Ocelová plášťová trubka je strukturální páteří každého ropného a plynového vrtu. Vede v postupných řetězcích od povrchu k cílové hloubce, lemuje vrtaný vrt, izoluje geologické formace, řídí tlaky ve vrtech a poskytuje utěsněné potrubí potřebné pro bezpečnou těžbu. Bez něj je integrita vrtu – a celý program dokončení – nemožná.
Tento technický odkaz pokrývá celý Specifikace pažnicových trubek API 5CT : klasifikace jakosti a mechanické vlastnosti, rozměry vnějšího průměru a rozsahy tloušťky stěny, hmotnost na stopu, standardní a prémiové možnosti připojení a kritéria výběru, která určují, která třída je vhodná pro dané prostředí vrtu. ZC Steel Pipe vyrábí plášť API 5CT v jakostech N80, L80, P110, C110 a Q125, s nezávislými patenty na prémiová spojení a zkušenostmi s exportem na Střední východ, Afriku a Jižní Ameriku.
OBSAH
Co je ocelová plášťová trubka?
Architektura pouzdra
Specifikace třídy API 5CT
Standardní rozměry vnějšího průměru a tloušťky stěny
Hmotnost pláště na stopu
Typy připojení
Kryt z chromové slitiny pro korozivní prostředí
Průvodce výběrem třídy
FAQ
1. Co je ocelová plášťová trubka?
Ocelová pažnicová trubka je velkoprůměrová, tlustostěnná bezešvá nebo ERW ocelová trubka, která je zabetonována na místě uvnitř vrtané studny. Po vyvrtání každé sekce vrtu se na dno této sekce spustí pažnicová kolona a cement se čerpá do mezikruží mezi vnějším průměrem pažnice a stěnou formace. Cement tuhne, aby vytvořil hydraulické těsnění, trvale fixuje plášť na místě a izoluje útvary za ním.
API 5CT — SPECIFIKACE PRO POUZDRO A POTRUBÍ Specifikace API 5CT je řídící norma pro pouzdro a potrubí používané při stavbě ropných a plynových vrtů. Zahrnuje třídy materiálů, chemické složení, mechanické vlastnosti (mez kluzu, pevnost v tahu, limity tvrdosti), rozměrové tolerance, specifikace tvaru závitu a požadavky na testování. API 5CT je mezinárodně uznávaný základ pro pořizování obalů a je vyžadován většinou národních regulačních orgánů a standardů provozních společností.
Plášť slouží čtyřem primárním inženýrským funkcím: podpora vrtu (zabraňující zhroucení nestabilních útvarů), zonální izolace (utěsnění sladkovodních vodonosných vrstev, zón se ztrátou cirkulace a neproduktivních útvarů z produktivního intervalu), tlaková izolace (poskytuje tlakovou nádobu, přes kterou jsou přiváděny produkční kapaliny na povrch) a kompletační podpora (sloužící jako kotva pro děrovací pistole a hlavice vrtů). Viz sortiment ZC pouzdrové spojky.
2. Architektura strunových obalů
Typická studna používá několik pažnicových řetězců, z nichž každý je zacementován uvnitř předchozího, čímž se vytváří teleskopická struktura od povrchu až po celkovou hloubku. Každá struna je navržena pro konkrétní tlak, formaci a zatížení, se kterými se setkáváme v tomto intervalu hloubky.
Pouzdro vodiče
Typický vnější průměr:
18-5/8 – 20 palců
Hloubka:
50–300 stop
Účel:
Povrchová podpora otvoru, vrací vrtnou kapalinu
Typická třída:
K55, J55
Povrchové pouzdro
Typický vnější průměr:
13-3/8 – 16 palců
Hloubka:
500–4000 stop
Účel:
Ochrana sladké vody, podpora BOP
Typická třída:
K55, J55, N80
Mezilehlé pouzdro
Typický vnější průměr:
9-5/8 – 10-3/4 palce
Hloubka:
3 000–12 000 stop
Účel:
Přetlaková izolace, kontrola ztráty oběhu
Typická třída:
N80, L80, P110
Výrobní pouzdro
Typický vnější průměr:
4-1/2 – 7 palců
Hloubka:
TD (celková hloubka)
Účel:
Kompletační potrubí, izolace nádrže
Typická třída:
L80, P110, Q125, C110
Poznámka k terénu — Návrh programu pláště Program pláště se nastavuje během plánování vrtu na základě profilu pórového tlaku a gradientu zlomu vrtu. Počet potřebných strun pouzdra je určen počtem potřebných tlakových bariér – typicky jedna struna na přechod hlavní formace. Hluboké vysokotlaké vrty v Mexickém zálivu nebo na Středním východě mohou vyžadovat pět nebo šest řetězců; jednoduchá mělká studna v Africe může potřebovat jen dvě nebo tři. To přímo ovlivňuje požadovanou tonáž pláště a mělo by to být jasně stanoveno v jakékoli diskusi o nákupu před dimenzováním vnějšího průměru a třídy potrubí.
