انتخاب درجه اشتباه OCTG یکی از گران ترین اشتباهات در ساخت چاه است. ریسمان پوششی که از سوراخ فرو میرود - چه در اثر فروریختن، ترکیدگی، ترک خوردگی ناشی از استرس سولفیدی یا خوردگی CO2 - میتواند به معنای کار کامل، تولید از دست رفته یا یک چاه متروک باشد. تصمیم انتخاب درجه خیلی قبل از سفارش لوله انجام می شود و باید بار اول درست باشد.
این راهنما فرآیند انتخاب مواد OCTG را کامل میکند: چگونه پارامترهای چاه خود را بخوانیم، کدام درجههای API 5CT در چه شرایطی اعمال میشود، زمانی که فولاد کربن استاندارد کافی نیست، و چگونه نوع اتصال را با طراحی چاه مطابقت دهیم. ZC Steel Pipe طیف کامل API 5CT - J55 تا P110، 13Cr و آلیاژهای مقاوم در برابر خوردگی - را با گواهی کارخانه و بازرسی شخص ثالث برای پروژههای جهانی ارائه میکند.
هر انتخاب درجه OCTG با پنج پارامتر چاه شروع می شود. اینها باید قبل از تعیین درجه، وزن یا اتصال تعریف شوند. آنها مستقل نیستند - خدمات ترش ملاحظات قدرت را نادیده می گیرد، و دما بر تاییدیه های درجه استاندارد نادیده می گیرد. از طریق آنها به ترتیب زیر کار کنید.
01
عمق و فشار
حداقل نیاز قدرت تسلیم را تنظیم می کند. محاسبات بارگذاری درایوها بر اساس API TR 5C3 یا ISO 10400، سقوط، ترکیدگی و کشش انجام می شود.
02
حضور H2S
محدودیت سخت. هر H2S بالاتر از آستانه NACE، P110، N80-Q، و تمام نمرات کنترل شده با سختی را بلافاصله حذف می کند.
03
فشار جزئی CO2
کمک هزینه خوردگی یا انتخاب CRA را هدایت می کند. بالاتر از ~ 7 psi (0.5 بار) CO2، فولاد کربن مهار شده حاشیه ای است و 13Cr به انتخاب اقتصادی تبدیل می شود.
04
دما (BHT)
بر تناسب درجه تأثیر می گذارد. 13Cr به ~150 درجه سانتیگراد محدود شده است. شرایط HPHT بالاتر از 150 درجه سانتیگراد / 10000 psi نیاز به درجه و صلاحیت اتصال ویژه دارد.
05
مسیر چاه
چاه های افقی و با دسترسی گسترده، بارهای خمشی و گشتاور بالایی را بر اتصالات تحمیل می کنند. رشته های API ناکافی هستند - اتصالات برتر مورد نیاز است.
نکته فیلد - توالی مهم است همیشه ابتدا H2S را ارزیابی کنید. مهندسان گاهی اوقات P110 را برای مزیت استحکام آن انتخاب می کنند و سپس سعی می کنند از بازدارنده های خوردگی به عنوان یک راه حل در شرایط ترش مرزی استفاده کنند. این تحت NACE MR0175 قابل قبول نیست. اگر چاه پتانسیل پیشرفت H2S را داشته باشد، درجه باید از همان ابتدا دارای شرایط ترش باشد. پس از سیمان شدن پوشش، مقاوم سازی گزینه ای نیست.
2. درجات پوشش و لوله API 5CT
API 5CT درجهها، خواص مکانیکی، الزامات عملیات حرارتی و پروتکلهای آزمایش را برای همه پوششها و لولههای OCTG تعریف میکند. این نمرات از فولادهای کمعمق کمهزینه تا گریدهای آلیاژی با استحکام بالا برای محیطهای عمیق و سخت را شامل میشود.
