Il tubo di rivestimento in acciaio è la spina dorsale strutturale di ogni pozzo di petrolio e gas. Eseguito in serie successive dalla superficie alla profondità target, riveste il pozzo trivellato, isola le formazioni geologiche, controlla le pressioni del fondo pozzo e fornisce il condotto sigillato necessario per una produzione sicura. Senza di essa, l’integrità del pozzo – e l’intero programma di completamento – è impossibile.
Questo riferimento tecnico copre l'intero Specifiche del tubo rivestimento API 5CT : classificazioni di grado e proprietà meccaniche, dimensioni del diametro esterno e intervalli di spessore della parete, peso per piede, opzioni di connessione standard e premium e criteri di selezione che determinano quale grado è appropriato per un dato ambiente di pozzo. ZC Steel Pipe produce rivestimenti API 5CT nei gradi N80, L80, P110, C110 e Q125, con brevetti indipendenti in connessioni premium ed esperienza di esportazione in Medio Oriente, Africa e Sud America.
CONTENUTO
Cos'è il tubo di rivestimento in acciaio?
Architettura delle stringhe dell'involucro
Specifiche del grado API 5CT
Dimensioni DE standard e spessori delle pareti
Peso della custodia per piede
Tipi di connessione
Custodia in lega di cromo per ambienti corrosivi
Guida alla selezione del grado
Domande frequenti
1. Cos'è il tubo con rivestimento in acciaio?
Il tubo con rivestimento in acciaio è un tubo in acciaio di grande diametro, senza saldatura a parete pesante o ERW, cementato in posizione all'interno di un pozzo perforato. Dopo che ciascuna sezione di un pozzo è stata perforata, una corda di rivestimento viene abbassata sul fondo di quella sezione e il cemento viene pompato lungo l'anello tra il diametro esterno del rivestimento e la parete della formazione. Il cemento fa presa creando una tenuta idraulica, fissando permanentemente l'involucro in posizione e isolando le formazioni retrostanti.
API 5CT — SPECIFICHE PER INVOLUCRO E TUBI La specifica API 5CT è lo standard applicabile per involucri e tubi utilizzati nella costruzione di pozzi di petrolio e gas. Copre i gradi dei materiali, la composizione chimica, le proprietà meccaniche (resistenza allo snervamento, resistenza alla trazione, limiti di durezza), tolleranze dimensionali, specifiche della forma della filettatura e requisiti di prova. API 5CT è la linea di base riconosciuta a livello internazionale per l'approvvigionamento di involucri ed è richiesta dalla maggior parte degli organismi di regolamentazione nazionali e degli standard aziendali operativi.
L'involucro svolge quattro funzioni ingegneristiche primarie: supporto del pozzo (prevenendo il collasso di formazioni instabili), isolamento zonale (sigillando le falde acquifere di acqua dolce, le zone a circolazione persa e le formazioni non produttive dell'intervallo produttivo), contenimento della pressione (fornendo il recipiente a pressione attraverso il quale i fluidi di produzione vengono portati in superficie) e supporto di completamento (che funge da ancoraggio per pistole di perforazione, packer, supporti per tubi e attrezzature per la testa pozzo). Scopri la gamma di ZC giunti dell'involucro.
2. Architettura delle stringhe dell'involucro
Un tipico pozzo utilizza più stringhe di involucro, ciascuna cementata all'interno della precedente, creando una struttura telescopica dalla superficie alla profondità totale. Ogni corda è progettata per le specifiche condizioni di pressione, formazione e carico incontrate in quell'intervallo di profondità.
Custodia del conduttore
Diametro esterno tipico:
18-5/8 – 20 pollici
Profondità:
50–300 piedi
Scopo:
supporto del foro superficiale, restituisce il fluido di perforazione
Grado tipico:
K55, J55
Involucro di superficie
Diametro esterno tipico:
13-3/8 – 16 pollici
Profondità:
500–4.000 piedi
Scopo:
protezione dell'acqua dolce, supporto BOP
Grado tipico:
K55, J55, N80
Involucro intermedio
Diametro esterno tipico:
9-5/8 – 10-3/4 pollici
Profondità:
3.000–12.000 piedi
Scopo:
Isolamento della sovrapressione, controllo della perdita di circolazione
Grado tipico:
N80, L80, P110
Involucro di produzione
Diametro esterno tipico:
4-1/2 – 7 pollici
Profondità:
TD (profondità totale)
Scopo:
Condotto di completamento, isolamento del serbatoio
Grado tipico:
L80, P110, Q125, C110
Nota sul campo – Progettazione del programma del rivestimento Il programma del rivestimento viene impostato durante la pianificazione del pozzo in base alla pressione dei pori e al profilo del gradiente di frattura del pozzo. Il numero di stringhe di involucro richieste è determinato dal numero di barriere di pressione necessarie, in genere una stringa per transizione di formazione principale. I pozzi profondi ad alta pressione nel Golfo del Messico o nel Medio Oriente possono richiedere cinque o sei stringhe; un semplice pozzo poco profondo in Africa può averne bisogno solo di due o tre. Ciò influisce direttamente sul tonnellaggio del rivestimento richiesto e dovrebbe essere stabilito chiaramente in qualsiasi discussione sull'approvvigionamento prima di dimensionare il diametro esterno e il grado del tubo.