3. Specifikace třídy API 5CT
API 5CT organizuje třídy plášťů do čtyř úrovní specifikace produktu (PSL-1 a PSL-2) a definuje mechanické a chemické požadavky pro každou jakost. Třídy nejrelevantnější pro střední a výrobní obaly – aplikace, kde je výběr jakosti technicky kritický – jsou podrobně popsány níže. Podívejte se také na naše specializované průvodce na Pouzdro API 5CT N80 a T95 plášťová trubka.
| Stupeň |
min. Výtěžnost (psi) |
Max. Výtěžek (psi) |
Min. Tah (psi) |
Max. Tvrdost (HRC) |
Sour Service |
PSL |
| N80 typ 1 |
80 000 |
110 000 |
100 000 |
— |
Žádný |
1 a 2 |
| N80Q |
80 000 |
110 000 |
100 000 |
— |
Žádný |
1 a 2 |
| L80 |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Ano (SSC) |
1 a 2 |
| L80-9Cr |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Ano + CO₂ |
1 a 2 |
| L80-13Cr |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Omezené H₂S |
1 a 2 |
| C90 |
90 000 |
105 000 |
100 000 |
25.4 |
Ano (SSC) |
1 a 2 |
| C95 |
95 000 |
110 000 |
105 000 |
— |
Žádný |
pouze 1 |
| T95 |
95 000 |
110 000 |
105 000 |
25.4 |
Ano (SSC) |
1 a 2 |
| P110 |
110 000 |
140 000 |
125 000 |
— |
Žádný |
1 a 2 |
| C110 |
110 000 |
130 000 |
120 000 |
30 |
Ano (SSC) |
1 a 2 |
| Q125 |
125 000 |
150 000 |
135 000 |
— |
Žádný |
pouze 1 |
Kritický technický bod – P110 není kvalifikován pro kyselé prostředí P110 je celosvětově nejrozšířenější třídou pro výrobu pláště, ale nemá žádné omezení tvrdosti a není kvalifikován pro kyselé použití (expozice H₂S) podle NACE MR0175 / ISO 15156. Ve vrtech, kde vyrobené kapaliny obsahují H₂S, je P110 riziko praskání sulfidem (sulfidové praskání). Správné alternativy kyselého provozu na úrovni výtěžnosti 110 ksi jsou C110 (kontrolovaná tvrdost) nebo Q125 se také nedoporučuje pro kyselé provozy. Před výběrem P110 pro jakoukoli jímku obsahující kyselé zóny si ověřte parciální tlak H₂S se svým technikem zásobníku.
4. Standardní rozměry vnějšího průměru a tloušťky stěny
Pouzdro API 5CT pokrývá široký rozsah vnějšího průměru od 4-1/2 palce do 20 palců. Každý vnější průměr je k dispozici ve více tloušťkách stěny, takže se vyrábí různé nominální hmotnostní třídy. Volba tloušťky stěny je řízena odolností proti zborcení (vnější tlak během cementování), odolností proti protržení (vnitřní tlak z vrtných kapalin) a tahovým zatížením (hmotnost struny pod závěsem).
