لوله حفاری جزء اصلی ساختاری و رسانای سیال رشته مته در عملیات حفاری چرخشی است. که مطابق با مشخصات API 5DP ساخته شده است، باید به طور همزمان گشتاور را منتقل کند، بارهای محوری (کشش و فشرده سازی) را حمل کند و سیال حفاری را تحت فشار بالا هدایت کند - اغلب در چاه های منحرف یا عمیق که در آن بارها شدید و عواقب شکست شدید است.
این مرجع مشخصات فنی کامل برای لوله مته API 5DP را پوشش می دهد: طبقه بندی درجه، اندازه استاندارد OD و ضخامت دیوار، وزن در هر پا، ابعاد اتصال ابزار، طول محدوده، و معیارهای انتخابی که بر تصمیمات درجه و کلاس وزنی حاکم است. ZC Steel Pipe لوله مته به API 5DP را در تمام گریدها و اندازه های استاندارد با تجربه صادرات در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی تولید می کند.
مطالب
لوله مته چیست؟ تعریف و کارکرد
طبقه بندی درجه API 5DP
اندازه استاندارد OD و ضخامت دیوار
وزن لوله مته در هر پا
مشخصات مشترک ابزار
طول محدوده
لوله مته سنگین وزن (HWDP)
راهنمای انتخاب رشته
سوالات متداول
1. لوله مته چیست؟ تعریف و کارکرد
لوله حفاری بدنه اصلی رشته مته را تشکیل می دهد - مجموعه چرخشی که تجهیزات دکل سطحی را به مته در پایین سوراخ چاه متصل می کند. هر اتصال لوله مته شامل یک بدنه لوله با انتهای ناهموار (قطعات دیواره ضخیم) است که اتصالات ابزار با اصطکاک به آن جوش داده می شود. اتصالات ابزار - پین در یک سر، جعبه در طرف دیگر - اتصالات رزوهای را فراهم میکنند که به رشته اجازه میدهد در حین عملیات قطع کردن مونتاژ و جدا شود.
API 5DP — مشخصات برای لوله حفاری API مشخصات 5DP استاندارد حاکم برای لوله حفاری مورد استفاده در حفاری نفت و گاز است. درجات مواد، خواص مکانیکی (مقاومت تسلیم، استحکام کششی، سختی)، الزامات ابعادی (تلرانس OD، ضخامت دیوار، صافی بدنه)، و معیارهای بازرسی را پوشش میدهد. این استاندارد توسط موسسه نفت آمریکا حفظ می شود و در سطح جهانی به عنوان الزامات کیفیت پایه برای تهیه لوله حفاری شناخته شده است.
در حین حفاری، رشته مته چهار عملکرد همزمان را انجام می دهد: گشتاور چرخشی را از سطح به مته منتقل می کند. بار کششی کل رشته آویزان در چاه را حمل می کند. سیال حفاری را از طریق سوراخ لوله مته به سمت پایین هدایت می کند تا بیت را خنک کند و قلمه ها را به سطح منتقل کند. و در چاه های جهت دار، بارهای وزن بر بیت مورد نیاز برای ایجاد شیب را منتقل می کند. هر یک از این توابع الزامات مکانیکی متمایزی را تحمیل می کنند، به همین دلیل است که انتخاب درجه بسیار مهم است.
نکته فیلد - معماری رشته مته لوله مته استاندارد مستقیماً بالای مته استفاده نمی شود. مجموعه سوراخ پایین (BHA) از یقه مته و لوله مته سنگین (HWDP) به عنوان منطقه انتقال برای تامین وزن روی بیت و کاهش خستگی در نقطه انتقال بحرانی استفاده می کند. لوله مته استاندارد بالاتر از HWDP قرار دارد. مهندسانی که لوله حفاری را برای یک برنامه چاه جدید مشخص میکنند، باید قبل از اندازهبندی رشته اصلی، ناحیه انتقال HWDP را اندازهگیری کنند.
2. API 5DP Grade Classifications
API 5DP چهار گرید استاندارد لوله مته را تعریف می کند که هر کدام بر اساس حداقل استحکام تسلیم، استحکام کششی و سختی متمایز می شوند. انتخاب درجه اهرم اصلی کنترل ظرفیت کششی، استحکام پیچشی، و مقاومت در برابر ترک خوردگی استرس ناشی از هیدروژن (HISC) در محیط های خدمات ترش است.