J55
بازده:
379–552 مگاپاسکال
کشش:
517 مگاپاسکال در دقیقه
عملیات حرارتی:
نرمال شده
کنترل سختی:
ندارد
فقط سرویس شیرین
K55
بازده:
379–552 مگاپاسکال
کشش:
655 مگاپاسکال در دقیقه
عملیات حرارتی:
نرمال شده
کنترل سختی:
ندارد
فقط سرویس شیرین
N80 نوع 1
بازده:
552-758 مگاپاسکال
کشش:
689 مگاپاسکال در دقیقه
عملیات حرارتی:
نرمال شده
کنترل سختی:
ندارد
فقط سرویس شیرین
N80Q
بازده:
552-758 مگاپاسکال
کشش:
689 مگاپاسکال در دقیقه
درمان حرارتی:
خاموش و معتدل
کنترل سختی:
ندارد
فقط سرویس شیرین
L80 نوع 1 ترش واجد شرایط
بازده:
552-655 مگاپاسکال
کشش:
655 مگاپاسکال در دقیقه
درمان حرارتی:
خاموش و معتدل
سختی:
حداکثر 23 HRC
خدمات
L80-13Cr
بازده:
552-655 مگاپاسکال
کشش:
655 مگاپاسکال در دقیقه
درمان حرارتی:
خاموش و معتدل
سختی:
حداکثر 23 HRC
CO2 / درجه CRA
T95 Sour واجد شرایط
بازده:
655-758 مگاپاسکال
کشش:
724 مگاپاسکال در دقیقه
درمان حرارتی:
خاموش و معتدل
سختی:
حداکثر 25.4 HRC
سرویس
P110
بازده:
758–965 مگاپاسکال
کشش:
862 مگاپاسکال در دقیقه
درمان حرارتی:
خاموش و معتدل
کنترل سختی:
ندارد
فقط سرویس شیرین
نقطه مهندسی بحرانی - P110 و H2S P110 در API 5CT سقف سختی ندارند. مقادیر سختی واقعی اغلب به 28-30 HRC در انتهای بالای محدوده تسلیم آن می رسد. NACE MR0175 حداکثر 22 HRC را برای فولاد کربنی در سرویس H2S الزامی می کند. P110 با ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) در فشارهای جزئی H2S بالای 0.05 psia شکست میخورد - این یک وضعیت مرزی نیست، یک حالت شکست فاجعهبار است. P110 به شدت برای چاه های شیرین است. بدون استثنا.
3. سرویس شیرین در مقابل ترش: حیاتی ترین تصمیم
تمایز بین سرویس شیرین و ترش مشخص می کند که کدام درجه ها مجاز هستند. نه با این که یک چاه 'بوی' H2S می دهد، بلکه با آستانه های دقیق در NACE MR0175 / ISO 15156 تعریف می شود..
تعریف سرویس SOUR - NACE MR0175 / ISO 15156 اگر فشار جزئی H2S در فاز گاز تولید شده از
0.05 PSIA (0.34 KPA) در هر نقطه از سیستم تجاوز کند، یک محیط چاه به عنوان ترش طبقه بندی می شود - و آب مایع موجود باشد. هر دو شرط باید با هم وجود داشته باشند. یک جریان گاز خشک با H2S بالاتر از این آستانه برای اهداف OCTG به عنوان ترش طبقه بندی نمی شود، اما اکثر محیط های چاه با قطع آب واجد شرایط هستند.
