای که از سطح زمین به داخل گمانه حفر شده به عنوان آستر فرو برده میشود تا از ریزش دیواره چاه جلوگیری کند.
لوله حفاری: لولهای که برای حفر گمانه استفاده میشود.
لوله خطی: لولهای که برای انتقال نفت یا گاز استفاده میشود.
گیرههای حلقوی: استوانههایی که برای اتصال دو لوله رزوهدار با رزوههای داخلی استفاده میشوند.
جنس کوپلینگ: لولهای که برای ساخت کوپلینگها استفاده میشود.
رزوههای API: رزوههای لوله که توسط استاندارد API 5B مشخص شدهاند، شامل رزوههای گرد لوله نفت، رزوههای گرد کوتاه بدنه، رزوههای گرد بلند بدنه، رزوههای ذوزنقهای آفست بدنه، رزوههای لوله خطی و غیره.
سگک ویژه: رزوههای غیر API با خواص آببندی، خواص اتصال و سایر خواص ویژه.
خرابی: تغییر شکل، شکستگی، آسیب سطحی و از دست دادن عملکرد اصلی تحت شرایط سرویس خاص. اشکال اصلی خرابی پوشش روغن عبارتند از: اکستروژن، لغزش، پارگی، نشتی، خوردگی، اتصال، سایش و غیره.
۲، استانداردهای مرتبط با نفت
API 5CT: مشخصات لوله و جدار (در حال حاضر آخرین نسخه از ویرایش هشتم)
API 5D: مشخصات لوله حفاری (آخرین نسخه از ویرایش پنجم)
API 5L: مشخصات لوله فولادی خط لوله (آخرین نسخه از ویرایش ۴۴)
API 5B: مشخصات ماشینکاری، اندازهگیری و بازرسی رزوههای لولههای جداری، لولههای نفتی و خطوط لوله
GB/T 9711.1-1997: شرایط فنی تحویل لولههای فولادی برای حمل و نقل صنعت نفت و گاز بخش 1: لولههای فولادی درجه A
GB/T9711.2-1999: شرایط فنی تحویل لولههای فولادی برای حمل و نقل صنعت نفت و گاز بخش 2: لولههای فولادی درجه B
GB/T9711.3-2005: شرایط فنی تحویل لولههای فولادی برای حمل و نقل صنعت نفت و گاز طبیعی بخش 3: لوله فولادی درجه C
Ⅱ لوله نفت
1. طبقه بندی لوله های نفت
لولههای نفت به لولههای بدون زائده (NU)، لولههای خارجی زائده (EU) و لولههای اتصال یکپارچه تقسیم میشوند. لولههای بدون زائده به انتهای لولهای اشاره دارد که بدون ضخیم شدن رزوه شده و مجهز به کوپلینگ است. لولههای خارجی زائده به دو انتهای لوله اشاره دارد که از بیرون ضخیم شده، سپس رزوه شده و با گیره نصب شدهاند. لولههای اتصال یکپارچه به لولهای اشاره دارد که مستقیماً بدون کوپلینگ به هم متصل شدهاند، به طوری که یک سر آن از طریق یک رزوه خارجی ضخیم داخلی و سر دیگر آن از طریق یک رزوه داخلی ضخیم خارجی رزوه شده است.
۲. نقش لوله
①، استخراج نفت و گاز: پس از حفر و سیمانکاری چاههای نفت و گاز، لوله در محفظه نفت قرار میگیرد تا نفت و گاز را به زمین استخراج کند.
②، تزریق آب: وقتی فشار چاه کافی نیست، آب را از طریق لوله به داخل چاه تزریق کنید.
۳، تزریق بخار: در فرآیند بازیابی حرارتی نفت غلیظ، بخار با لولههای عایقبندی شده نفت به چاه وارد میشود.
(۴) اسیدکاری و شکافتسازی: در مراحل پایانی حفاری چاه یا به منظور بهبود تولید چاههای نفت و گاز، لازم است محیط اسیدکاری و شکافتسازی یا مواد عملآوری به لایه نفت و گاز وارد شود و محیط و مواد عملآوری از طریق لوله نفت منتقل شوند.
3. درجه فولاد لوله نفت
گریدهای فولادی لوله نفت عبارتند از: H40، J55، N80، L80، C90، T95، P110.
