Ống OCTGChủ yếu được sử dụng để khoan giếng dầu khí và vận chuyển dầu khí. Bao gồm ống khoan dầu, ống dẫn dầu và ống khai thác dầu.Ống OCTGchủ yếu được sử dụng để kết nối vòng khoan và mũi khoan và truyền lực khoan.Ống chống dầu khí chủ yếu được sử dụng để đỡ giếng khoan trong quá trình khoan và sau khi hoàn thành, đảm bảo toàn bộ giếng dầu hoạt động bình thường trong suốt quá trình khoan và sau khi hoàn thành. Dầu khí ở đáy giếng dầu chủ yếu được vận chuyển lên bề mặt bằng ống bơm dầu.
Vỏ bọc dầu là yếu tố sống còn để duy trì hoạt động của giếng dầu. Do điều kiện địa chất khác nhau, trạng thái ứng suất dưới lòng đất rất phức tạp, và các tác động kết hợp của ứng suất kéo, nén, uốn và xoắn lên thân vỏ bọc đặt ra yêu cầu cao về chất lượng của chính vỏ bọc. Một khi vỏ bọc bị hư hỏng vì lý do nào đó, nó có thể dẫn đến giảm sản lượng hoặc thậm chí phải tháo dỡ toàn bộ giếng.
Theo độ bền của thép, ống chống có thể được chia thành các loại thép khác nhau, cụ thể là J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, v.v. Loại thép được sử dụng thay đổi tùy thuộc vào tình trạng và độ sâu của giếng. Trong môi trường ăn mòn, ống chống cũng yêu cầu khả năng chống ăn mòn. Ở những khu vực có điều kiện địa chất phức tạp, ống chống cũng yêu cầu khả năng chống sụp đổ.
I. Kiến thức cơ bản về ống OCTG
1、Thuật ngữ chuyên ngành liên quan đến giải thích đường ống dẫn dầu
API: là tên viết tắt của Viện Dầu khí Hoa Kỳ.
OCTG: Là từ viết tắt của Oil Country Tubular Goods, có nghĩa là ống chuyên dụng cho dầu, bao gồm ống dẫn dầu thành phẩm, ống khoan, vòng khoan, vòng đệm, khớp nối ngắn, v.v.
Ống dẫn dầu: Ống được sử dụng trong giếng dầu để khai thác dầu, khai thác khí, bơm nước và nứt vỡ axit.
Ống chống: Ống được hạ xuống từ bề mặt trái đất vào lỗ khoan để làm lớp lót nhằm ngăn chặn thành giếng bị sập.
Ống khoan: Ống dùng để khoan lỗ khoan.
Đường ống dẫn: Đường ống dùng để vận chuyển dầu hoặc khí.
Vòng chặn: Hình trụ dùng để kết nối hai ống ren có ren bên trong.
Vật liệu ghép nối: Ống dùng để sản xuất khớp nối.
Ren API: Ren ống được chỉ định theo tiêu chuẩn API 5B, bao gồm ren tròn ống dẫn dầu, ren tròn ngắn vỏ, ren tròn dài vỏ, ren hình thang lệch vỏ, ren ống dẫn, v.v.
Khóa đặc biệt: Ren không phải API có đặc tính bịt kín, đặc tính kết nối và các đặc tính khác đặc biệt.
Hư hỏng: biến dạng, gãy, hư hỏng bề mặt và mất chức năng ban đầu trong điều kiện vận hành cụ thể. Các dạng hư hỏng chính của vỏ dầu bao gồm: đùn, trượt, vỡ, rò rỉ, ăn mòn, bám dính, mài mòn, v.v.
2、Tiêu chuẩn liên quan đến dầu mỏ
API 5CT: Thông số kỹ thuật về vỏ và ống (hiện là phiên bản mới nhất của ấn bản thứ 8)
API 5D: Thông số kỹ thuật ống khoan (phiên bản mới nhất của ấn bản thứ 5)
API 5L: thông số kỹ thuật ống thép đường ống (phiên bản mới nhất của ấn bản thứ 44)
API 5B: Đặc điểm kỹ thuật về gia công, đo lường và kiểm tra vỏ, ống dẫn dầu và ren ống dẫn
GB/T 9711.1-1997: Điều kiện kỹ thuật cung cấp ống thép phục vụ vận chuyển dầu khí Phần 1: Ống thép loại A
GB/T9711.2-1999: Điều kiện kỹ thuật giao hàng ống thép phục vụ vận chuyển dầu khí Phần 2: Ống thép loại B
GB/T9711.3-2005: Điều kiện kỹ thuật giao hàng ống thép cho ngành vận chuyển dầu khí Phần 3: Ống thép loại C
Ⅱ. Ống dẫn dầu
1. Phân loại ống dẫn dầu
Ống dẫn dầu được chia thành ống Non-Upset (NU), ống External Upset (EU) và ống nối liền. Ống Non-Upset là loại ống có đầu ren không làm dày và được trang bị khớp nối. Ống External Upset là loại ống có hai đầu được làm dày bên ngoài, sau đó được ren và lắp kẹp. Ống nối liền là loại ống được kết nối trực tiếp mà không cần khớp nối, với một đầu được ren qua ren ngoài dày bên trong và đầu còn lại được ren qua ren trong dày bên ngoài.