درجه
حداقل قدرت تسلیم (psi)
حداکثر قدرت تسلیم (psi)
حداقل مقاومت کششی (psi)
حداکثر سختی (HRC)
کاربرد معمولی
E75
75000
105000
100000
-
چاه های کم عمق تا متوسط، قرار گرفتن در معرض H2S کم
X95
95000
125000
105000
-
چاه های با عمق متوسط، گشتاور مورد نیاز متوسط
G105
105000
135000
115000
-
چاه های عمیق، حفاری جهت دار با گشتاور بالا
S135
135000
165000
145000
-
چاه های فوق عمیق، با دسترسی گسترده و HPHT
نقطه مهندسی بحرانی - محدودیتهای سرویس ترش (H2S) گریدهای با مقاومت بالا (G105 و S135) در محیطهای حاوی سولفید هیدروژن (H2S) مستعد ترکخوردگی استرس سولفیدی (SSC) هستند. در مواردی که شرایط چاه مستلزم انطباق خدمات ترش بر اساس NACE MR0175 / ISO 15156 است، درجه E75 معمولاً حداکثر درجه مجاز است. مشخص کردن G105 یا S135 در چاههای حاوی H2S بدون مواد دارای استاندارد SSC یک حالت شکست شناخته شده است. همیشه قبل از تعیین درجه، قابلیت استفاده از خدمات ترش را با مهندس حفاری خود تأیید کنید.
علائم شناسایی درجه
API 5DP مستلزم این است که لوله مته با شابلون روی بدنه لوله علامت گذاری شود: نام یا علامت سازنده، مونوگرام API (در صورت مجوز)، تعیین درجه، شماره گرما/لات، و اندازه (OD × ضخامت دیوار). اتصالات ابزار به طور جداگانه با OD، سوراخ و نوع اتصال مشخص می شوند. این علامتگذاریها ابزار اصلی شناسایی میدانی هستند - قبل از اجرای لوله در سوراخ، آنها را در هنگام دریافت تأیید کنید.
3. اندازه استاندارد OD و ضخامت دیوار
API 5DP لوله مته را در اندازه های اسمی OD از 2-3/8 اینچ تا 6-5/8 اینچ پوشش می دهد. برای هر OD، یک یا چند ضخامت اسمی دیوار مشخص شده است که کلاس های وزنی متفاوتی را تولید می کند. جدول زیر پرکاربردترین ترکیبات اندازه و وزن در عملیات حفاری تجاری را پوشش می دهد.
OD اسمی (در)
تحمل OD
ضخامت اسمی دیوار (اینچ) شناسه
کلاس وزنی
(تقریباً، اینچ)
سطح مقطع (in²)
2-3/8
+0.031 / −0.031
0.280
استاندارد
1.815
1.812
2-7/8
+0.031 / −0.031
0.362
استاندارد
2.151
2.858
3-1/2
+0.031 / −0.031
0.368
استاندارد
2.764
3.621
4
+0.031 / −0.031
0.330
استاندارد
3.340
3.805
4-1/2
+0.031 / −0.031
0.337
استاندارد
3.826
4.407
5
+0.031 / −0.031
0.362
استاندارد
4.276
5.275
5-1/2
+0.031 / −0.031
0.415
استاندارد
4.670
6.630
5-7/8
+0.031 / −0.031
0.500
استاندارد
4.875
8.449
6-5/8
+0.047 / −0.047
0.500
استاندارد
5.625
9.598
بینش مهندسی - انتخاب OD و هیدرولیک لوله مته انتخاب OD توسط برنامه پوشش (لوله باید از رشته پوشش قبلی عبور کند) و هیدرولیک (سرعت حلقوی باید برای بلند کردن قلمه ها کافی باشد) محدود می شود. برای یک شناسه محفظه مشخص، OD لوله مته بزرگتر ظرفیت پیچشی و کششی را بهبود می بخشد اما فاصله حلقوی را کاهش می دهد. اکثر برنامه های آب های عمیق از لوله حفاری 5 اینچی یا 5-1/2 اینچی در رشته اصلی به عنوان تعادل بین عملکرد هیدرولیک و مقاومت مکانیکی استفاده می کنند.
