إن أنبوب الحفر هو المكون الهيكلي الأساسي والموصل للسوائل في سلسلة الحفر في عمليات الحفر الدوارة. تم تصنيعه وفقًا لمواصفات API 5DP، ويجب أن ينقل عزم الدوران في نفس الوقت، ويحمل الأحمال المحورية (الشد والضغط)، ويوصل مائع الحفر تحت ضغط عالٍ - غالبًا في الآبار المنحرفة أو العميقة حيث تكون الأحمال شديدة وعواقب الفشل شديدة.
يغطي هذا المرجع المواصفات الفنية الكاملة لأنبوب الحفر API 5DP: تصنيفات الدرجة، وأحجام OD القياسية وسمك الجدار، والوزن لكل قدم، وأبعاد وصلة الأداة، وأطوال النطاق، ومعايير الاختيار التي تحكم قرارات الدرجة وفئة الوزن. تقوم شركة ZC Steel Pipe بتصنيع أنابيب الحفر وفقًا لـ API 5DP بجميع الدرجات والأحجام القياسية، مع خبرة في التصدير عبر إفريقيا والشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية.
محتويات
ما هو أنبوب الحفر؟ التعريف والوظيفة
تصنيفات درجات API 5DP
أحجام OD القياسية وسمك الجدار
وزن أنبوب الحفر لكل قدم
المواصفات المشتركة للأداة
أطوال النطاق
أنابيب الحفر ذات الوزن الثقيل (HWDP)
دليل اختيار الدرجات
التعليمات
1. ما هو أنبوب الحفر؟ التعريف والوظيفة
يشكل أنبوب الحفر الجسم الرئيسي لسلسلة الحفر - المجموعة الدوارة التي تربط معدات الحفر السطحية بلقمة الحفر الموجودة في الجزء السفلي من حفرة البئر. يتكون كل مفصل لأنبوب الحفر من جسم أنبوبي ذو نهايات مضطربة (مقاطع جدار سميكة) يتم لحام وصلات الأدوات بها بالاحتكاك. توفر وصلات الأداة - الدبوس من أحد الطرفين والصندوق من الطرف الآخر - الوصلات الملولبة التي تسمح بتجميع السلسلة وتفكيكها أثناء عمليات التعثر.
API 5DP - مواصفات أنابيب الحفر مواصفات API 5DP هي المعيار الحاكم لأنابيب الحفر المستخدمة في التنقيب عن النفط والغاز. ويغطي درجات المواد، والخواص الميكانيكية (قوة الخضوع، وقوة الشد، والصلابة)، ومتطلبات الأبعاد (تفاوتات OD، وسمك الجدار، واستقامة الجسم)، ومعايير الفحص. يتم الحفاظ على هذا المعيار من قبل معهد البترول الأمريكي وهو معترف به عالميًا باعتباره متطلبات الجودة الأساسية لشراء أنابيب الحفر.
أثناء الحفر، تؤدي سلسلة الحفر أربع وظائف متزامنة: فهي تنقل عزم الدوران من السطح إلى لقمة الحفر؛ فهو يحمل حمل الشد للسلسلة بأكملها المعلقة في حفرة البئر؛ يقوم بتوصيل سائل الحفر إلى الأسفل عبر تجويف أنبوب الحفر لتبريد لقمة الحفر ونقل القطع إلى السطح؛ وفي الآبار الاتجاهية، فإنه ينقل أحمال الوزن على البتات المطلوبة لبناء الميل. وتفرض كل وظيفة من هذه الوظائف متطلبات ميكانيكية مختلفة، ولهذا السبب يعد اختيار الدرجة أمرًا بالغ الأهمية.
ملاحظة ميدانية - لا يتم استخدام أنبوب الحفر القياسي لهندسة سلسلة الحفر مباشرة فوق لقمة الحفر. تستخدم مجموعة الحفرة السفلية (BHA) أطواق الحفر وأنبوب الحفر ثقيل الوزن (HWDP) كمنطقة انتقالية لتوفير الوزن على لقمة الحفر وتقليل التعب عند نقطة التحول الحرجة. يوجد أنبوب الحفر القياسي فوق HWDP. يجب على المهندسين الذين يحددون أنبوب الحفر لبرنامج بئر جديد تحديد أبعاد المنطقة الانتقالية لـ HWDP أولاً قبل تحديد حجم السلسلة الرئيسية.
