إن وصلات OCTG (السلع الأنبوبية لدول النفط) عبارة عن آليات مترابطة تربط بين أجزاء الغلاف والأنابيب للحفاظ على السلامة الهيدروليكية في حفر الآبار. وهي تخضع لـ API 5CT للتصنيع وAPI 5C5 لاختبار الأداء، وتحديدًا CAL IV للخدمة المهمة. تحدث الأعطال في المقام الأول أثناء الصدمة الحرارية (التبريد السريع)، أو التحميل الدوري العالي، أو بسبب التشقق الناتج عن التآكل الناتج عن التثبيت.
أسئلة ميدانية شائعة حول اتصالات OCTG
لماذا تفشل الأختام الممتازة أثناء النفخ السريع للغاز على الرغم من اجتياز CAL IV؟
يركز اختبار CAL IV Series C القياسي على دورات التسخين (امتصاص العائد) لاختبار حدود الضغط ولكنه غالبًا ما يتجاهل معدل التبريد السريع لركلة الغاز. يؤدي هذا إلى إنشاء فرق حراري حيث ينكمش الدبوس بشكل أسرع من الصندوق، مما يتسبب في استرخاء الختم الذي لا يتم التقاطه في بروتوكولات المختبر ذات الدورة البطيئة.
هل يمكن لعلامات الملقط أن تسبب في الواقع تكسير إجهاد الكبريتيد (SCC) في الأنابيب L80؟
نعم. في حين أن مادة L80 تقتصر على 23 HRC بواسطة API، فإن قوالب الكماشة القياسية تحفز العمل البارد الذي يزيد من صلابة السطح الموضعية إلى 28-30 HRC. وهذا يتجاوز حد NACE MR0175 البالغ 22 HRC، مما يؤدي إلى إنشاء نقطة بدء لـ SCC حتى لو كان المعدن الأساسي متوافقًا.
لماذا اجتاز اختبار الضغط الخاص بنا على منصة الحفر ولكن تسرب بعد بدء الإنتاج؟
من المحتمل أن يكون هذا 'القفل الهيدروليكي' ناتجًا عن مركب الخيط المحاصر. تخلق المادة الزائدة دعمًا هيدروليكيًا مؤقتًا أثناء اختبار منصة الحفر القصيرة. بمجرد تسخين البئر، تتبخر المواد المتطايرة الموجودة في المخدر أو فحم الكوك، وينخفض الحجم، وينفتح مسار التسرب.
1. دلتا 'الصدمة الباردة': التدوير الحراري مقابل التبريد السريع
تكشف الخبرة التشغيلية في آبار الغاز HPHT وحاقن CCS عن وجود فجوة خطيرة في API 5C5 CAL IV Series C (الدراجة الحرارية). يتحقق المعيار بشكل فعال من سلامة الختم أثناء مرحلة التسخين (حتى 135 درجة مئوية +)، واختبار إنتاجية الضغط للختم من المعدن إلى المعدن. ومع ذلك، فإنه فشل في تكرار فيزياء تبريد جول طومسون (JT)..
أثناء النفخ السريع أو بدء حقن ثاني أكسيد الكربون، يتعرض الاتصال لصدمة حرارية (-30 درجة مئوية إلى -70 درجة مئوية في ثوانٍ). العضو الدبوسي، الذي يتمتع بكتلة أقل، يتقلص بشكل أسرع من أداة التوصيل الصندوقية الأثقل. يعمل هذا الفصل اللحظي على تخفيف ضغط التلامس مع الختم. إذا لم يتضمن اختبار التأهيل تعديل 'السلسلة A' لمراقبة التبريد السريع، فقد يتسرب الاتصال أثناء هذه الأحداث العابرة على الرغم من حصوله على اعتماد CAL IV.
هل يغطي API 5C5 سيناريوهات حقن ثاني أكسيد الكربون؟
ليس بشكل افتراضي. يجب عليك طلب ملحق 'التبريد السريع' محدد لبروتوكول الاختبار لمراقبة ضغط ملامسة الختم أثناء منحدر التبريد، بدلاً من فترات السكون فقط.