4. وزن لوله در هر پا
وزن لوله حفاری به صورت وزن اسمی بر حسب پوند بر فوت (lb/ft) بیان میشود و ورودی حیاتی برای محاسبات بار قلاب، محاسبات شناوری و تحلیل کمانش است. وزن اسمی شامل وزن بدن لوله به اضافه یک کمک هزینه برای انتهای آشفته و مفاصل ابزار، به طور متوسط در طول مفصل است.
OD اسمی (in)
دیوار اسمی (in)
وزن اسمی (lb/ft)
وزن ساده (lb/ft)
تقریبا. طول مفصل (فوت)
تقریبا وزن مشترک (پوند)
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
~ 1018
یادداشت تدارکات - محاسبه وزن هنگام محاسبه وزن کل رشته مته برای ارزیابی قابلیت دکل، از وزن اسمی (نه وزن ساده) برای بدنه لوله استفاده کنید و وزن واقعی اتصال ابزار را جداگانه اضافه کنید. وزن اتصال ابزار می تواند 10 تا 20 درصد وزن کل اتصال را در لوله های با قطر کوچکتر نشان دهد. فروشندگانی که «وزن تنظیمشده» را نقلقول میکنند، ممکن است سهم مشترک ابزار را بهصورت متفاوتی لحاظ کنند - همیشه قبل از بارگیری در مدل بار قلاب، اساس را تأیید کنید.
5. مشخصات مشترک ابزار
اتصالات ابزار، عناصر اتصال رزوه دار در هر انتهای اتصال لوله مته هستند. پین (نخ نر) در انتهای پایینی قرار دارد. جعبه (نخ زن) در انتهای بالایی قرار دارد. اتصالات ابزار جدا از فولاد با آلیاژ بالا (معمولاً با AISI 4145H اصلاح شده) ساخته میشوند و با اصطکاک به انتهای لولهها جوش داده میشوند. آنها باید سخت تر و قوی تر از بدنه لوله باشند تا در برابر چرخه های آرایشی مکرر و شکستگی که در طول عمر لوله تجربه می شوند مقاومت کنند.
ابزار Joint OD و ID
OD مفصل ابزار باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا قدرت پیچشی کافی را فراهم کند، اما به اندازه کافی کوچک باشد تا از رشته پوشش عبور کند و محدودیت های بیش از حد چگالی گردش معادل (ECD) در حلق ایجاد نکند. شناسه اتصال ابزار باید برای دبی هدف بدون افت فشار زیاد کافی باشد.
لوله OD (in)
TJ معمولی OD (in)
شناسه TJ معمولی (in)
نوع اتصال معمول
TJ OD/نسبت OD لوله
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 FH
1.32
6-5/8
8-1/4
4
6-5/8 FH
1.24
Tool Joint Thread Profiles
پروفیل رزوه غالب برای اتصالات ابزار لوله مته، API Rotary Shouldered Connection (RSC) است، بهویژه سری اتصال شمارهدار (NC). اتصالات NC با یک عدد دو رقمی تقریباً برابر با قطر پیچ نخ پین در دهم اینچ مشخص می شوند. اتصالات تمام سوراخ (FH) در لوله های OD بزرگتر که در آن حداکثر شناسه سوراخ مورد نیاز است استفاده می شود. اتصالات بدون API ممتاز (مانند Grant Prideco XT، TenarisHydril Blue) ظرفیت گشتاور افزایش یافته را برای برنامه های کاربردی با کارایی بالا ارائه می دهند، اما نیاز به مجوز از تولید کنندگان اتصال دارند.
6. طول برد
API سه دسته طول محدوده را برای لوله مته تعریف می کند. انتخاب محدوده بر سرعت قطع (مفاصل طولانی تر = اتصالات کمتر برای ایجاد/شکستن)، الزامات ارتفاع ایستاده در اسکله و مشخصات تجهیزات جابجایی لوله تأثیر می گذارد.