2. تصنيفات الصف API 5DP
يحدد API 5DP أربع درجات قياسية لأنابيب الحفر، تتميز كل منها بالحد الأدنى من قوة الخضوع، وقوة الشد، والصلابة. يعد اختيار الدرجة هو الرافعة الأساسية التي تتحكم في قدرة الشد، وقوة الالتواء، ومقاومة التشقق الناتج عن الإجهاد (HISC) في بيئات الخدمة الحامضة.
الصف
دقيقة. قوة العائد (رطل لكل بوصة مربعة)
ماكس. قوة الخضوع (رطل لكل بوصة مربعة)
دقيقة. قوة الشد (رطل لكل بوصة مربعة)
ماكس. الصلابة (HRC)
التطبيق النموذجي
إي 75
75000
105.000
100.000
—
الآبار الضحلة إلى المتوسطة، والتعرض المنخفض لـ H₂S
X95
95000
125,000
105.000
—
آبار متوسطة العمق، ومتطلبات عزم دوران معتدلة
G105
105.000
135,000
115000
—
آبار عميقة، حفر اتجاهي عالي عزم الدوران
S135
135,000
165,000
145,000
—
آبار فائقة العمق وواسعة النطاق وآبار HPHT
نقطة الهندسة الحرجة - قيود الخدمة الحامضة (H₂S) الدرجات عالية القوة (G105 وS135) عرضة للتكسير الناتج عن إجهاد الكبريتيد (SSC) في البيئات التي تحتوي على كبريتيد الهيدروجين (H₂S). عندما تتطلب ظروف البئر الامتثال للخدمة الحامضة وفقًا لمعيار NACE MR0175 / ISO 15156، فإن الدرجة E75 هي عادةً الدرجة القصوى المسموح بها. يعد تحديد G105 أو S135 في الآبار المحتوية على H₂S دون المواد المؤهلة لـ SSC أحد أوضاع الفشل المعروفة. تأكد دائمًا من إمكانية تطبيق الخدمة الحامضة مع مهندس الحفر الخاص بك قبل تحديد الدرجة.
علامات تحديد الصف
يتطلب API 5DP أن يتم وضع علامة استنسل على أنبوب الحفر على جسم الأنبوب باستخدام: اسم الشركة المصنعة أو علامتها، وحرف API (في حالة الترخيص)، وتعيين الدرجة، ورقم الحرارة/الدفعة، والحجم (OD × سمك الجدار). يتم تمييز وصلات الأدوات بشكل منفصل بـ OD، والتجويف، ونوع الاتصال. هذه العلامات هي الوسيلة الأساسية لتحديد الموقع - تحقق منها عند الاستلام قبل تشغيل الأنابيب في الحفرة.
3. أحجام OD القياسية وسمك الجدار
يغطي API 5DP أنبوب الحفر بأحجام OD الاسمية من 2-3/8 بوصة إلى 6-5/8 بوصة. لكل OD، يتم تحديد سمك جدار اسمي واحد أو أكثر، مما ينتج عنه فئات وزن مختلفة. يغطي الجدول أدناه مجموعات الحجم والوزن الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في عمليات الحفر التجارية.
