Ποιοι είναι οι βαθμοί του σωλήνα OCTG;

Το OCTG — Oil Country Tubular Goods — καλύπτει το περίβλημα, τη σωλήνωση και τον σωλήνα διάτρησης που συνθέτουν κάθε πηγάδι πετρελαίου και αερίου. Κάθε πόδι του κατασκευάζεται σε βαθμό που ορίζεται από το API 5CT, την προδιαγραφή που ρυθμίζει το Αμερικανικό Ινστιτούτο Πετρελαίου. Ο βαθμός καθορίζει την αντοχή διαρροής, τη θερμική επεξεργασία, τα όρια σκληρότητας και κρίσιμο, αν ο σωλήνας μπορεί να χρησιμοποιηθεί όπου υπάρχει υδρόθειο (H2S).

Η ZC Steel Pipe κατασκευάζει και εξάγει σωλήνες OCTG σε όλο το φάσμα των βαθμών API 5CT — H40 έως Q125 — τόσο σε μορφή άνευ ραφής όσο και σε μορφή ERW για εφαρμογές περιβλήματος και σωλήνων. Αυτός ο οδηγός είναι μια αναφορά εργασίας για μηχανικούς και υπεύθυνους προμηθειών: τι προσφέρει κάθε βαθμός, πού καθορίζεται και πώς να επιλέξετε μεταξύ τους.

1. API 5CT: Το πρότυπο που διέπει τους βαθμούς OCTG

Το API 5CT οργανώνει τους βαθμούς σε τέσσερα επίπεδα προδιαγραφών προϊόντων (PSL1 και PSL2), με το PSL2 να προσθέτει πιο αυστηρές απαιτήσεις για τη χημική σύνθεση, τη συνέπεια των μηχανικών ιδιοτήτων και το NDE. Οι περισσότερες προδιαγραφές έργων για κρίσιμα πηγάδια — HPHT, ξινή υπηρεσία, βαθιά νερά — απαιτούν PSL2. Για τη συνήθη κατασκευή φρεατίων, το PSL1 είναι στάνταρ.

Κάθε χαρακτηρισμός βαθμού κωδικοποιεί την ελάχιστη ισχύ διαρροής του βαθμού σε χιλιάδες psi. P110 σημαίνει ελάχιστη απόδοση 110.000 psi (758 MPa). Το L80 σημαίνει ελάχιστη απόδοση 80.000 psi (552 MPa). Το πρόθεμα γράμματος έχει πρόσθετο νόημα — περιορισμένη περιοχή απόδοσης, τύπος θερμικής επεξεργασίας ή κατηγορία αντοχής στη διάβρωση — που εξηγείται στην ενότητα για κάθε κατηγορία παρακάτω.

2. Συμπληρώστε τον Πίνακα Αναφοράς Βαθμού

Ο παρακάτω πίνακας καλύπτει όλους τους τυπικούς βαθμούς API 5CT. Οι τιμές απόδοσης και εφελκυσμού είναι σε MPa (ακολουθούν τα ισοδύναμα psi). Τα όρια σκληρότητας ισχύουν για το σώμα του σωλήνα. Οι βαθμοί που επισημαίνονται με ✓ κάτω από το 'Sour' έχουν εγκριθεί για την υπηρεσία H₂S ανά NACE MR0175/ISO 15156.

S = Χωρίς ραφή; W = Συγκολλημένο (ERW). Ελάχιστες επιδόσεις/ελκυστικότητα ανά API 5CT τελευταία έκδοση. Τα όρια σκληρότητας είναι ανά σώμα σωλήνα — τα όρια σκληρότητας ζεύξης διαφέρουν. Το 'Χωρίς όριο' για ξινή στήλη σημαίνει ότι ο βαθμός δεν εγκρίνεται για περιβάλλοντα H2S άνω των 0,05 psia.