2. الامتثال لـ NACE MR0175 مقابل واقع التثبيت
هناك فجوة إدارية خطيرة بين معايير تصنيع المواد وواقع التركيب الميداني. يحد معيار NACE MR0175/ISO 15156 من صلابة المكونات إلى 22 HRC لمنع تكسير إجهاد الكبريتيد (SCC). ومع ذلك، API 5CT يسمح بأنابيب من فئة L80 تصل إلى 23 HRC.
ومع ذلك، فإن وضع الفشل الأساسي هو ميكانيكي وليس معدني. تطبق ملقطات الطاقة التي تستخدم القوالب القياسية تحميلًا هائلاً للنقاط على سطح الاتصال. تؤدي عملية العمل البارد هذه إلى ارتفاع موضعي في الصلابة، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى دفع سطح الفولاذ إلى 28-30 HRC . يؤدي هذا إلى إنشاء 'منطقة فشل' عرضة لـ SCC فور التعرض للبيئات الحامضة. إذا فشل الاتصال بالقرب من نهاية الصندوق، فإن حفر السطح غالبًا ما يكشف عن الشق الذي بدأ على وجه التحديد عند علامة الملقط.
كيف يمكننا منع SCC الناجم عن الملقط دون تغيير المعادن؟
فرض استخدام القوالب منخفضة الضغط أو التي لا تحتوي على علامات لجميع عمليات تشغيل الخدمة الحامضة L80 وC90 وT95 للحفاظ على الطبقة السطحية المتوافقة مع NACE.
3. 'القفل الهيدروليكي' إيجابي كاذب
تعتمد التوصيلات المتميزة على الأختام المعدنية، ولكن تطبيق مركب الخيوط (المخدر) يقدم متغيرًا غالبًا ما يتم التحكم فيه في المختبر ولكن لا يمكن التحكم فيه على منصة الحفر. في التركيب الآلي، يمكن أن يصبح المخدر الزائد محصورًا بين جذور الخيوط والقمم أو خلف حلقة الختم.
إيجابية كاذبة: الوصلة تحمل الضغط بسبب عدم انضغاط السائل، وليس بسبب تداخل الختم المعدني.
إنتاج
تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى تبخر المواد المتطايرة أو فحم الكوك.
الفشل: يؤدي فقدان الحجم إلى إلغاء الدعم الهيدروليكي، مما يؤدي إلى إرخاء الاتصال وفتح مسار التسرب.
الوجبات الجاهزة الهندسية: لا يضمن اختبار مخطط الحفر الناجح سلامة الختم إذا كان حجم المخدر غير قابل للتحكم؛ يلزم مراقبة دوران عزم الدوران بالكمبيوتر للكشف عن توقيع 'حدبة' عزم الدوران للقفل الهيدروليكي.
هل هناك طريقة للتخلص من مخاطر القفل الهيدروليكي بالكامل؟
نعم، يؤدي استخدام تقنيات الاتصال 'بدون تأثير' أو 'صفر تأثير' إلى إزالة متغير السائل اللزج، مما يضمن أن سلامة الختم تعتمد فقط على تداخل الفولاذ.
4. النقاط العمياء لدى FEA: قفز الخيط وتشكل الكراك
يعد تحليل العناصر المحدودة (FEA) معيارًا قياسيًا للتحقق من صحة خطوط الإنتاج عبر أحجام مختلفة، ولكن النماذج القياسية غالبًا ما تستخدم افتراضات مبسطة فيما يتعلق بالاحتكاك ونمو الشقوق التي لا تتوافق مع اختبارات 'وضع العلامات على الشاطئ' المادية.
التقليل من إجهاد الطوق: كثيرًا ما تقلل نماذج FEA من تقدير التمدد الشعاعي للصندوق الناتج عن تأثير الإسفين للخيوط تحت التحميل الدوري. يؤدي هذا إلى توقعات بقفز (فصل) الخيط عند الأحمال بنسبة 10-15% أعلى من الواقع. علاوة على ذلك، فإن النماذج التي تفترض نمو الشقوق شبه الإهليلجية متفائلة. تثبت الأعطال الفيزيائية أن شقوق الكلال عند آخر جذر خيط منخرط تنمو على شكل عيوب حلقية طويلة وضحلة . يؤدي هذا الشكل إلى فشل 'السحاب' المفاجئ بدلاً من سيناريوهات التسرب التدريجي قبل الكسر التي تنبأت بها ميكانيكا الكسر القياسية.