| Jmenovitý vnější průměr (v) |
Tolerance |
vnějšího průměru Rozsah tloušťky stěny (v) |
Typické použití struny |
Referenční průměr driftu |
| 4-1/2 |
±0,75 % |
0,205 – 0,337 |
Výroba |
3,965 – 3,813 in (liší se podle hmotnosti) |
| 5 |
±0,75 % |
0,220 – 0,362 |
Výroba |
4,560 – 4,276 palce |
| 5-1/2 |
±0,75 % |
0,244 – 0,415 |
Výroba / Meziprodukt |
5,012 – 4,670 palce |
| 7 |
±0,75 % |
0,272 – 0,540 |
Výroba / Meziprodukt |
6,456 – 5,920 palce |
| 7-5/8 |
±0,75 % |
0,300 – 0,595 |
Střední |
7,025 – 6,435 palce |
| 8-5/8 |
±0,75 % |
0,304 – 0,595 |
Střední |
8,017 – 7,435 palce |
| 9-5/8 |
±0,75 % |
0,312 – 0,608 |
Střední / Povrchová |
9,001 – 8,409 palce |
| 10-3/4 |
±0,75 % |
0,350 – 0,797 |
Střední / Povrchová |
10,050 – 9,156 palce |
| 13-3/8 |
±0,75 % |
0,380 – 0,514 |
Povrch |
12,615 – 12,347 palců |
| 16 |
±0,75 % |
0,438 – 0,656 |
Povrch / vodič |
15,124 – 14,688 palců |
| 18-5/8 |
±0,75 % |
0.500 |
Dirigent |
17,625 palců |
| 20 |
±0,75 % |
0,500 – 0,635 |
Dirigent |
19 000 palců |
5. Hmotnost pláště na stopu
Hmotnost pláště je vyjádřena v librách na stopu (lb/ft) a je primárním parametrem specifikace – objevuje se v označení pláště vedle vnějšího průměru a třídy (např. '5-1/2 palce, 20 lb/ft, P110'). Hmotnost na stopu určuje hodnocení kolapsu a prasknutí, dostupný průměr driftu a celkovou hmotnost struny (kritické pro výpočty zatížení ústí vrtu a závěsu).
| Jmenovitý vnější průměr (v) |
Jmenovitá hmotnost (lb/ft) |
Tloušťka stěny (v) |
Vnitřní průměr (v) |
Průměr úletu (v) |
| 4-1/2 |
9.50 |
0.205 |
4.090 |
3.965 |
| 11.60 |
0.250 |
4.000 |
3.875 |
| 15.10 |
0.337 |
3.826 |
3.701 |
| 5-1/2 |
15.50 |
0.275 |
4.950 |
4.825 |
| 20.00 |
0.361 |
4.778 |
4.653 |
| 23.00 |
0.415 |
4.670 |
4.545 |
| 7 |
20.00 |
0.272 |
6.456 |
6.331 |
| 26.00 |
0.362 |
6.276 |
6.151 |
| 32.00 |
0.453 |
6.094 |
5.969 |
| 38.00 |
0.540 |
5.920 |
5.795 |
| 9-5/8 |
36.00 |
0.352 |
8.921 |
8.765 |
| 47.00 |
0.472 |
8.681 |
8.525 |
| 53.50 |
0.545 |
8.535 |
8.379 |
| 13-3/8 |
54.50 |
0.380 |
12.615 |
12.459 |
| 68.00 |
0.480 |
12.415 |
12.259 |
Engineering Insight — Výběr hmotnosti a hodnocení kolapsu Těžší stěnový plášť má vyšší odolnost proti zborcení, ale snižuje průměr úletu (minimální vnitřní průměr, kterým musí nástroj projít). Ve výrobním plášti může výběr příliš těžké hmotnostní třídy omezit pozdější dokončovací nástroje – zejména ve vrtech používajících zařízení na dokončování velkých vrtů nebo tam, kde se očekává budoucí opětovné dokončení pomocí můstkové zátky. Před dokončením tloušťky stěny musí být zkontrolován průměr úletu proti největšímu nástroji, o kterém se očekává, že projde touto strunou.
6. Typy připojení
Závitové spojení je nejslabším článkem napnutého pouzdra. Výběr připojení ovlivňuje plynotěsnost, momentovou kapacitu, únavovou životnost a rychlost chodu. V komerčním použití existují tři úrovně připojení skříně.
Standardní připojení API
| Připojení |
Zkratka |
Tvar závitu |
Těsnící mechanismus |
Typické použití |
Plynotěsné? |
| Pouzdro s krátkým kulatým závitem |
STC |
Kulaté (zúžené) |
Závitová směs + nálev |
Povrch / plášť vodiče |
Žádný |
| Pouzdro s dlouhým kulatým závitem |
LTC |
Kulaté (zúžené) |
Závitová směs + nálev |
Povrchový / střední plášť |
Žádný |
| Opěrný závitový plášť |
BTC |
Opěrka (čtvercové rameno) |
Závitová směs |
Meziprodukt / výroba pláště |
Pouze kapalinotěsné |
Prémiové připojení
Prémiové spoje jsou designy bez API, které nabízejí vynikající výkon oproti standardním API závitům v jednom nebo více z následujících: plynotěsnost, kroutící moment, odolnost proti únavě a spolehlivost sestavení. Používají těsnění kov na kov (eliminující spoléhání se na směs závitů) a typicky kladné osazení krouticího momentu. Mezi běžné aplikace patří plynové vrty, kompletace HPHT, vrty s odchylným a prodlouženým dosahem a jakékoli dostavby, kde je migrace plynu přes připojení nepřijatelná.