الاسمي OD (بوصة)
التسامح OD
سمك الجدار الاسمي (بوصة) معرف
فئة الوزن
(تقريبًا، بوصة)
مساحة المقطع العرضي (بوصة²)
2-3/8
+0.031 / −0.031
0.280
معيار
1.815
1.812
2-7/8
+0.031 / −0.031
0.362
معيار
2.151
2.858
3-1/2
+0.031 / −0.031
0.368
معيار
2.764
3.621
4
+0.031 / −0.031
0.330
معيار
3.340
3.805
4-1/2
+0.031 / −0.031
0.337
معيار
3.826
4.407
5
+0.031 / −0.031
0.362
معيار
4.276
5.275
5-1/2
+0.031 / −0.031
0.415
معيار
4.670
6.630
5-7/8
+0.031 / −0.031
0.500
معيار
4.875
8.449
6-5/8
+0.047 / −0.047
0.500
معيار
5.625
9.598
البصيرة الهندسية - اختيار OD والمكونات الهيدروليكية يكون اختيار OD لأنبوب الحفر مقيدًا بكل من برنامج الغلاف (يجب أن يمر الأنبوب عبر سلسلة الغلاف السابقة) والمكونات الهيدروليكية (يجب أن تكون السرعة الحلقية كافية لرفع القطع). بالنسبة لمعرف غلاف معين، يعمل القطر الخارجي لأنبوب الحفر الأكبر على تحسين قدرة الالتواء والشد ولكنه يقلل من الخلوص الحلقي. تستخدم معظم برامج المياه العميقة أنبوب حفر مقاس 5 بوصة أو 5-1/2 بوصة في السلسلة الرئيسية لتحقيق التوازن بين الأداء الهيدروليكي والقوة الميكانيكية.
4. وزن أنبوب الحفر لكل قدم
يتم التعبير عن وزن أنبوب الحفر بالوزن الاسمي بالجنيه لكل قدم (رطل/قدم) وهو مدخل مهم لحسابات حمل الخطاف، وحسابات الطفو، وتحليل التواء. يشمل الوزن الاسمي وزن جسم الأنبوب بالإضافة إلى بدل الأطراف المضطربة ومفاصل الأدوات، بمتوسط طول المفصل.
OD الاسمي (بوصة)
الجدار الاسمي (بوصة)
الوزن الاسمي (رطل/قدم)
الوزن العادي (رطل/قدم)
تقريبًا. طول المفصل (قدم)
تقريبًا. الوزن المشترك (رطل)
2-3/8
0.280
6.65
6.26
30
~200
2-7/8
0.362
10.40
9.72
30
~312
3-1/2
0.368
13.30
12.31
30
~399
4
0.330
14.00
12.93
30
~420
4-1/2
0.337
16.60
15.00
30
~498
5
0.362
19.50
17.93
30
~585
5-1/2
0.415
24.70
22.54
30
~741
6-5/8
0.500
33.93
31.03
30
~ 1,018
ملاحظة المشتريات - حساب الوزن عند حساب الوزن الإجمالي لسلسلة الحفر لتقييم قدرة منصة الحفر، استخدم الوزن الاسمي (وليس الوزن العادي) لجسم الأنبوب، وأضف الوزن الفعلي لمفاصل الأداة بشكل منفصل. يمكن أن يمثل وزن وصلة الأداة 10-20% من إجمالي وزن الوصلة على الأنابيب ذات القطر الأصغر. قد يتضمن البائعون الذين يقتبسون 'الوزن المعدل' مساهمة وصلة الأداة بشكل مختلف - تأكد دائمًا من الأساس قبل التحميل في نموذج تحميل الخطاف الخاص بك.
5. المواصفات المشتركة للأداة
وصلات الأدوات هي عناصر التوصيل الملولبة عند كل طرف من وصلات أنبوب الحفر. الدبوس (الخيط الذكري) موجود في الطرف السفلي؛ الصندوق (الخيط الأنثوي) موجود في الطرف العلوي. يتم تصنيع وصلات الأدوات بشكل منفصل من الفولاذ عالي السبائك (عادةً ما يكون AISI 4145H معدلاً) ويتم لحامها بالاحتكاك حتى نهايات الأنبوب المضطرب. ويجب أن تكون أكثر صلابة وأقوى من جسم الأنبوب لمقاومة دورات التركيب والكسر المتكررة التي تحدث طوال عمر خدمة الأنبوب.
أداة مشتركة OD وID
يجب أن يكون القطر الخارجي لمفصل الأداة كبيرًا بما يكفي لتوفير قوة الالتواء كافية ولكنه صغير بما يكفي للمرور عبر سلسلة الغلاف وعدم إنشاء قيود مفرطة على كثافة التدوير المكافئة (ECD) في الحلقة. يجب أن يكون معرف وصلة الأداة كافيًا لمعدلات التدفق المستهدفة دون انخفاض مفرط في الضغط.