3. Specifiche del grado API 5CT
API 5CT organizza i gradi di rivestimento in quattro livelli di specifiche di prodotto (PSL-1 e PSL-2) e definisce i requisiti meccanici e chimici per ciascun grado. I gradi più rilevanti per gli involucri intermedi e di produzione - le applicazioni in cui la selezione del grado è tecnicamente critica - sono descritti in dettaglio di seguito. Vedi anche le nostre guide dedicate su Involucro API 5CT N80 e Tubo rivestimento T95.
| Grado |
minimo Resa (psi) |
max. Resa (psi) |
min. Trazione (psi) |
max. Durezza (HRC) |
Sour Service |
PSL |
| N80 Tipo 1 |
80.000 |
110.000 |
100.000 |
— |
NO |
1 e 2 |
| N80Q |
80.000 |
110.000 |
100.000 |
— |
NO |
1 e 2 |
| L80 |
80.000 |
95.000 |
95.000 |
23 |
Sì (SSC) |
1 e 2 |
| L80-9Cr |
80.000 |
95.000 |
95.000 |
23 |
Sì + CO₂ |
1 e 2 |
| L80-13Cr |
80.000 |
95.000 |
95.000 |
23 |
H₂S limitato |
1 e 2 |
| C90 |
90.000 |
105.000 |
100.000 |
25.4 |
Sì (SSC) |
1 e 2 |
| C95 |
95.000 |
110.000 |
105.000 |
— |
NO |
1 solo |
| T95 |
95.000 |
110.000 |
105.000 |
25.4 |
Sì (SSC) |
1 e 2 |
| P110 |
110.000 |
140.000 |
125.000 |
— |
NO |
1 e 2 |
| C110 |
110.000 |
130.000 |
120.000 |
30 |
Sì (SSC) |
1 e 2 |
| Q125 |
125.000 |
150.000 |
135.000 |
— |
NO |
1 solo |
Punto critico di progettazione: P110 non è qualificato per acidità P110 è il grado di involucro di produzione più utilizzato a livello globale, ma non comporta limiti di durezza e non è qualificato per servizio acido (esposizione a H₂S) secondo NACE MR0175 / ISO 15156. Nei pozzi in cui i fluidi prodotti contengono H₂S, P110 presenta un rischio di cracking da stress da solfuro (SSC). Le alternative corrette per il servizio acido al livello di resa di 110 ksi sono C110 (durezza controllata) o Q125 non consigliata neanche per il servizio acido. Confermare la pressione parziale di H₂S con l'ingegnere del giacimento prima di selezionare P110 per qualsiasi pozzo contenente zone acide.
4. Dimensioni esterne standard e spessori delle pareti
L'involucro API 5CT copre un'ampia gamma di diametro esterno da 4-1/2 pollici a 20 pollici. Ciascun diametro esterno è disponibile in diversi spessori di parete, producendo diverse classi di peso nominale. La scelta dello spessore della parete è determinata dalla resistenza al collasso (pressione esterna durante la cementazione), dalla resistenza allo scoppio (pressione interna dei fluidi del pozzo) e dal carico di trazione (il peso della corda sotto il pendino).