سلسله مراتب درجه خدمات ترش
درجه
حداکثر سختی
NACE تایید شده است؟
پنجره قدرت بازده
کاربرد معمولی
L80 نوع 1
23 HRC
بله - همه مناطق
باریک (552–655 مگاپاسکال)
پوشش و لوله ترش استاندارد، H2S متوسط
T95
25.4 HRC
بله - همه مناطق
655-758 مگاپاسکال
چاه های ترش عمیق که به استحکام بیشتری نسبت به L80 نیاز دارند
C110
30 HRC
بله - شرایط محدود
758-828 مگاپاسکال
HPHT ترش - H2S <0.2 psia، pH > 3.5
Q125
بدون محدودیت
خیر
862-1034 مگاپاسکال
فقط شیرین HPHT
P110
بدون محدودیت
خیر
758–965 مگاپاسکال
فقط شیرین - در هر H2S ممنوع است
N80
بدون محدودیت
خیر
552-758 مگاپاسکال
فقط شیرین
نکته تدارکات - پنجره بازده باریک L80 Yield Trap L80 (حداکثر 552-655 مگاپاسکال) فقط یک جزئیات مشخصات نیست - یک محدودیت تولید است که هزینه را افزایش می دهد. آسیاب ها باید گرمای بیش از 655 مگاپاسکال را حذف کنند تا انطباق خدمات ترش را حفظ کنند و در نتیجه هزینه تولید به طور قابل توجهی در مقایسه با N80 یا P110 افزایش یابد. هنگامی که یک تامین کننده L80 را به همان قیمت N80 پیشنهاد می کند، سوابق عملیات حرارتی و گواهی تست سختی را بخواهید. L80 ارزانتر اغلب N80 با MTR برچسبگذاری شده است.
CO2 در سیالات تولید شده با آب واکنش می دهد و اسید کربنیک تشکیل می دهد و از داخل به بیرون به فولاد کربنی حمله می کند. برخلاف H2S، خوردگی CO2 باعث شکستگی شکننده ناگهانی نمی شود - باعث نازک شدن تدریجی دیواره می شود که در نهایت منجر به ترکیدن یا نشت می شود. تصمیم انتخاب اساساً یک تصمیم اقتصادی است: آیا هزینه تزریق بازدارنده در طول عمر چاه کمتر از هزینه لوله 13Cr است؟
دستورالعملهای نرخ خوردگی CO2
CO2
معرض خطر فولاد کربنی با فشار جزئی
مواد توصیه شده در
< 7 psi (0.5 بار)
کم - مهار قابل دوام
فولاد کربن + بازدارنده خوردگی
7–30 psi (0.5–2 bar)
متوسط - مهار حاشیه ای
13Cr یا فولاد کربنی مهار شده (با نظارت)
> 30 psi (2 بار)
بالا - مهار غیر قابل اعتماد
13Cr یا Super 13Cr اجباری است
محدودیت های درجه 13Cr - جایی که کار نمی کند
13Cr (L80-13Cr) یک راه حل جهانی خوردگی نیست. محدودیت های زیست محیطی خاصی دارد که باید رعایت شوند:
محدودیت دما: ~150 درجه سانتیگراد (302 درجه فارنهایت). بالاتر از این، فیلم اکسید کروم غیرفعال ناپایدار می شود. Super 13Cr این را تا 180 درجه سانتیگراد افزایش می دهد.
حد کلرید: ~50000 ppm Cl-. محیط های با کلرید بالا فیلم غیرفعال را می شکنند و باعث ایجاد حفره می شوند. ضد زنگ دوبلکس (22Cr یا 25Cr) بالاتر از این آستانه مورد نیاز است.
حد H2S: فشار نسبی H2S <0.05 psia. 13Cr در غلظت های بالاتر H2S به SSC حساس است. برای تولید مشترک CO2 و H2S قابل توجه، Super 13Cr یا Duplex مورد نیاز است.
برای تحریک اسید مناسب نیست. 13Cr به اسید مصرف شده بسیار حساس است - فیلم غیرفعال توسط اسید هیدروکلریک از بین می رود. اسیدی شدن بدون بازدارنده های درجه بندی خاص باعث از دست دادن سریع توده می شود.