OD للأنبوب (بوصة)
TJ OD نموذجي (بوصة)
معرف TJ نموذجي (بوصة)
نوع التوصيل الشائع
TJ OD/نسبة OD للأنبوب
2-3/8
3-1/2
1-3/8
NC26
1.47
2-7/8
3-3/4
1-3/4
NC31
1.30
3-1/2
4-3/4
2-1/4
NC38
1.36
4
5-1/4
2-9/16
NC40 / NC46
1.31
4-1/2
6-1/4
3
NC46 / NC50
1.39
5
6-5/8
3-1/4
NC50
1.33
5-1/2
7-1/4
3-1/2
5-1/2 فهرنهايت
1.32
6-5/8
8-1/4
4
6-5/8 فهرنهايت
1.24
ملفات تعريف الخيط المشترك للأداة
ملف تعريف الخيط السائد لمفاصل أداة أنابيب الحفر هو API Rotary الكتفين اتصال (RSC)، على وجه التحديد سلسلة اتصال مرقمة (NC). يتم تحديد اتصالات NC برقم مكون من رقمين يساوي تقريبًا قطر درجة خيط الدبوس في أعشار البوصة. يتم استخدام وصلات الفتحة الكاملة (FH) على أنابيب OD أكبر حيث يكون الحد الأقصى لمعرف التجويف مطلوبًا. توفر الاتصالات المتميزة غير المرتبطة بواجهة برمجة التطبيقات (على سبيل المثال، Grant Prideco XT، TenarisHydril Blue) قدرة عزم دوران محسنة للتطبيقات عالية الأداء ولكنها تتطلب ترخيصًا من الشركات المصنعة للاتصالات.
6. أطوال النطاق
تحدد واجهة برمجة التطبيقات (API) ثلاث فئات لطول النطاق لأنبوب الحفر. يؤثر اختيار النطاق على سرعة التعثر (المفاصل الأطول = توصيلات أقل لإجراء/كسر)، ومتطلبات الارتفاع الخلفي في برج الحفر، ومواصفات معدات مناولة الأنابيب.
النطاق 1 (R1)
الطول:
18 - 22 قدم (5.5 - 6.7 م)
الاستخدام النموذجي:
الآبار الضحلة، وعمليات الأنابيب الملتفة، وصيانة الآبار
ملحوظة:
نادراً ما يستخدم في الحفر الدوار الحديث
النطاق 2 (R2)
الطول:
27 - 30 قدم (8.2 - 9.1 م)
الاستخدام النموذجي:
الحفر الدوار القياسي البري والبحري
ملاحظة:
الصناعة الافتراضية؛ 95%+ من شحنات أنابيب الحفر
النطاق 3 (R3)
الطول:
38 - 45 قدم (11.6 - 13.7 م)
الاستخدام النموذجي:
المياه العميقة، والآبار الممتدة، والآبار العميقة للغاية
ملاحظة:
يتطلب برجًا طويلًا وأرففًا مزدوجة/ثلاثية
البصيرة الهندسية - توفير وقت الرحلة للمدى 3 على بئر بطول 20000 قدم باستخدام مفاصل المدى 2 بطول 30 قدمًا، يوجد ما يقرب من 667 وصلة للخروج من الحفرة. يتطلب نفس البئر مع وصلات النطاق 3 (متوسط 42 قدمًا) حوالي 476 توصيلًا فقط - وهو انخفاض بنسبة 30% تقريبًا. بمعدل 3 إلى 5 دقائق لكل اتصال، يمثل هذا توفيرًا من 3 إلى 6 ساعات لكل رحلة. بالنسبة لعمليات المياه العميقة حيث تتجاوز معدلات يوم الحفر 500000 دولار، فإن اعتماد النطاق 3 له مبرر اقتصادي واضح على الرغم من متطلبات ارتفاع برج الحفر.