2.Vai trò của ống
① Khai thác dầu khí: Sau khi khoan và trám xi măng giếng dầu khí, đặt ống vào vỏ dầu để khai thác dầu khí xuống đất.
②, Bơm nước: khi áp suất đáy giếng không đủ, bơm nước vào giếng thông qua ống.
③, Phun hơi nước: Trong quá trình thu hồi nhiệt dầu đặc, hơi nước sẽ được đưa vào giếng bằng đường ống dẫn dầu cách nhiệt.
(iv) Axit hóa và nứt vỉa: Ở giai đoạn cuối của quá trình khoan giếng hoặc để cải thiện sản lượng giếng dầu khí, cần phải đưa môi trường axit hóa và nứt vỉa hoặc vật liệu bảo dưỡng vào tầng dầu khí, môi trường và vật liệu bảo dưỡng được vận chuyển qua ống dẫn dầu.
3.Cấp thép của ống dẫn dầu
Các loại thép dùng làm ống dẫn dầu là: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 được chia thành N80-1 và N80Q, cả hai đều có cùng tính chất kéo, hai điểm khác biệt là trạng thái phân phối và sự khác biệt về hiệu suất va đập, phân phối N80-1 ở trạng thái chuẩn hóa hoặc khi nhiệt độ cán cuối cùng lớn hơn nhiệt độ tới hạn Ar3 và giảm độ căng sau khi làm mát bằng không khí và có thể được sử dụng để tìm các giải pháp thay thế cho cán nóng chuẩn hóa, không yêu cầu thử nghiệm va đập và không phá hủy; N80Q phải được ram (làm nguội và ram) Xử lý nhiệt, chức năng va đập phải phù hợp với các quy định của API 5CT và phải được thử nghiệm không phá hủy.
Ống L80 được chia thành L80-1, L80-9Cr và L80-13Cr. Tính chất cơ học và tình trạng giao hàng của chúng là như nhau. Sự khác biệt về mục đích sử dụng, độ khó sản xuất và giá cả là khác nhau, L80-1 là loại ống thông thường, L80-9Cr và L80-13Cr là loại ống có khả năng chống ăn mòn cao, độ khó sản xuất và giá thành cao, thường được sử dụng cho các giếng khoan ăn mòn nặng.
C90 và T95 được chia thành loại 1 và loại 2, tức là C90-1, C90-2 và T95-1, T95-2.
4.Cấp thép thường dùng, cấp và tình trạng giao hàng của ống dẫn dầu
Cấp thép Cấp độ Tình trạng giao hàng
Ống dẫn dầu J55 Ống dẫn dầu phẳng 37Mn5: cán nóng thay vì thường hóa
Ống dẫn dầu dày: toàn bộ chiều dài được chuẩn hóa sau khi làm dày.
Ống N80-1 36Mn2V Ống phẳng: cán nóng thay vì chuẩn hóa
Ống dẫn dầu dày: toàn bộ chiều dài được chuẩn hóa sau khi làm dày
Ống dẫn dầu N80-Q 30Mn5 tôi luyện toàn bộ chiều dài
Ống dẫn dầu L80-1 30Mn5 tôi luyện toàn bộ chiều dài
Ống dẫn dầu P110 25CrMnMo tôi luyện toàn bộ chiều dài
J55 khớp nối 37Mn5 cán nóng chuẩn hóa trực tuyến
Khớp nối N80 28MnTiB tôi luyện toàn bộ chiều dài
Khớp nối L80-1 28MnTiB tôi luyện toàn bộ chiều dài
Kẹp P110 25CrMnMo toàn bộ chiều dài được tôi luyện
Ⅲ. Vỏ bọc
1、Phân loại và vai trò của vỏ bọc
Ống chống là ống thép đỡ thành giếng dầu khí. Mỗi giếng được sử dụng nhiều lớp ống chống tùy theo độ sâu khoan và điều kiện địa chất khác nhau. Xi măng được sử dụng để gắn ống chống sau khi hạ xuống giếng, và không giống như ống dầu và ống khoan, ống chống không thể tái sử dụng và thuộc loại vật liệu tiêu hao dùng một lần. Do đó, lượng tiêu thụ ống chống chiếm hơn 70% tổng lượng ống giếng dầu. Ống chống có thể được phân loại thành: ống dẫn, ống chống bề mặt, ống chống kỹ thuật và ống chống dầu tùy theo mục đích sử dụng. Cấu trúc của chúng trong giếng dầu được thể hiện trong hình dưới đây.