توجه:
به ندرت در حفاری های دورانی مدرن استفاده می شود
محدوده 2 (R2)
طول:
27 - 30 فوت (8.2 - 9.1 متر)
استفاده معمولی:
حفاری چرخشی استاندارد خشکی و دریایی
توجه:
پیش فرض صنعت. بیش از 95٪ از محموله های لوله حفاری
محدوده 3 (R3)
طول:
38 - 45 فوت (11.6 - 13.7 متر)
استفاده معمولی:
چاه های آب های عمیق، با دسترسی گسترده و فوق عمیق
توجه:
به قفسههای بلند و قفسههای پایه دو/سهگانه نیاز دارد
بینش مهندسی — صرفه جویی در زمان سفر برد 3 در چاه 20000 فوتی با استفاده از اتصالات محدوده 2 30 فوتی، تقریباً 667 اتصال برای خروج از سوراخ وجود دارد. همان چاه با اتصالات محدوده 3 (متوسط 42 فوت) تنها به 476 اتصال نیاز دارد - کاهشی نزدیک به 30٪. در هر اتصال 3 تا 5 دقیقه، این نشان دهنده 3 تا 6 ساعت صرفه جویی در هر سفر است. برای عملیات های آب های عمیق که نرخ روز دکل از 500000 دلار فراتر می رود، استفاده از محدوده 3 علیرغم نیاز به ارتفاع بالای اسکله توجیه اقتصادی روشنی دارد.
7. لوله مته سنگین وزن (HWDP)
لوله مته سنگین وزن (HWDP) منطقه انتقال بین یقه مته در پایین BHA و رشته لوله مته استاندارد در بالا را اشغال می کند. از نظر ظاهری شبیه لوله مته استاندارد است، اما دارای یک دیواره ضخیمتر، یک برآمدگی مرکزی (پد سایش) در وسط بدنه لوله، و اتصالات ابزار با قطر بیشتر است. عملکرد اصلی آن کاهش خرابی های خستگی است که در انتقال از بخش یقه مته سفت و سخت به لوله مته استاندارد انعطاف پذیرتر رخ می دهد.
OD اسمی (in)
ضخامت دیوار (in)
وزن اسمی (lb/ft)
ID (in)
طول مفصل (ft)
تقریبا. وزن مشترک (پوند)
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
~ 1230
5
0.750
49.3
3.50
30
~ 1479
5-1/2
0.750
55.0
4.00
30
~ 1650
یادداشت میدانی - طول رشته HWDP حداقل بخش HWDP از 30 تا 40 مفصل (تقریباً 900 تا 1200 فوت) بالای یقههای مته را میطلبد. قانون کلی صنعت در چاه های جهت دار با شدت سگک بالا، بخش های HWDP طولانی تر برای محافظت از ناحیه انتقال از خستگی خمشی چرخه ای استفاده می شود. عدم تعیین طول HWDP یکی از دلایل رایج خرابی خستگی رشته مته در بالای BHA است.
8. راهنمای انتخاب نمره
انتخاب درجه شامل متعادل کردن ظرفیت کششی، استحکام پیچشی، مقاومت در برابر خستگی و سازگاری با خدمات ترش در برابر هزینه است. ماتریس زیر درایورهای انتخاب اولیه برای هر درجه API 5DP را خلاصه می کند.
Selection Factor
E75
X95
G105
S135
چاه های کم عمق (<8000 فوت)
ترجیح داده شده است
قابل قبول
بیش از حد
بیش از حد
چاه های متوسط (8000-15000 فوت)
حاشیه ای
ترجیح داده شده است
قابل قبول
بیش از حد
چاه های عمیق (بیش از 15000 فوت)
ناکافی است
حاشیه ای
ترجیح داده شده است
ترجیح داده شده است
چاه های با دسترسی گسترده / ERD
ناکافی است
حاشیه ای
قابل قبول
ترجیح داده شده است
سرویس ترش (H2S موجود)
واجد شرایط
NACE را تأیید کنید
توصیه نمی شود
توصیه نمی شود
چاه های HPHT
ناکافی است
ناکافی است
حاشیه ای
ترجیح داده شده است
حساسیت به هزینه
کمترین هزینه
کم متوسط
متوسط
بالاترین هزینه
نکته مهندسی حیاتی - برای صرفه جویی در هزینه، کمتر از حد تعیین شده استفاده کنید. انتخاب درجه پایین تر برای کاهش هزینه های اولیه، یکی از مهم ترین خطاهای خرید در خرید لوله حفاری است. ریسمان درجه E75 که در عمق یک چاه 15000 فوتی از کار میافتد، نسبت به تفاوت هزینه بین E75 و X95 در سفارش اصلی، هزینههای بیشتری در عملیات ماهیگیری، مسیر احتمالی و زمان دکل دارد. محاسبات اندازه مکانیکی توسط یک مهندس حفاری واجد شرایط باید همیشه قبل از انتخاب درجه در هر چاهی فراتر از اعماق کم معمولی باشد.