7. أنبوب الحفر ذو الوزن الثقيل (HWDP)
يحتل أنبوب الحفر ذو الوزن الثقيل (HWDP) المنطقة الانتقالية بين أطواق الحفر في الجزء السفلي من BHA وسلسلة أنابيب الحفر القياسية أعلاه. إنه مشابه بصريًا لأنبوب الحفر القياسي ولكنه يحتوي على جدار أكثر سمكًا بشكل ملحوظ، واضطراب مركزي (وسادة تآكل) في منتصف جسم الأنبوب، ومفاصل أدوات ذات قطر أكبر. وتتمثل وظيفتها الأساسية في تقليل حالات فشل الكلال التي تحدث عند الانتقال من قسم طوق الحفر الصلب إلى أنبوب الحفر القياسي الأكثر مرونة.
OD الاسمي (بوصة)
سمك الجدار (بوصة)
الوزن الاسمي (رطل/قدم)
معرف (بوصة)
طول المفصل (قدم)
تقريبًا. الوزن المشترك (رطل)
3-1/2
0.615
25.3
2.25
30
~759
4
0.670
30.0
2.56
30
~900
4-1/2
0.750
41.0
3.00
30
~1,230
5
0.750
49.3
3.50
30
~1,479
5-1/2
0.750
55.0
4.00
30
~1,650
ملاحظة ميدانية - لطول سلسلة HWDP حدًا أدنى لقسم HWDP من 30 إلى 40 وصلة (حوالي 900 إلى 1200 قدم) فوق أطواق الحفر. تتطلب القاعدة الصناعية في الآبار الاتجاهية ذات الشدة العالية، يتم استخدام أقسام HWDP الأطول لحماية المنطقة الانتقالية من إجهاد الانحناء الدوري. يعد عدم تحديد طول HWDP سببًا شائعًا لفشل إجهاد سلسلة الحفر في الجزء العلوي من BHA.
8. دليل اختيار الدرجة
يتضمن اختيار الدرجة موازنة قدرة الشد، وقوة الالتواء، ومقاومة التعب، والتوافق مع الخدمة الحامضة مقابل التكلفة. تلخص المصفوفة التالية محركات الاختيار الأساسية لكل درجة API 5DP.
عامل الاختيار
E75
X95
G105
S135
الآبار الضحلة (<8000 قدم)
المفضل
مقبول
المواصفات الزائدة
المواصفات الزائدة
الآبار المتوسطة (8000-15000 قدم)
هامشي
المفضل
مقبول
المواصفات الزائدة
الآبار العميقة (> 15000 قدم)
غير كافٍ
هامشي
المفضل
المفضل
آبار ممتدة الوصول / ERD
غير كافٍ
هامشي
مقبول
المفضل
الخدمة الحامضة (H₂S موجودة)
مؤهَل
التحقق من NACE
غير مستحسن
غير مستحسن
آبار HPHT
غير كافٍ
غير كافٍ
هامشي
المفضل
حساسية التكلفة
بأقل تكلفة
منخفضة-متوسطة
معتدل
أعلى تكلفة
نقطة هندسية حرجة — لا تقلل من شأن توفير التكلفة. يعد اختيار درجة أقل لتقليل التكلفة الأولية أحد أخطاء الشراء الأكثر أهمية في شراء أنابيب الحفر. إن سلسلة الدرجة E75 التي تفشل في العمق في بئر بعمق 15000 قدم تكلف أوامر ذات حجم أكبر في عمليات الصيد والمسار الجانبي المحتمل ووقت الحفر مقارنة بفارق التكلفة بين E75 وX95 في الطلب الأصلي. يجب دائمًا أن تسبق حسابات الحجم الميكانيكي التي يقوم بها مهندس حفر مؤهل اختيار الدرجة في أي بئر تتجاوز الأعماق الضحلة الروتينية.