3. Ανάλυση Βαθμού προς Βαθμό

H40 — Ρηχό επιφανειακό περίβλημα χαμηλής πίεσης

Το H40 είναι ο χαμηλότερος βαθμός API 5CT με ελάχιστη απόδοση μόλις 276 MPa (40.000 psi). Δεν απαιτείται ειδική θερμική επεξεργασία. Χρησιμοποιείται κυρίως για χορδές επιφανειακών περιβλημάτων σε ρηχά χερσαία φρεάτια χαμηλής πίεσης — αγωγός αγωγού σε μαλακούς σχηματισμούς, επιφανειακό περίβλημα όπου οι κανονιστικές απαιτήσεις καθορίζουν το βάθος και όχι το σχεδιασμό πίεσης. Το H40 σπάνια εμφανίζεται στις προδιαγραφές προμηθειών για οτιδήποτε πέρα ​​από τις χορδές επιφανείας. Το πλεονέκτημα κόστους του σε σχέση με το J55 είναι οριακό στις περισσότερες αγορές.

J55 & K55 — The Workhorses for Shallow to Medium Wells

Τα J55 και K55 μοιράζονται την ίδια ελάχιστη αντοχή διαρροής (379 MPa / 55.000 psi), αλλά διαφέρουν ως προς την ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού: το J55 απαιτεί 517 MPa (75.000 psi) και το K55 απαιτεί 655 MPa (95.000 psi). Κανένα από τα δύο δεν απαιτεί θερμική επεξεργασία. Το J55 είναι ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος βαθμός παγκοσμίως για επιφανειακό και ενδιάμεσο περίβλημα σε χερσαία πηγάδια σε μέτριο βάθος και πίεση. Το K55 προδιαγράφεται για συνδέσμους και εφαρμογές όπου απαιτείται μεγαλύτερη αντοχή σε εφελκυσμό χωρίς να μετακινηθεί σε N80. Κανένας βαθμός δεν είναι ξινός.

N80 — Περίβλημα υψηλής έντασης, μεσαίου βάθους

Το N80 είναι η πιο ευρέως παραγόμενη ποιότητα API 5CT υψηλής αντοχής, με ελάχιστη απόδοση 552 MPa (80.000 psi). Διατίθεται σε δύο υποτύπους — N80 Type 1 (N80-1) και N80Q — οι οποίοι μοιράζονται τις ίδιες απαιτήσεις μηχανικών ιδιοτήτων αλλά διαφέρουν στη θερμική επεξεργασία:

• N80-1:  Κανονικοποιημένο ή ζεστό φινίρισμα. Δεν απαιτείται σβήσιμο και ψυχραιμία. Πιο οικονομικό, ευρέως διαθέσιμο. Χρησιμοποιείται για την πλειοψηφία των περιβλημάτων N80 σε σχέδια ρουτίνας φρεατίων.

• N80Q:  Σβήνει και μετριάζεται. Πιο συνεπής μικροδομή, καλύτερη κατανομή σκληρότητας, αυστηρότερος έλεγχος σκληρότητας. Καθορίζεται όταν έχει σημασία η ομοιομορφία ή όπου οι ενδιάμεσες ξινές συνθήκες απαιτούν ελεγχόμενη σκληρότητα.

Το N80 δεν είναι ξινό. Το μεγάλο εύρος απόδοσης του (552–758 MPa / 80.000–110.000 psi) σημαίνει ότι η σκληρότητα δεν ελέγχεται, γεγονός που το καθιστά ευαίσθητο σε ρωγμές από τάση σουλφιδίου σε περιβάλλοντα H2S. Πλήρης οδηγός προδιαγραφών N80 →

L80 — Ο τυπικός βαθμός σέρβις

Το L80 είναι ο πιο σημαντικός βαθμός για κατανόηση στην οικογένεια OCTG. Έχει την ίδια ελάχιστη απόδοση με το N80 (552 MPa / 80.000 psi), αλλά με περιορισμένη μέγιστη απόδοση (655 MPa / 95.000 psi) και υποχρεωτικό ανώτατο όριο σκληρότητας 23 HRC (241 HBW). Το σβήσιμο και το παλμό είναι υποχρεωτικό. Αυτοί οι έλεγχοι είναι εκείνοι που πληρούν τις προϋποθέσεις για το L80 για ξινή σέρβις σύμφωνα με το NACE MR0175/ISO 15156 — τα περιορισμένα όρια αντοχής και σκληρότητας μειώνουν την ευαισθησία σε ρωγμές από καταπόνηση σουλφιδίου.