N80 به N80-1 و N80Q تقسیم میشود، هر دو خواص کششی یکسانی دارند، دو تفاوت در وضعیت تحویل و عملکرد ضربه است. تحویل N80-1 در حالت عادی یا زمانی که دمای نهایی نورد بیشتر از دمای بحرانی Ar3 است و کاهش تنش پس از خنک شدن در هوا، میتواند برای یافتن جایگزینهایی برای عادیسازی نورد گرم استفاده شود، آزمایش ضربه و غیر مخرب لازم نیست. N80Q باید تمپر شود (خنک کردن و تمپر کردن). عملیات حرارتی، عملکرد ضربه باید مطابق با مفاد API 5CT باشد و باید آزمایش غیر مخرب انجام شود.
L80 به L80-1، L80-9Cr و L80-13Cr تقسیم میشود. خواص مکانیکی و وضعیت تحویل آنها یکسان است. تفاوت در کاربرد، سختی تولید و قیمت است، L80-1 برای نوع عمومی، L80-9Cr و L80-13Cr لولههایی با مقاومت بالا در برابر خوردگی، سختی تولید، گرانقیمت هستند که معمولاً برای چاههای با خوردگی سنگین استفاده میشوند.
C90 و T95 به نوع 1 و نوع 2 تقسیم میشوند، یعنی C90-1، C90-2 و T95-1، T95-2.
4. معمولاً از درجه فولاد، درجه و وضعیت تحویل لوله نفت استفاده میشود
وضعیت تحویل گرید فولاد
لوله نفت J55 لوله نفت تخت 37Mn5: نورد گرم به جای نرمالیزه
لوله نفت ضخیم شده: پس از ضخیم شدن، تمام طول آن نرمالیزه شده است.
لوله N80-1 36Mn2V لوله تخت: نورد گرم به جای نرمالیزه شده
لوله نفت ضخیم شده: پس از ضخیم شدن، تمام طول آن نرمالیزه میشود
لوله نفت N80-Q 30Mn5 با تمپرینگ تمام طول
لوله نفت L80-1 30Mn5 با تمپرینگ تمام طول
لوله نفت P110 25CrMnMo با عملیات حرارتی تمام طولی
کوپلینگ J55 37Mn5 نورد گرم به صورت آنلاین نرمال سازی شد
کوپلینگ N80 با روکش تمام صفحه 28MnTiB
کوپلینگ L80-1 با روکش تمام صفحه 28MnTiB
گیرههای P110 25CrMnMo تمام طول، مقاوم در برابر حرارت

Ⅲ. پوشش
۱. طبقهبندی و نقش پوشش
لوله جداری یک لوله فولادی است که دیواره چاههای نفت و گاز را پشتیبانی میکند. در هر چاه با توجه به عمق حفاری و شرایط زمینشناسی مختلف، از چندین لایه لوله جداری استفاده میشود. پس از پایین آوردن لوله جداری به داخل چاه، از سیمان برای سیمانکاری آن استفاده میشود و برخلاف لوله نفت و لوله حفاری، قابل استفاده مجدد نیست و جزو مواد مصرفی یکبار مصرف است. بنابراین، مصرف لوله جداری بیش از 70 درصد از کل لولههای چاه نفت را تشکیل میدهد. لوله جداری را میتوان بر اساس کاربرد به: لوله، لوله جداری سطحی، لوله جداری فنی و لوله جداری نفتی طبقهبندی کرد و ساختار آنها در چاههای نفت در تصویر زیر نشان داده شده است.

2. پوشش هادی
عمدتاً برای حفاری در اقیانوس و بیابان برای جدا کردن آب دریا و ماسه برای اطمینان از پیشرفت روان حفاری استفاده میشود، مشخصات اصلی این لایه از نوع 2.casing عبارتند از: Φ762mm(30in)×25.4mm، Φ762mm(30in)×19.06mm.
پوشش سطحی: عمدتاً برای اولین حفاری استفاده میشود، حفاری سطح لایههای سست را به سنگ بستر باز میکند، به منظور آببندی این بخش از لایهها از فروپاشی، باید با پوشش سطحی آببندی شود. مشخصات اصلی پوشش سطحی: 508 میلیمتر (20 اینچ)، 406.4 میلیمتر (16 اینچ)، 339.73 میلیمتر (13-3/8 اینچ)، 273.05 میلیمتر (10-3/4 اینچ)، 244.48 میلیمتر (9-5/9 اینچ) و غیره. عمق لوله پایین آورنده به عمق سازند نرم بستگی دارد. عمق لوله پایینی به عمق لایه سست بستگی دارد که عموماً 80 تا 1500 متر است. فشار خارجی و داخلی آن زیاد نیست و عموماً از درجه فولاد K55 یا درجه فولاد N80 استفاده میکند.