2. Vỏ dẫn điện
chủ yếu được sử dụng để khoan ở đại dương và sa mạc để tách nước biển và cát để đảm bảo quá trình khoan diễn ra suôn sẻ, thông số kỹ thuật chính của lớp vỏ 2 này là: Φ762mm (30in) × 25,4mm, Φ762mm (30in) × 19,06mm.
Ống bao bề mặt: Chủ yếu được sử dụng cho lần khoan đầu tiên, khoan mở bề mặt của tầng đất rời đến nền đá gốc. Để bịt kín phần tầng đất này khỏi bị sụp đổ, cần phải bịt kín bằng ống bao bề mặt. Thông số kỹ thuật chính của ống bao bề mặt: 508mm (20in), 406,4mm (16in), 339,73mm (13-3/8in), 273,05mm (10-3/4in), 244,48mm (9-5/9in), v.v. Độ sâu của ống hạ phụ thuộc vào độ sâu của tầng đất mềm. Độ sâu của ống hạ phụ thuộc vào độ sâu của tầng đất rời, thường là 80~1500m. Áp suất bên ngoài và bên trong của ống không lớn, thường sử dụng thép mác K55 hoặc thép mác N80.
3. Vỏ kỹ thuật
Ống chống kỹ thuật được sử dụng trong quá trình khoan các thành tạo phức tạp. Khi gặp các bộ phận phức tạp như lớp sụp đổ, lớp dầu, lớp khí, lớp nước, lớp rò rỉ, lớp muối, v.v., cần phải đặt ống chống kỹ thuật để bịt kín, nếu không việc khoan sẽ không thể tiến hành. Một số giếng sâu và phức tạp, độ sâu của giếng lên tới hàng nghìn mét, loại giếng sâu này cần đặt nhiều lớp ống chống kỹ thuật, yêu cầu về tính chất cơ học và hiệu suất bịt kín của nó rất cao, việc sử dụng các mác thép cũng cao hơn, ngoài K55, còn sử dụng nhiều mác thép N80 và P110, một số giếng sâu còn sử dụng các mác thép Q125 hoặc thậm chí cao hơn, không phải API, chẳng hạn như V150. Các thông số kỹ thuật chính của vỏ kỹ thuật là: 339,73 Các thông số kỹ thuật chính của vỏ kỹ thuật như sau: 339,73mm (13-3/8in), 273,05mm (10-3/4in), 244,48mm (9-5/8in), 219,08mm (8-5/8in), 193,68mm (7-5/8in), 177,8mm (7in), v.v.
4. Vỏ dầu
Khi khoan giếng đến tầng chứa dầu khí (tầng chứa dầu khí), cần phải sử dụng ống chống dầu để bịt kín tầng dầu khí và tầng lộ thiên phía trên, và bên trong ống chống dầu là lớp dầu. Ống chống dầu trong tất cả các loại ống chống ở độ sâu giếng sâu nhất, các tính chất cơ học và yêu cầu về hiệu suất bịt kín của nó cũng cao nhất, sử dụng các loại thép như K55, N80, P110, Q125, V150, v.v. Các thông số kỹ thuật chính của ống chống thành tạo là: 177,8mm (7in), 168,28mm (6-5/8in), 139,7mm (5-1/2in), 127mm (5in), 114,3mm (4-1/2in), v.v. Ống chống là loại ống chống sâu nhất trong tất cả các loại giếng, và hiệu suất cơ học và hiệu suất bịt kín của nó là cao nhất.