9. سوالات متداول
درجات استاندارد لوله حفاری در هر API 5DP چیست؟
API 5DP چهار گرید استاندارد لوله مته را مشخص می کند: E75 (حداقل بازده 75000 psi)، X95 (حداقل بازده 95000 psi)، G105 (حداقل بازده 105000 psi)، و S135 (حداقل بازده 130 psi،). انتخاب درجه بستگی به عمق چاه، پیچیدگی جهت، و ظرفیت پیچشی و کششی مورد نیاز دارد. S135 بالاترین درجه استاندارد تجاری موجود است و برای برنامه های کاربردی با دسترسی گسترده و HPHT استفاده می شود.
چه اندازه های OD برای لوله مته API موجود است؟
اندازه OD لوله مته استاندارد API 5DP از 2-3/8 اینچ تا 6-5/8 اینچ متغیر است. متداول ترین اندازه های مورد استفاده در حفاری نفت و گاز عبارتند از: 3-1/2 اینچ، 4 اینچ، 4-1/2 اینچ و 5 اینچ. اندازه های بزرگتر مانند 5-1/2 اینچ و 5-7/8 اینچ برای کاربردهای با جریان یا گشتاور بالا که در آن سوراخ بزرگتر مورد نیاز است مشخص شده است.
تفاوت طول محدوده لوله مته چیست؟
API سه طول محدوده را تعریف می کند: محدوده 1 (18-22 فوت)، محدوده 2 (27-30 فوت) و محدوده 3 (38-45 فوت). محدوده 2 استاندارد صنعتی برای اکثر عملیات حفاری چرخشی است. محدوده 3 برای چاه های آب های عمیق و فوق عمیق مشخص شده است که در آن اتصالات کمتر در هر سفر به طور معنی داری زمان دکل غیرمولد را کاهش می دهد.
چه طبقه بندی هایی برای ضخامت دیواره برای لوله مته وجود دارد؟
لوله مته استاندارد از ضخامت دیواره های اسمی از 0.280 اینچ (2-3/8 OD) تا 0.500 اینچ (5-7/8 و 6-5/8 OD) بسته به اندازه استفاده می کند. لوله مته سنگین وزن (HWDP) از دیوارههای بسیار ضخیمتری - معمولاً 0.615 تا 0.750 اینچ برای همان محدوده OD - به همراه یک پد سایش مرکزی و اتصالات ابزار بزرگتر استفاده میکند. HWDP برای منطقه انتقال در بالای یقه مته مشخص شده است تا خرابی های خستگی را کاهش دهد.
آیا لوله حفاری همان لوله مته است؟
بله — 'لوله حفاری' و 'لوله حفاری' به جای هم در سراسر صنعت استفاده می شوند. هر دو اصطلاح به اتصالات لوله فولادی توخالی اشاره دارند که بدنه اصلی رشته مته را در یک عملیات حفاری چرخشی تشکیل می دهند. استاندارد رسمی API با عنوان 'مشخصات برای لوله حفاری' (API 5DP) است. اصطلاح 'لوله حفاری' بیشتر در بازارهای غیر انگلیسی زبان و در اسناد خرید ترجمه شده رایج است.
مشخصات و قیمت لوله مته را درخواست کنید
ZC Steel Pipe لوله مته API 5DP را در تمام گریدهای استاندارد (E75، X95، G105، S135) و اندازه های OD تولید می کند که محدوده 2 و محدوده 3 در دسترس است. ما به عنوان یک تولید کننده سفارشی مستقر در شهر هایان چین، به پیمانکاران حفاری و خریداران OCTG در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی خدمت می کنیم.
در مورد نیازهای برنامه چاه خود - درجه، OD، ضخامت دیوار، طول محدوده، مقدار و مقصد تحویل - با ما تماس بگیرید و تیم فنی ما با مشخصات و قیمت رقابتی پاسخ خواهد داد.