3. پوشش فنی
پوشش فنی در فرآیند حفاری سازندهای پیچیده استفاده میشود. هنگام مواجهه با قطعات پیچیده مانند لایه فروریخته، لایه نفت، لایه گاز، لایه آب، لایه نشتی، لایه خمیر نمک و غیره، لازم است پوشش فنی برای آببندی آن نصب شود، در غیر این صورت حفاری قابل انجام نیست. برخی از چاهها عمیق و پیچیده هستند و عمق چاه به هزاران متر میرسد، این نوع چاههای عمیق نیاز به نصب چندین لایه پوشش فنی دارند، خواص مکانیکی و الزامات عملکرد آببندی آن بسیار بالا است، استفاده از گریدهای فولادی نیز بالاتر است، علاوه بر K55، استفاده از گریدهای N80 و P110 بیشتر است، برخی از چاههای عمیق نیز از گریدهای Q125 یا حتی بالاتر غیر API مانند V150 استفاده میکنند. مشخصات اصلی پوشش فنی عبارتند از: ۳۳۹.۷۳ مشخصات اصلی پوشش فنی به شرح زیر است: ۳۳۹.۷۳ میلیمتر (۱۳-۳/۸ اینچ)، ۲۷۳.۰۵ میلیمتر (۱۰-۳/۴ اینچ)، ۲۴۴.۴۸ میلیمتر (۹-۵/۸ اینچ)، ۲۱۹.۰۸ میلیمتر (۸-۵/۸ اینچ)، ۱۹۳.۶۸ میلیمتر (۷-۵/۸ اینچ)، ۱۷۷.۸ میلیمتر (۷ اینچ) و غیره.
4. پوشش روغن
وقتی چاهی تا لایه مقصد (لایه حاوی نفت و گاز) حفر میشود، لازم است از پوشش نفتی برای آببندی لایه نفت و گاز و لایههای بالاییِ در معرضِ نفوذ استفاده شود و داخل پوشش نفتی، لایه نفتی است. پوشش نفتی در انواع پوششها در عمیقترین عمق چاه، خواص مکانیکی و الزامات عملکرد آببندی آن نیز بالاترین است، از فولاد درجه K55، N80، P110، Q125، V150 و غیره استفاده میشود. مشخصات اصلی پوشش سازند عبارتند از: 177.8 میلیمتر (7 اینچ)، 168.28 میلیمتر (6-5/8 اینچ)، 139.7 میلیمتر (5-1/2 اینچ)، 127 میلیمتر (5 اینچ)، 114.3 میلیمتر (4-1/2 اینچ) و غیره. پوشش در بین انواع چاهها عمیقترین است و عملکرد مکانیکی و عملکرد آببندی آن بالاترین است.

لوله مته V.
1، طبقه بندی و نقش لوله برای ابزارهای حفاری
لوله مته مربعی، لوله مته، لوله مته وزنه ای و طوق مته در ابزارهای حفاری، لوله مته را تشکیل میدهند. لوله مته ابزار حفاری هسته ای است که مته را از زمین به ته چاه هدایت میکند و همچنین کانالی از زمین به ته چاه است. این لوله سه نقش اصلی دارد: ① انتقال گشتاور برای هدایت مته به سمت حفاری؛ ② با تکیه بر وزن خود برای اعمال فشار بر مته برای شکستن سنگ در ته چاه؛ ③ انتقال سیال شستشوی چاه، یعنی گل حفاری از طریق زمین از طریق پمپهای گل فشار بالا، به داخل گمانه ستون حفاری برای جریان یافتن به ته چاه برای شستشوی بقایای سنگ و خنک کردن مته و حمل بقایای سنگ از طریق فضای حلقوی بین سطح بیرونی ستون و دیواره چاه برای بازگشت به زمین، به طوری که به هدف حفاری چاه دست یابیم. لوله مته در فرآیند حفاری برای مقاومت در برابر انواع بارهای متناوب پیچیده، مانند کشش، فشار، پیچش، خمش و سایر تنشها، سطح داخلی نیز در معرض فرسایش گل و لای با فشار بالا و خوردگی قرار دارد.