بینش مهندسی - 13Cr در مقابل فولاد کربن مهار شده: تصمیم اقتصادی نقطه سربه سر به عمر چاه و بازدارنده OPEX بستگی دارد. برای یک چاه تولید 20 ساله با فشار جزئی CO2 بالاتر از 15 psi، هزینه کل بازداری (شیمیایی، تجهیزات تزریق، نظارت، کار برای خرابی های خوردگی) معمولاً در عرض 4 تا 7 سال از حق بیمه لوله 13Cr فراتر می رود. برای چاه های کوتاه مدت یا چاه هایی با قطع آب کم (محدود کننده نرخ خوردگی)، فولاد کربن مهار شده اقتصادی است. همیشه قبل از پیش فرض هر یک از گزینه ها، یک مقایسه NPV 20 ساله اجرا کنید.
فشار بالا و دمای بالا (HPHT) معمولاً به عنوان فشار پایین چاله > 10000 psi (69 مگاپاسکال) و/یا دمای سوراخ پایین > 150 درجه سانتیگراد (302 درجه فارنهایت) تعریف می شود. این شرایط الزاماتی را تحمیل می کند که درجات و اتصالات استاندارد API نمی توانند به طور قابل اعتماد برآورده شوند.
ملاحظات درجه HPHT
Sweet HPHT: P110 درجه استاندارد با مقاومت بالا است. برای اعماق شدید، Q125 بازدهی بالاتری را ارائه می دهد (862-1034 مگاپاسکال) اما به اتصالات و جابجایی خاصی نیاز دارد - اساساً ذخیره شکل پذیری ندارد و بسیار حساس به بریدگی است.
HPHT ترش: C110 برای شرایط ترش محدود (H2S < 0.2 psia، pH > 3.5) واجد شرایط است. بالاتر از این محدودیت ها، گزینه های CRA مانند Super 13Cr، 22Cr Duplex یا آلیاژهای نیکل باید در نظر گرفته شوند.
اثرات دما بر درجه: استحکام تسلیم با افزایش دما کاهش مییابد - طراحی مکانیکی باید از مقادیر کاهشیافته در BHT استفاده کند، نه ویژگیهای دمای محیط. API TR 5C3 حاوی عوامل کاهش دما است.
نقطه مهندسی بحرانی - رشته های API استاندارد یکپارچگی اتصال HPHT (STC، LTC، BTC) ضد گاز نیستند و هیچ مهر و موم قابل اعتمادی بالاتر از فشار متوسط ندارند. در هر برنامه HPHT، اتصالات مهر و موم ممتاز فلز به فلز واجد شرایط ISO 13679 CAL IV الزامی است. یک شکست اتصال در یک چاه HPHT 15000 psi یک رویداد کنترل چاه است. هزینه اتصال حق بیمه در برابر هزینه مداخله ناچیز است.
6. انتخاب نوع اتصال
انتخاب درجه و انتخاب اتصال جدایی ناپذیر هستند. اگر اتصال نتواند فشار را تحمل کند یا بارهای تحمیلی را تحمل کند، قویترین لوله در درجه مناسب باز هم خراب میشود. API 5CT چهار رشته استاندارد API را تعریف می کند. ISO 13679 صلاحیت اتصال ممتاز را کنترل می کند.
اتصال
گاز محکم؟
مقاومت گشتاور
مناسب برای
نامناسب برای
STC (رشته گرد کوتاه)
خیر
کم
چاه های شیرین کم عمق، پوشش سطحی، آب
چاه گاز، HPHT، سرویس ترش، افقی
LTC (نخ دور بلند)
خیر
کم – متوسط
چاه های نفت شیرین با عمق متوسط
چاه های گاز، HPHT، چاه های منحرف شده
BTC (نخ پشتی)
خیر
بالا
چاه های شیرین عمیق، رشته های بار محوری بالا
چاههای گاز، HPHT - هنوز ضد گاز نیست
ممتاز (مهر فلز به فلز)
بله
بسیار بالا
گاز، HPHT، ترش، افقی، آب های عمیق، فراساحل
-
یادداشت میدانی - BTC ضد گاز نیست BTC (محفظه نخ پشتی) یک اتصال است که به طور گسترده درک نشده است. شکل رزوه نامتقارن آن مقاومت بار محوری بسیار خوبی به آن میدهد و برای رشتههای پوششی عمیق نسبت به STC/LTC بسیار برتر است - اما مهر و موم فلز به فلز ندارد. برای حفظ آب بندی به ترکیب رزوه ای متکی است که در طول زمان و تحت چرخه حرارتی تخریب می شود. برای هر چاه گاز یا هر رشته پوششی که در معرض مهاجرت گاز قرار دارد، BTC قابل قبول نیست. یک اتصال پریمیوم را مشخص کنید.