Το L80 διατίθεται σε τρεις μεταλλουργικές παραλλαγές:

• L80 Τύπος 1:  Ανθρακούχο-μαγγάνιο χάλυβας. Ο τυπικός τύπος περιβλήματος σέρβις για γλυκά έως μέτρια περιβάλλοντα H2S. Άνευ ραφής και συγκολλημένο.

• L80 9Cr:  9% χάλυβας χρωμίου. Βελτιωμένη αντοχή στη διάβρωση CO2 σε σχέση με τον Τύπο 1. Μόνο χωρίς ραφή. Χρησιμοποιείται σε περιβάλλοντα πλούσια σε CO2 όπου ο Τύπος 1 θα διαβρωθεί υπερβολικά αλλά δεν απαιτείται ακόμη πλήρης 13Cr.

• L80 13Cr:  13% ανοξείδωτο ατσάλι χρωμίου. Εξαιρετική αντίσταση CO2 και ήπια H2S. Μόνο χωρίς ραφή. Η προεπιλεγμένη ποιότητα σωλήνων για πολλές γεωτρήσεις πετρελαίου που παράγουν CO2. Πιο ακριβό και απαιτεί συγκεκριμένη διαδικασία συγκόλλησης για τη σύνδεση. L80-13Cr οδηγός μεταλλουργίας →

N80 έναντι L80 — σύγκριση πλήρους βαθμού →

C90 — Υπόξινη εξυπηρέτηση μεταξύ L80 και T95

Το C90 καλύπτει το κενό μεταξύ L80 και T95 με εύρος απόδοσης 621–724 MPa (90.000–105.000 psi) και όριο σκληρότητας 25,4 HRC. Είναι μόνο απρόσκοπτη, υποχρεωτικό Q&T και έχει όξινη βαθμολογία. Το C90 είναι λιγότερο συνηθισμένο από τα L80 και T95 και τείνει να προσδιορίζεται για συγκεκριμένα σχέδια φρεατίων όπου η αντοχή διαρροής του L80 είναι ανεπαρκής αλλά δεν απαιτείται η πλήρης αντοχή του T95.

T95 — Υπόξινη υπηρεσία σε υψηλή αντοχή

Το T95 είναι η υψηλότερης αντοχής βαθμού API 5CT (το Q125 δεν είναι ξινή), με εύρος απόδοσης 655–758 MPa (95.000–110.000 psi) και όριο σκληρότητας 25,4 HRC. Είναι μόνο απρόσκοπτη, υποχρεωτική Q&T και η τυπική διαδρομή αναβάθμισης από το L80 για φρεάτια όπου υπάρχει H2S αλλά η πίεση σχεδιασμού υπερβαίνει αυτή που μπορεί να υποστηρίξει το L80. Το T95 φέρει σημαντικό ασφάλιστρο τιμής σε σχέση με το L80 και απαιτεί δοκιμές SSC και HIC για πιστοποίηση ξινής υπηρεσίας. L80 vs N80Q vs T95 μητρική απόφαση απόφασης υπηρεσίας →

P110 — Υψηλή αντοχή για βαθιά φρεάτια

Το P110 είναι ο τυπικός βαθμός υψηλής αντοχής για βαθιά φρεάτια υψηλής πίεσης με ελάχιστη απόδοση 758 MPa (110.000 psi). Είναι υποχρεωτικό Q&T και διατίθεται σε απρόσκοπτη και συγκολλημένη μορφή. Το P110 δεν είναι ξινό - το ευρύ φάσμα σκληρότητάς του το καθιστά ευαίσθητο σε SSC σε περιβάλλοντα H2S. Είναι η κατηγορία επιλογής για ενδιάμεσο και παραγωγικό περίβλημα σε βαθιά φρεάτια όπου οι υπολογισμοί κατάρρευσης και διάρρηξης υπό N80/L80 δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τους σχεδιαστικούς παράγοντες, υπό την προϋπόθεση ότι η μερική πίεση H2S παραμένει κάτω από 0,05 psia.