ما الذي يعنيه خطر 'فشل السحابة' في تقارير FEA؟
إذا كان حساب التسرب قبل الكسر (LBB) يعتمد على معدلات نمو الشقوق شبه الإهليلجية القياسية دون التحقق المادي من شكل الشق، فإن خطر الانفصال الكارثي يكون أقل من الواقع.
عندما تكون اتصالات CAL IV OCTG القياسية هي الاختيار الخاطئ
آبار الغاز/احتجاز وتخزين الكربون عالية السرعة: لا تعتمد على بيانات CAL IV القياسية؛ تتطلب الصدمة الحرارية الناتجة عن النفخ أو الحقن التحقق من صحة بروتوكول 'التبريد السريع'.
الخدمة الحامضة باستخدام الملاقط القياسية: لا تفترض أن حدود صلابة MTR تغطي حالة ما بعد التثبيت؛ يموت المعيار باطلة الامتثال NACE.
الأحجام المحرفة: تجنب التحقق من صحة الاتصالات فقط من خلال 'اختبار الزاوية' (اختبار الأحجام القصوى/الدقيقة فقط) دون التحقق الفعلي من 'نقاط السرج' حيث يكون التداخل في حده الأدنى.
كيف يؤثر التفجير بالخرز في ملف التأهيل على الموثوقية التجارية؟
يزيد التفجير بالخرز من احتكاك السطح وقدرة الختم عن طريق تخشين منطقة الختم. إذا كان ملف CAL IV الخاص بالشركة المصنعة يعتمد على عينات مفكوكة بالخرز لتمريرها، ولكن يتم بيع غلاف الإنتاج بلمسة نهائية مُصنعة آليًا، فإن المؤهل غير صالح للمنتج الذي تم تسليمه. لن تتطابق عوامل الاحتكاك وارتباط الختم مع نتائج الاختبار.
ما هو خطر الحرارة الأديباتية في التركيب الميداني مقابل الاختبارات المعملية؟
يتم إجراء الاختبارات المعملية بسرعات بطيئة يمكن التحكم فيها (1-2 دورة في الدقيقة). يكون التركيب الميداني أسرع بكثير، مما يولد حرارة ثابتة في الخيوط. يؤدي هذا إلى تغيير عامل الاحتكاك لمركب الخيط في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى المخاطرة بالغضب الفوري أو قراءات عزم الدوران غير الصحيحة التي لم يواجهها الاختبار المعملي مطلقًا.
لماذا يعد 'اختبار الزاوية' غير كافٍ لآبار HPHT الهامة؟
غالبًا ما يختبر المصنعون الحدود القصوى لمغلف الأداء (التوتر العالي/الضغط العالي والتوتر المنخفض/الضغط العالي) ويستخدمون FEA لاستكمال الوسط. تعمل الآبار الحرجة في 'نقاط السرج' - سيناريوهات الحمل الديناميكي حيث يكون تداخل الختم في حده الأدنى. وبدون التحقق المادي من هذه النقاط الوسطى، فإن قابلية الختم تعتبر نظرية.
كيف تؤثر مورفولوجيا الكراك على القرار بين LBB وعوامل السلامة المفرطة في الهندسة؟
نظرًا لأن شقوق الإجهاد الجسدي تنمو على شكل عيوب حلقية ضحلة بدلاً من شكل بيضاوي عميق، فإنها لا تخترق الجدار لتحدث تسربًا يمكن اكتشافه قبل انفصال الأنبوب. ولذلك، فإن الاعتماد على منطق التسرب قبل الكسر (LBB) يشكل خطورة على OCTG. يجب على المهندسين إعطاء الأولوية لعوامل أمان التعب الأعلى (SF) على أنظمة مراقبة LBB للاتصالات الملولبة.