از ماتریس زیر به عنوان نقطه شروع استفاده کنید. انتخاب درجه نهایی همیشه باید در برابر محاسبات بار کامل چاه در API TR 5C3 / ISO 10400 و بررسی مهندسی خوردگی تأیید شود.
خوب نوع
H2S موجود است؟
CO₂ > 7 psi؟
عمق / فشار
توصیه شده درجه پوشش
لوله توصیه شده درجه
اتصال
شیرینی کم عمق خشکی
خیر
خیر
< 2000 متر / کم
J55 / K55
J55
STC یا LTC
شیرینی خشکی با عمق متوسط
خیر
خیر
2000-4000 متر / متوسط
N80 / L80
N80
بیت کوین
شیرینی عمیق در خشکی
خیر
خیر
> 4000 متر / ارتفاع
P110
P110
BTC یا Premium
سرویس ترش (H2S)
بله
هر
هر عمق
L80 نوع 1
L80 نوع 1
حق بیمه
ترش عمیق (مقاومت بالا مورد نیاز است)
بله
هر
> 4000 متر
T95
T95
حق بیمه
چاه گاز غنی از CO2 (شیرین)
خیر
بله
هر
L80 / P110
L80-13Cr
حق بیمه
HPHT شیرین
خیر
ممکن است
> 5000 متر / > 10000 psi
P110 / Q125
P110 / 13Cr
Premium CAL IV
فراساحل / آبهای عمیق
ممکن است
ممکن است
بالا
L80 یا P110
L80-13Cr یا T95
Premium CAL IV
افقی / شیل
به طور معمول خیر
به طور معمول خیر
متوسط-بالا
P110
P110
حق بیمه (گشتاور بحرانی)
بینش مهندسی - بیش از حد مشخص نکنید رایجترین خطای بیش از حد مشخصسازی، اجرای اتصالات ممتاز روی رشتههای پوشش شیرین کم عمق است که در آن STC یا LTC از نظر فنی کافی است. اتصالات پریمیوم 30 تا 80 درصد به هزینه اتصال در هر اتصال اضافه می کند. روی یک رشته پوششی با سطح 200 مفصلی در یک چاه شیرین عمودی ساده، آن ممتاز چیزی نمیخرد. اتصالات ممتاز را برای جاهایی که مهندسی به آنها نیاز دارد رزرو کنید: رشته های گاز، سرویس ترش، HPHT، چاه های منحرف شده، و هر رشته لوله در یک چاه گاز تولیدی.
8. سوالات متداول
چگونه درجه OCTG مناسب را انتخاب کنم؟
با پنج پارامتر شروع کنید: عمق و فشار چاه (حداقل قدرت تسلیم را تنظیم می کند)، وجود H2S (محدودیت خدمات ترش سخت)، فشار جزئی CO2 (انتخاب CRA را هدایت می کند)، دمای ته چاه (محدودیت درجه و گزینه های اتصال) و مسیر چاه (چاه های افقی به اتصالات برتر نیاز دارند). به ترتیب از طریق این موارد کار کنید - خدمات ترش قبل از هر ملاحظه دیگری، نمرات را حذف می کند.