Για μια πλήρη ανασκόπηση των οικονομικών και λειτουργικών περιορισμών του P110: API 5CT P110 Casing Pipe — Προδιαγραφές & Οδηγός εφαρμογής →

Q125 — HPHT, Μέγιστη αντοχή

Το Q125 είναι η υψηλότερης αντοχής τυπική ποιότητα API 5CT με ελάχιστη απόδοση 862 MPa (125.000 psi). Είναι μόνο απρόσκοπτη, υποχρεωτική Q&T και δεν έχει όξινη βαθμολογία. Το Q125 καθορίζεται σχεδόν αποκλειστικά για φρεάτια εξαιρετικά βαθιάς, εξαιρετικά υψηλής πίεσης (HPHT) όπου το P110 δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις σχεδιασμού κατάρρευσης ή διάρρηξης. Απαιτεί αυστηρότερους χημικούς ελέγχους από άλλους βαθμούς και η συγκόλληση ή η θερμική επεξεργασία των συνδέσεων Q125 απαιτεί ειδικές διαδικασίες. Το Q125 δεν είναι κατηγορία εμπορευμάτων σε απόθεμα — παράγεται κατόπιν παραγγελίας με μεγαλύτερους χρόνους παράδοσης από τις τυπικές ποιότητες.

4. Βαθμοί σέρβις και όρια H₂S

5. Οδηγός απόφασης επιλογής βαθμού

Χρησιμοποιήστε αυτό το πλαίσιο απόφασης για να περιορίσετε τον σωστό βαθμό API 5CT για ένα δεδομένο περίβλημα ή συμβολοσειρά σωλήνωσης. Οι τέσσερις βασικές είσοδοι είναι: μερική πίεση H2S, βάθος/πίεση πηγαδιού, θερμοκρασία και περιεκτικότητα σε CO2.

Για μια λεπτομερή ροή εργασιών επιλογής βαθμού με παραδείγματα σχεδίασης: Πώς να επιλέξετε υλικό OCTG — Πλήρης οδηγός επιλογής βαθμών →

6. Τύποι σύνδεσης ανά βαθμό

Ο τύπος σύνδεσης αποτελεί μέρος της προδιαγραφής OCTG και πρέπει να ταιριάζει με τον βαθμό και την εφαρμογή. Το API 5CT ορίζει τρεις τυπικούς τύπους σύνδεσης για το περίβλημα, συν μια γενική κατηγορία για συνδέσεις premium.

Οι συνδέσεις premium παρέχουν σφράγιση από μέταλλο σε μέταλλο που δεν μπορούν να επιτύχουν τα νήματα API, κάτι που είναι κρίσιμο για στεγανές εφαρμογές αερίων και πηγάδια όπου οποιαδήποτε διαδρομή διαρροής είναι απαράδεκτη. Η ZC Steel Pipe κατέχει ανεξάρτητα διπλώματα ευρεσιτεχνίας για σχέδια σύνδεσης υψηλής ποιότητας για περίβλημα και σωλήνες OCTG.

Για λεπτομερείς οδηγίες σύνδεσης: Επεξήγηση περίβλημα BTC →  |  Συνδέσεις Premium — Προϋποθέσεις χρήσης και πλεονεκτήματα →  |  Συνδέσεις OCTG Οδηγός TCO →

7. Εύρος μήκους περιβλήματος & σωλήνων

Το API 5CT ορίζει τρεις τυπικές περιοχές μήκους για το περίβλημα και τη σωλήνωση. Αυτές είναι ονομασίες εμβέλειας για το σώμα του σωλήνα — το μήκος της άρθρωσης συμπεριλαμβανομένου του συνδέσμου είναι ελαφρώς μεγαλύτερο. Πάντα να επιβεβαιώνετε το εύρος που απαιτεί ο σχεδιασμός του πηγαδιού σας πριν παραγγείλετε.

Το R3 είναι το προτιμώμενο εύρος για υπεράκτια και βαθιά χερσαία πηγάδια, επειδή οι μακρύτερες αρθρώσεις σημαίνουν λιγότερες συνδέσεις για να αποκατασταθούν, μειώνοντας τον χρόνο εξέδρας και τον αριθμό των πιθανών σημείων διαρροής. Το R2 είναι πιο συνηθισμένο σε χερσαίες εφαρμογές. Προδιαγραφές μήκους περιβλήματος API 5CT — πλήρης οδηγός →

8. Συχνές Ερωτήσεις