9. الأسئلة المتداولة
ما هي الدرجات القياسية لأنبوب الحفر لكل API 5DP؟
يحدد API 5DP أربع درجات قياسية لأنابيب الحفر: E75 (الحد الأدنى للإنتاجية 75000 رطل لكل بوصة مربعة)، X95 (الحد الأدنى للإنتاجية 95000 رطل لكل بوصة مربعة)، G105 (الحد الأدنى للإنتاجية 105000 رطل لكل بوصة مربعة)، وS135 (الحد الأدنى للإنتاجية 135000 رطل لكل بوصة مربعة). يعتمد اختيار الدرجة على عمق البئر وتعقيد الاتجاه والقدرة الالتوائية والشد المطلوبة. S135 هو أعلى درجة قياسية متاحة تجاريًا ويستخدم في التطبيقات طويلة المدى وتطبيقات HPHT.
ما هي أحجام OD المتوفرة لأنبوب الحفر API؟
تتراوح أحجام القطر الخارجي لأنبوب الحفر القياسية API 5DP من 2-3/8 بوصة إلى 6-5/8 بوصة. الأحجام الأكثر استخدامًا في التنقيب عن النفط والغاز هي 3-1/2 بوصة، 4 بوصة، 4-1/2 بوصة، و5 بوصة. يتم تحديد الأحجام الأكبر مثل 5-1/2 بوصة و5-7/8 بوصة للتطبيقات ذات التدفق العالي أو عزم الدوران العالي حيث يلزم وجود تجويف أكبر.
ما هو الفرق بين أطوال نطاق أنابيب الحفر؟
تحدد واجهة برمجة التطبيقات (API) ثلاثة أطوال للنطاق: النطاق 1 (18-22 قدمًا)، والنطاق 2 (27-30 قدمًا)، والنطاق 3 (38-45 قدمًا). النطاق 2 هو المعيار الصناعي للغالبية العظمى من عمليات الحفر الدوارة. تم تحديد النطاق 3 للمياه العميقة والآبار العميقة جدًا حيث يؤدي عدد أقل من التوصيلات في كل رحلة إلى تقليل وقت الحفر غير الإنتاجي بشكل كبير.
ما هي تصنيفات سمك الجدار الموجودة لأنبوب الحفر؟
يستخدم أنبوب الحفر القياسي سمك جدار اسمي يتراوح من 0.280 بوصة (2-3/8 OD) إلى 0.500 بوصة (5-7/8 و6-5/8 OD) حسب الحجم. تستخدم أنابيب الحفر ذات الوزن الثقيل (HWDP) جدرانًا أكثر سمكًا بشكل كبير - عادةً من 0.615 إلى 0.750 بوصة لنفس نطاق OD - بالإضافة إلى وسادة تآكل مركزية ومفاصل أدوات أكبر. تم تحديد HWDP للمنطقة الانتقالية فوق أطواق الحفر لتقليل حالات فشل الكلال.
هل أنبوب الحفر هو نفسه أنبوب الحفر؟
نعم — يتم استخدام 'أنبوب الحفر' و'أنبوب الحفر' بالتبادل في جميع أنحاء الصناعة. يشير كلا المصطلحين إلى وصلات الأنابيب الفولاذية المجوفة التي تشكل الجسم الرئيسي لسلسلة الحفر في عملية الحفر الدوارة. يحمل معيار API الرسمي عنوان 'مواصفات أنبوب الحفر' (API 5DP). يعد مصطلح 'أنبوب الحفر' أكثر شيوعًا في الأسواق غير الناطقة باللغة الإنجليزية وفي مستندات الشراء المترجمة.
اطلب مواصفات وأسعار أنابيب الحفر
تقوم شركة ZC Steel Pipe بتصنيع أنابيب الحفر API 5DP بجميع الدرجات القياسية (E75، X95، G105، S135) وأحجام OD، مع توفر النطاق 2 والنطاق 3. باعتبارنا شركة مصنعة حسب الطلب ومقرها في مدينة هايان، الصين، فإننا نخدم مقاولي الحفر ومشتري OCTG في جميع أنحاء أفريقيا والشرق الأوسط وأمريكا الجنوبية.
اتصل بنا وأخبرنا بمتطلبات برنامج البئر الخاص بك - الدرجة، والقطر الخارجي، وسمك الجدار، وطول النطاق، والكمية، ووجهة التسليم - وسوف يستجيب فريقنا الفني بالمواصفات وعروض الأسعار التنافسية.