تفاوت بین J55، N80، L80 و P110 چیست؟
J55 (بازده 379 مگاپاسکال در دقیقه) برای چاه های شیرین کم عمق و کم فشار است. N80 (552 مگاپاسکال) یک درجه متوسط همه منظوره برای سرویس شیرینی با عمق متوسط است. L80 (552 مگاپاسکال، سختی کنترل شده تا حداکثر 23 HRC) درجه سرویس ترش سطح اولیه است که برای محیط های H2S تأیید شده است. P110 (758 مگاپاسکال) بالاترین استحکام را برای چاه های عمیق شیرین فراهم می کند اما در هر محیط H2S اکیدا ممنوع است. همچنین ببینید: J55 در مقابل K55 → | N80 در مقابل L80 →
آیا می توان از پوشش P110 در سرویس ترش استفاده کرد؟
نه - تحت هر شرایطی. P110 فاقد سقف سختی و فاقد صلاحیت NACE MR0175 است. با ترک استرس سولفیدی در فشارهای جزئی H2S بالای 0.05 psia شکست می خورد. از L80 Type 1 برای سرویس استاندارد ترش، T95 برای چاه های ترش عمیق که نیاز به استحکام بالاتری دارند، یا C110 برای شرایط بسیار خاص HPHT ترش ترش با فشار بالا استفاده کنید. برای تجزیه و تحلیل کامل فنی: P110 در مقابل L80 در مقابل T95 →
چه زمانی باید از لوله 13Cr استفاده کنم؟
لوله L80-13Cr زمانی که فشار جزئی CO2 از حدود 7 psi (0.5 بار) تجاوز کند و H2S زیر آستانه NACE باشد، انتخاب صحیحی است. این مقاومت عالی در برابر خوردگی CO2 بدون هزینه آلیاژهای عجیب و غریب بیشتر ایجاد می کند. حدوداً به دمای ته چاله 150 درجه سانتیگراد و غلظت کلرید زیر 50000 ppm محدود می شود. برای دماهای بالاتر یا محیط های کلرید، Super 13Cr یا 22Cr Duplex مورد نیاز است.
چه نوع اتصالی را باید مشخص کنم؟
برای پوشش شیرین کم عمق: STC یا LTC کافی است. برای پوشش شیرین متوسط تا عمیق با بارهای محوری بالا: BTC. برای هر چاه گاز، کاربرد HPHT، رشته خدمات ترش یا چاه افقی: اتصالات مهر و موم فلز به فلز واجد شرایط ISO 13679 الزامی است. BTC ضد گاز نیست و برای رشته های گاز صرف نظر از عمق قابل قبول نیست.
تفاوت بین پوشش و لوله در OCTG چیست؟
پوشش لوله با قطر بزرگ به طور دائم در چاه سیمان می شود تا پشتیبانی ساختاری، ایزوله سازی منطقه و یکپارچگی چاه را فراهم کند. لوله، لوله ای با قطر کمتر است که در داخل محفظه برای انتقال سیالات تولیدی به سطح اجرا می شود - سیمانی نیست و می توان آن را بازیابی و جایگزین کرد. هر دو توسط API 5CT کنترل میشوند، اما محدودههای OD، الزامات درجه و طرحهای اتصال بهینهسازی شده برای عملکردهای مربوطه دارند.
منبع OCTG از ZC Steel Pipe
ZC Steel Pipe (شرکت فولاد Zhencheng، آموزشی ویبولیتین) طیف کامل API 5CT OCTG را تولید و صادر می کند - پوشش و لوله در J55، K55، N80، L80، L80-13Cr، T95، و P110، با گزینه های اتصال ممتاز شامل سری اتصالات گازی ثبت اختراع ما. با بیش از 30 سال تجربه تولید و پروژه های تکمیل شده در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی، ما گواهینامه کامل آسیاب، پشتیبانی بازرسی شخص ثالث و مشاوره فنی برای انتخاب درجه در چاه های پیچیده ارائه می دهیم.