Poznámka k oboru — Připojení ZC Premium ZC Steel Pipe je držitelem nezávislých patentů v
prémiové připojení pláště a potrubí . Naše patentovaná prémiová konstrukce spojů poskytuje těsnění kov na kov s momentovým ramenem, splňující požadavky na plynotěsnost pro vysokotlaké plynové kompletace bez spoléhání se na směs závitů. Pro kupující, kteří získávají prémiová připojení s čínskou výrobou, nabízejí patentované návrhy ZC alternativu k licencovaným prémiovým připojením třetích stran, jako je VAM TOP nebo TenarisHydril Blue. Kontaktujte nás se specifikací výkonu připojení pro technické srovnání.
7. Kryt z chromové slitiny pro korozivní prostředí
Tam, kde vrtné kapaliny obsahují významné koncentrace oxidu uhličitého (CO₂) nebo sirovodíku (H2S), standardní třídy pažnic z uhlíkové oceli rychle korodují. Třídy pláště ze slitiny chromu v rámci API 5CT poskytují zvýšenou odolnost proti korozi díky přísadám chrómu do chemie základní oceli.
| Stupeň |
Cr Obsah |
Odolnost vůči CO₂ |
Odolnost vůči H₂S |
Typické použití |
| L80 |
<1 % Cr |
Omezený |
Kvalifikace SSC |
Standardní kyselá služba; sladké CO₂ studny se nedoporučují |
| L80-9Cr |
~9 % Cr |
Dobrý |
Kvalifikace SSC |
CO₂-agresivní prostředí se střední H₂S |
| L80-13Cr |
~13 % Cr |
Vynikající |
Omezené (<0,1 psi H2S pp) |
Sladké studny s vysokým obsahem CO₂; obal geotermální produkce |
| Super 13Cr (bez API) |
~13 % Cr + Mo/Ni |
Vynikající |
Střední tolerance H₂S |
Vrty s vysokým obsahem CO₂ s nízkým obsahem H2S; produkce kondenzátu |
Kritický technický bod – meze parciálního tlaku 13Cr a H₂S L80-13Cr má vynikající odolnost vůči CO₂, ale je náchylný ke koroznímu praskání nad relativně nízkými parciálními tlaky H₂S – typicky nad 0,05–0,1 psi parciální tlak H₂S v závislosti na obsahu chloridů a teplotě. V vrtech s koprodukovaným H₂S i při nízkých koncentracích je před specifikací 13Cr vyžadována úplná analýza korozního inženýrství (podle ISO 15156 část 3). Specifikace pláště 13Cr v kyselém prostředí bez této analýzy je zdokumentovaný způsob selhání.
8. Průvodce výběrem třídy
Následující matice shrnuje výběr jakosti napříč primárními inženýrskými kritérii pro výrobu a aplikace mezivrstvy. Výběr vodiče a povrchové skříně se řídí jednodušší strukturální analýzou a není zde zahrnut.
| Faktor výběru |
N80 |
L80 |
C95 / T95 |
P110 |
C110 |
Q125 |
| Sladká služba (<8 000 stop) |
Preferováno |
Přijatelný |
Overspec |
Overspec |
Overspec |
Overspec |
| Sladká služba (hluboká) |
Okrajový |
Okrajový |
Přijatelný |
Preferováno |
Preferováno |
Ultra hluboký |
| Kyselá obsluha (přítomnost H₂S) |
Nekvalifikovaný |
Preferováno |
Přijatelný |
Nekvalifikovaný |
Preferováno |
Nekvalifikovaný |
| CO₂-agresivní prostředí |
Nedoporučuje se |
S inhibitorem |
S inhibitorem |
S inhibitorem |
S inhibitorem |
Nedoporučuje se |
| HPHT studny |
Nedostatečná |
Nedostatečná |
Okrajový |
Přijatelný |
Přijatelný |
Preferováno |
| Nutná plynotěsnost |
Prémiové připojení |
Prémiové připojení |
Prémiové připojení |
Prémiové připojení |
Prémiové připojení |
Prémiové připojení |
| Citlivost na náklady |
Nejnižší |
Nízký |
Mírný |
Mírný |
Vyšší |
Nejvyšší |
9. Často kladené otázky
K čemu se používá ocelová plášťová trubka?