V. Ống khoan
1、 Phân loại và vai trò của ống cho dụng cụ khoan
Ống khoan vuông, ống khoan, ống khoan có trọng lượng và cổ khoan trong các dụng cụ khoan tạo thành ống khoan. Ống khoan là dụng cụ khoan lõi dẫn động mũi khoan từ mặt đất xuống đáy giếng, đồng thời cũng là một kênh từ mặt đất xuống đáy giếng. Nó có ba chức năng chính: ① truyền mô-men xoắn để dẫn động mũi khoan khoan; ② dựa vào trọng lượng của chính nó để tạo áp lực lên mũi khoan nhằm phá vỡ đá ở đáy giếng; ③ vận chuyển dung dịch rửa giếng, tức là bùn khoan qua mặt đất thông qua máy bơm bùn áp suất cao, vào lỗ khoan của cột khoan để chảy vào đáy giếng nhằm rửa trôi các mảnh vụn đá và làm mát mũi khoan, đồng thời mang các mảnh vụn đá qua khoảng không hình khuyên giữa bề mặt ngoài của cột khoan và thành giếng để trở về mặt đất, nhằm đạt được mục đích khoan giếng. Ống khoan trong quá trình khoan phải chịu nhiều loại tải trọng xen kẽ phức tạp như kéo, nén, xoắn, uốn và các ứng suất khác, bề mặt bên trong cũng phải chịu sự xói mòn và ăn mòn của bùn áp suất cao.
(1) Ống khoan vuông: Ống khoan vuông có hai loại là loại hình tứ giác và loại hình lục giác, mỗi bộ cần khoan dầu của Trung Quốc thường sử dụng ống khoan hình tứ giác. Thông số kỹ thuật của nó là: 63,5mm (2-1/2in), 88,9mm (3-1/2in), 107,95mm (4-1/4in), 133,35mm (5-1/4in), 152,4mm (6in), v.v. Chiều dài thường được sử dụng là 12~14,5m.
(2) Ống khoan: Ống khoan là dụng cụ chính để khoan giếng, được nối với đầu dưới của ống khoan vuông, và khi giếng khoan tiếp tục sâu hơn, ống khoan sẽ liên tục kéo dài cột khoan. Thông số kỹ thuật của ống khoan là: 60,3mm (2-3/8in), 73,03mm (2-7/8in), 88,9mm (3-1/2in), 114,3mm (4-1/2in), 127mm (5in), 139,7mm (5-1/2in), v.v.
(3) Ống khoan có trọng lượng: Ống khoan có trọng lượng là dụng cụ chuyển tiếp kết nối ống khoan và cổ khoan, có thể cải thiện tình trạng lực của ống khoan cũng như tăng áp lực lên mũi khoan. Thông số kỹ thuật chính của ống khoan có trọng lượng là 88,9mm (3-1/2in) và 127mm (5in).
(4) Cổ khoan: Cổ khoan được nối với phần dưới của cần khoan, là một loại ống đặc biệt có thành dày, độ cứng cao, tạo áp lực lên mũi khoan để phá vỡ đá, có thể đóng vai trò dẫn hướng khi khoan giếng thẳng. Thông số kỹ thuật phổ biến của cổ khoan là: 158,75mm (6-1/4in), 177,85mm (7in), 203,2mm (8in), 228,6mm (9in), v.v.
V. Đường ống
1、Phân loại đường ống
Ống thép dùng trong ngành dầu khí để vận chuyển dầu, dầu tinh luyện, khí đốt tự nhiên và nước. Vận chuyển đường ống dầu khí chủ yếu được chia thành ba loại: đường ống chính, đường ống nhánh và đường ống mạng lưới đường ống đô thị. Đường ống chính có thông số kỹ thuật thông thường là ∮ 406 ~ 1219mm, độ dày thành 10 ~ 25mm, mác thép X42 ~ X80; đường ống nhánh và đường ống mạng lưới đường ống đô thị có thông số kỹ thuật thông thường là # 114 ~ 700mm, độ dày thành 6 ~ 20mm, mác thép X42 ~ X80. Thông số kỹ thuật thông thường của đường ống nhánh và đường ống đô thị là 114-700mm, độ dày thành 6 ~ 20mm, mác thép X42-X80.
Ống thép có ống thép hàn, cũng có ống thép liền mạch, ống thép hàn được sử dụng nhiều hơn ống thép liền mạch.
2、Tiêu chuẩn ống dẫn
Tiêu chuẩn ống dẫn là API 5L "quy cách ống thép đường ống", nhưng Trung Quốc vào năm 1997 đã ban hành hai tiêu chuẩn quốc gia cho ống dẫn: GB/T9711.1-1997 "Ngành dầu khí, phần đầu tiên của các điều kiện kỹ thuật giao hàng ống thép: Ống thép loại A" và GB/T9711.2-1997 "Ngành dầu khí, phần thứ hai của các điều kiện kỹ thuật giao hàng ống thép: Ống thép loại B". Ống thép", hai tiêu chuẩn này tương đương với API 5L, nhiều người dùng trong nước yêu cầu cung cấp hai tiêu chuẩn quốc gia này.