(1) لوله مته مربعی: لوله مته مربعی دارای دو نوع چهارضلعی و شش ضلعی است. میله حفاری نفت چین معمولاً در هر مجموعه از ستونهای مته از لوله مته چهارضلعی استفاده میکند. مشخصات آن عبارتند از: 63.5 میلیمتر (2-1/2 اینچ)، 88.9 میلیمتر (3-1/2 اینچ)، 107.95 میلیمتر (4-1/4 اینچ)، 133.35 میلیمتر (5-1/4 اینچ)، 152.4 میلیمتر (6 اینچ) و غیره. معمولاً طول مورد استفاده 12 تا 14.5 متر است.
(2) لوله مته: لوله مته ابزار اصلی برای حفر چاه است که به انتهای پایینی لوله مته مربعی متصل میشود و با عمیقتر شدن چاه، لوله مته یکی پس از دیگری به طول ستون مته میافزاید. مشخصات لوله مته عبارتند از: 60.3 میلیمتر (2-3/8 اینچ)، 73.03 میلیمتر (2-7/8 اینچ)، 88.9 میلیمتر (3-1/2 اینچ)، 114.3 میلیمتر (4-1/2 اینچ)، 127 میلیمتر (5 اینچ)، 139.7 میلیمتر (5-1/2 اینچ) و غیره.
(3) لوله مته وزنه ای: لوله مته وزنه ای ابزاری واسطه برای اتصال لوله مته و طوق مته است که می تواند شرایط نیروی لوله مته را بهبود بخشد و همچنین فشار روی مته را افزایش دهد. مشخصات اصلی لوله مته وزنه ای 88.9 میلی متر (3-1/2 اینچ) و 127 میلی متر (5 اینچ) است.
(4) طوقهی حفاری: طوقهی حفاری به قسمت پایینی لولهی حفاری متصل است که یک لولهی جدار ضخیم مخصوص با استحکام بالا است و با اعمال فشار بر مته، سنگ را میشکند و میتواند نقش هدایتکننده را هنگام حفاری چاههای مستقیم ایفا کند. مشخصات رایج طوقهی حفاری عبارتند از: 158.75 میلیمتر (6-1/4 اینچ)، 177.85 میلیمتر (7 اینچ)، 203.2 میلیمتر (8 اینچ)، 228.6 میلیمتر (9 اینچ) و غیره.

لوله V. خط
۱. طبقهبندی لولههای خطی
لوله خطی در صنعت نفت و گاز برای انتقال نفت، نفت تصفیه شده، گاز طبیعی و خطوط لوله آب به اختصار لوله فولادی استفاده میشود. انتقال خطوط لوله نفت و گاز عمدتاً به سه نوع خط لوله اصلی، خط لوله فرعی و خط لوله شبکه شهری تقسیم میشود. خط لوله اصلی انتقال با مشخصات معمول ∮ 406 ~ 1219 میلیمتر، ضخامت دیواره 10 ~ 25 میلیمتر، درجه فولاد X42 ~ X80؛ خط لوله فرعی و خط لوله شبکه شهری با مشخصات معمول ∮ 114 ~ 700 میلیمتر، ضخامت دیواره 6 ~ 20 میلیمتر، درجه فولاد X42 ~ X80. مشخصات معمول برای خطوط لوله تغذیه و خطوط لوله شهری 114-700 میلیمتر، ضخامت دیواره 6-20 میلیمتر، درجه فولاد X42-X80 است.
لوله خط لوله فولادی جوش داده شده و همچنین لوله فولادی بدون درز دارد، لوله فولادی جوش داده شده بیشتر از لوله فولادی بدون درز استفاده میشود.
۲، استاندارد لوله خط
استاندارد لولههای فولادی خط لوله، API 5L "مشخصات لوله فولادی خط لوله" است، اما چین در سال ۱۹۹۷ دو استاندارد ملی برای لولههای خط لوله اعلام کرد: GB/T9711.1-1997 "صنعت نفت و گاز، بخش اول شرایط فنی تحویل لوله فولادی: لوله فولادی درجه A" و GB/T9711.2-1997 "صنعت نفت و گاز، بخش دوم شرایط فنی تحویل لوله فولادی: لوله فولادی درجه B". لوله فولادی "، این دو استاندارد معادل API 5L هستند، بسیاری از کاربران داخلی به تهیه این دو استاندارد ملی نیاز دارند.