Ocelové pažnicové potrubí vede vrtaný vrt v ropných a plynových vrtech. Poté, co je každá sekce vyvrtána, je na spodní část této sekce spuštěna pažnicová šňůra a přilepena na místo. Zabraňuje zhroucení vrtu, izoluje zóny sladké vody od uhlovodíků, kontroluje formační tlaky a poskytuje konstrukční potrubí pro produkční potrubí a dokončovací zařízení, které následuje. Každá jamka používá několik obalových řetězců s klesajícím průměrem od povrchu do celkové hloubky.
Jaké jsou hlavní třídy pláště API 5CT?
Primární třídy API 5CT pro střední a produkční pláště jsou N80 (typy 1 a Q), L80 (standardní a chromované varianty), C90, T95, P110, C110 a Q125. Pro povrchové pouzdro a vodič se běžně používají K55 a J55. Výběr jakosti závisí na hloubce vrtu, požadavcích na tlak zhroucení a protržení, na tahovém zatížení a na tom, zda jsou přítomny podmínky kyselého provozu (H₂S).
Jaký je rozdíl mezi pouzdrem L80 a N80?
Jak L80, tak N80 mají minimální mez kluzu 80 000 psi, ale výrazně se liší kontrolou tvrdosti a kvalifikací kyselosti. L80 má maximální limit tvrdosti 23 HRC a je kvalifikován pro kyselý provoz podle NACE MR0175 / ISO 15156. N80 nemá žádné omezení tvrdosti a nedoporučuje se tam, kde je přítomen H₂S. L80 je k dispozici také ve variantách z chromové slitiny (L80-9Cr, L80-13Cr) pro prostředí s korozí CO₂. Pro sladké služby je N80 obvykle ekonomičtější volbou; pro kyselý provoz je L80 výchozí volbou při úrovni výnosu 80 ksi.
Jaké velikosti vnějšího průměru jsou k dispozici pro trubky s ocelovým pláštěm?
Pouzdro API 5CT je k dispozici od 4-1/2 palce do 20 palců vnějšího průměru. Výrobní pouzdro je typicky 4-1/2, 5, 5-1/2 nebo 7 palců. Mezilehlé pouzdro se pohybuje od 7-5/8 do 10-3/4 palce. Povrchový plášť je běžně 13-3/8 nebo 16 palců a plášť vodiče je 18-5/8 nebo 20 palců. Možnosti tloušťky stěny v rámci každého vnějšího průměru vytvářejí různé hmotnostní třídy, z nichž každá má odlišné hodnoty zhroucení, roztržení a tahu.
Jaké typy připojení se používají na trubce s ocelovým pláštěm?
Standardní připojení API zahrnují krátké kulaté vlákno (STC), dlouhé kulaté vlákno (LTC) a podpěrné vlákno (BTC). Jsou vhodné pro kapalinový provoz, ale nejsou plynotěsné. Pro plynové vrty a aplikace HPHT jsou vyžadovány prémiové spoje s těsněním kov na kov. Prémiové spoje – včetně patentovaných proprietárních konstrukcí ZC – poskytují plnou plynotěsnost prostřednictvím kovového těsnění spíše než spoléhání na směs závitů a nabízejí vyšší točivý moment pro směrové aplikace.
Vyžádejte si specifikace a cenu ocelových trubek
ZC Steel Pipe vyrábí trubky z ocelového pláště API 5CT v jakostech N80, L80, L80-13Cr, P110, C110 a Q125 v celém rozsahu vnějšího průměru. Jsme držiteli nezávislých patentů v oblasti prémiových připojení a zásobování ropnými a plynárenskými projekty na Středním východě, v Africe a Jižní Americe.
Uveďte své požadavky na program pláště – jakost, vnější průměr, hmotnostní třídu, typ připojení, množství a místo určení – a náš technický tým vám odpoví s úplným listem specifikací a konkurenční nabídkou.
mandy. w@zcsteelpipe.com | WhatsApp: +86-139-1579-1813
→ Vyžádejte si cenovou nabídku