3、Giới thiệu về PSL1 và PSL2
PSL là viết tắt của cấp độ thông số kỹ thuật sản phẩm. Cấp độ thông số kỹ thuật sản phẩm ống thép được chia thành PSL1 và PSL2, cũng có thể nói rằng cấp độ chất lượng được chia thành PSL1 và PSL2. PSL1 cao hơn PSL2, hai cấp độ thông số kỹ thuật này không chỉ khác nhau về yêu cầu thử nghiệm, mà còn khác nhau về thành phần hóa học và yêu cầu tính chất cơ học, do đó, theo đơn đặt hàng API 5L, ngoài các điều khoản hợp đồng quy định các thông số kỹ thuật, mác thép và các chỉ số thông thường khác, còn phải ghi rõ cấp độ thông số kỹ thuật sản phẩm, tức là PSL1 hoặc PSL2.
PSL2 về thành phần hóa học, tính chất kéo, lực va đập, thử nghiệm không phá hủy và các chỉ số khác đều khắt khe hơn PSL1.
4、Cấp thép ống và thành phần hóa học
Cấp thép ống từ thấp đến cao được chia thành: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 và X80.
5, áp lực nước đường ống và yêu cầu không phá hủy
Đường ống phải được thử nghiệm thủy lực theo từng nhánh và tiêu chuẩn không cho phép tạo áp suất thủy lực không phá hủy, đây cũng là sự khác biệt lớn giữa tiêu chuẩn API và tiêu chuẩn của chúng tôi.
PSL1 không yêu cầu thử nghiệm không phá hủy, PSL2 phải thử nghiệm không phá hủy theo từng nhánh.
VI.Kết nối cao cấp
1、Giới thiệu về Premium Connection
Khóa đặc biệt khác với ren API có cấu trúc ren ống đặc biệt. Mặc dù ống bọc dầu ren API hiện có được sử dụng rộng rãi trong khai thác giếng dầu, nhưng những thiếu sót của nó được thể hiện rõ ràng trong môi trường đặc biệt của một số mỏ dầu: cột ống ren tròn API, mặc dù hiệu suất bịt kín của nó tốt hơn, nhưng lực kéo do phần ren chịu chỉ tương đương với 60% đến 80% độ bền của thân ống, do đó không thể sử dụng trong khai thác giếng sâu; cột ống ren hình thang lệch API, hiệu suất kéo của phần ren chỉ tương đương với độ bền của thân ống, do đó không thể sử dụng trong giếng sâu; cột ống ren hình thang lệch API, hiệu suất kéo của nó không tốt. Mặc dù hiệu suất kéo của cột cao hơn nhiều so với kết nối ren tròn API, nhưng hiệu suất bịt kín của nó không tốt lắm, do đó không thể sử dụng trong khai thác giếng khí áp suất cao; Ngoài ra, mỡ bôi trơn dạng ren chỉ có thể phát huy tác dụng trong môi trường có nhiệt độ dưới 95℃ nên không thể sử dụng trong khai thác giếng khoan có nhiệt độ cao.
So với kết nối ren tròn API và kết nối ren hình thang một phần, Premium Connection đã có những tiến bộ đột phá ở các khía cạnh sau:
(1) bịt kín tốt, thông qua thiết kế cấu trúc bịt kín đàn hồi và kim loại, để khả năng chống bịt kín khí của mối nối đạt đến giới hạn của thân ống trong phạm vi áp suất giới hạn chảy;
(2) cường độ kết nối cao, với kết nối Premium Connection của vỏ dầu, cường độ kết nối đạt hoặc vượt quá cường độ của thân ống, để giải quyết cơ bản vấn đề trượt;
(3) thông qua quá trình lựa chọn vật liệu và xử lý bề mặt được cải tiến, về cơ bản đã giải quyết được vấn đề khóa dính chỉ;
(4) thông qua việc tối ưu hóa cấu trúc, để phân bố ứng suất khớp hợp lý hơn, có lợi hơn cho khả năng chống ăn mòn ứng suất;
(5) thông qua cấu trúc vai được thiết kế hợp lý, để thao tác khóa dễ thực hiện hơn.
Hiện nay, thế giới đã phát triển hơn 100 loại Kết nối cao cấp với công nghệ được cấp bằng sáng chế.
Thời gian đăng: 21-02-2024