۳، درباره PSL1 و PSL2
PSL مخفف عبارت سطح مشخصات محصول است. سطح مشخصات محصول لوله به PSL1 و PSL2 تقسیم میشود، همچنین میتوان گفت که سطح کیفیت به PSL1 و PSL2 تقسیم میشود. PSL1 بالاتر از PSL2 است، سطح مشخصات 2 نه تنها الزامات آزمایش متفاوتی دارد و ترکیب شیمیایی و الزامات خواص مکانیکی آن متفاوت است، بنابراین طبق سفارش API 5L، شرایط قرارداد علاوه بر مشخص کردن مشخصات، درجه فولاد و سایر شاخصهای رایج، باید سطح مشخصات محصول، یعنی PSL1 یا PSL2 را نیز نشان دهد.
PSL2 در ترکیب شیمیایی، خواص کششی، قدرت ضربه، آزمایش غیر مخرب و سایر شاخصها سختگیرانهتر از PSL1 است.
4، درجه فولاد لوله و ترکیب شیمیایی
لولههای فولادی از پایین به بالا به A25، A، B، X42، X46، X52، X60، X65، X70 و X80 تقسیم میشوند.
5، فشار آب لوله خط و الزامات غیر مخرب
لولههای خط لوله باید شاخه به شاخه آزمایش هیدرولیکی شوند و استاندارد اجازه تولید غیرمخرب فشار هیدرولیکی را نمیدهد که این نیز تفاوت بزرگی بین استاندارد API و استانداردهای ما است.
PSL1 نیازی به آزمایش غیرمخرب ندارد، PSL2 باید شاخه به شاخه آزمایش غیرمخرب شود.

اتصال ویژه ششم
۱. معرفی اتصال پریمیوم
سگک مخصوص با ساختار ویژه رزوه لوله با رزوه API متفاوت است. اگرچه پوشش روغن رزوهدار API موجود به طور گسترده در بهرهبرداری از چاههای نفت استفاده میشود، اما کاستیهای آن در محیط خاص برخی از میادین نفتی به وضوح نشان داده شده است: ستون لوله رزوهدار گرد API، اگرچه عملکرد آببندی آن بهتر است، اما نیروی کششی تحمل شده توسط قسمت رزوهدار تنها معادل 60 تا 80 درصد استحکام بدنه لوله است، بنابراین نمیتوان از آن در بهرهبرداری از چاههای عمیق استفاده کرد. ستون لوله رزوهدار ذوزنقهای بایاس API، عملکرد کششی قسمت رزوهدار تنها معادل استحکام بدنه لوله است، بنابراین نمیتوان از آن در چاههای عمیق استفاده کرد. ستون لوله رزوهدار ذوزنقهای بایاس API، عملکرد کششی آن خوب نیست. اگرچه عملکرد کششی ستون بسیار بالاتر از اتصال رزوهدار گرد API است، اما عملکرد آببندی آن خیلی خوب نیست، بنابراین نمیتوان از آن در بهرهبرداری از چاههای گاز فشار بالا استفاده کرد. علاوه بر این، گریس رزوهدار فقط میتواند در محیطی با دمای زیر ۹۵ درجه سانتیگراد نقش خود را ایفا کند، بنابراین نمیتوان از آن در بهرهبرداری از چاههای با دمای بالا استفاده کرد.
در مقایسه با اتصال رزوه گرد API و رزوه ذوزنقهای جزئی، اتصال پریمیوم در جنبههای زیر پیشرفت چشمگیری داشته است:
(1) آببندی خوب، از طریق طراحی ساختار آببندی الاستیک و فلزی، به طوری که مقاومت آببندی گاز مشترک به حد مجاز بدنه لوله در فشار تسلیم برسد.
(2) استحکام بالای اتصال، با اتصال Premium Connection به محفظه روغن، استحکام اتصال به استحکام بدنه لوله میرسد یا از آن فراتر میرود، تا مشکل لغزش را اساساً حل کند.
(3) با انتخاب مواد و بهبود فرآیند عملیات سطحی، اساساً مشکل گیر کردن نخ در سگک حل شد.
(4) از طریق بهینهسازی سازه، به طوری که توزیع تنش در اتصالات معقولتر و برای مقاومت در برابر خوردگی تنشی مفیدتر باشد؛
(5) از طریق ساختار شانه با طراحی معقول، به طوری که عملیات بستن سگک آسانتر انجام شود.
در حال حاضر، جهان بیش از ۱۰۰ نوع اتصال پریمیوم با فناوری ثبت شده توسعه داده است.

زمان ارسال: ۲۱ فوریه ۲۰۲۴