| Diametro esterno nominale (pollici) |
Tolleranza diametro esterno |
Intervallo spessore parete (pollici) |
Utilizzo tipico della corda |
Riferimento diametro deriva |
| 4-1/2 |
±0,75% |
0,205 – 0,337 |
Produzione |
3,965 – 3,813 pollici (varia in base al peso) |
| 5 |
±0,75% |
0,220 – 0,362 |
Produzione |
4.560 – 4.276 pollici |
| 5-1/2 |
±0,75% |
0,244 – 0,415 |
Produzione/Intermedio |
5,012 – 4,670 pollici |
| 7 |
±0,75% |
0,272 – 0,540 |
Produzione/Intermedio |
6,456 – 5,920 pollici |
| 7-5/8 |
±0,75% |
0,300 – 0,595 |
Intermedio |
7,025 – 6,435 pollici |
| 8-5/8 |
±0,75% |
0,304 – 0,595 |
Intermedio |
8,017 – 7,435 pollici |
| 9-5/8 |
±0,75% |
0,312 – 0,608 |
Intermedio/Superficie |
9,001 – 8,409 pollici |
| 10-3/4 |
±0,75% |
0,350 – 0,797 |
Intermedio/Superficie |
10.050 – 9.156 pollici |
| 13-3/8 |
±0,75% |
0,380 – 0,514 |
Superficie |
12,615 – 12,347 pollici |
| 16 |
±0,75% |
0,438 – 0,656 |
Superficie/Conduttore |
15,124 – 14,688 pollici |
| 18-5/8 |
±0,75% |
0.500 |
Conduttore |
17,625 pollici |
| 20 |
±0,75% |
0,500 – 0,635 |
Conduttore |
19.000 pollici |
5. Peso dell'involucro per piede
Il peso della carcassa è espresso in libbre per piede (lb/ft) ed è un parametro di specifica primario: appare nella designazione della carcassa insieme al diametro esterno e al grado (ad esempio, '5-1/2 pollici, 20 lb/ft, P110'). Il peso per piede determina i valori di collasso e scoppio, il diametro di deriva disponibile e il peso totale della corda (fondamentale per i calcoli del carico della testa pozzo e dei pendini).
| Diametro esterno nominale (pollici) |
Peso nominale (libbre/piedi) |
Spessore parete (pollici) |
DI (pollici) |
Diametro deriva (pollici) |
| 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 |
Approfondimento ingegneristico: selezione del peso e valutazione del collasso Un rivestimento per pareti più pesante ha una maggiore resistenza al collasso ma riduce il diametro di deriva (il diametro interno minimo che un utensile deve attraversare). Nella produzione di involucri, la selezione di una classe di peso troppo pesante può limitare gli strumenti di completamento successivi, in particolare nei pozzi che utilizzano apparecchiature di completamento di grande diametro o dove è previsto il futuro ricompletamento con un tappo a ponte. Il diametro della deriva deve essere confrontato con l'utensile più grande che si prevede possa passare attraverso quella corda prima di definire lo spessore della parete.
6. Tipi di connessione
La connessione filettata è l'anello più debole di qualsiasi corda di involucro sotto tensione. La selezione della connessione influisce sulla tenuta al gas, sulla capacità di coppia, sulla durata a fatica e sulla velocità di funzionamento. Nell'uso commerciale esistono tre livelli di connessioni dell'involucro.
Connessioni API standard
| Connessione |
Abbreviazione |
Forma della filettatura |
Meccanismo di tenuta |
Uso tipico |
A tenuta di gas? |
| Custodia con filettatura tonda corta |
STC |
Rotondo (rastremato) |
Composto del filo + droga |
Custodia superficiale/conduttore |
NO |
| Involucro con filettatura tonda lunga |
LTC |
Rotondo (rastremato) |
Composto del filo + droga |
Involucro superficiale/intermedio |
NO |
| Involucro del filo di contrafforte |
Bitcoin |
Contrafforte (spalla quadrata) |
Composto di filo |
Involucro intermedio/di produzione |
Solo a tenuta di liquidi |
Connessioni premium
Le connessioni Premium sono design proprietari non API che offrono prestazioni superiori rispetto alle filettature API standard in uno o più tra: tenuta ai gas, capacità di coppia, resistenza alla fatica e affidabilità di assemblaggio. Utilizzano guarnizioni metallo-metallo (eliminando la dipendenza dal composto della filettatura) e in genere una spalla di torsione di compensazione positiva. Le applicazioni comuni includono pozzi di gas, completamenti HPHT, pozzi deviati ed estesi e qualsiasi completamento in cui la migrazione del gas attraverso la connessione è inaccettabile.
Nota sul campo - Connessioni ZC Premium ZC Steel Pipe detiene brevetti indipendenti in
connessioni di tubi e involucri di alta qualità . Il nostro design esclusivo della connessione premium fornisce una tenuta metallo-metallo con una spalla di torsione, soddisfacendo i requisiti di tenuta ai gas per i completamenti con gas ad alta pressione senza fare affidamento sul composto della filettatura. Per gli acquirenti che acquistano connessioni premium con la produzione cinese, i design brevettati di ZC offrono un'alternativa alle connessioni premium concesse in licenza da terze parti come VAM TOP o TenarisHydril Blue. Contattaci con le specifiche relative alle prestazioni della connessione per un confronto tecnico.
7. Involucro in lega di cromo per ambienti corrosivi
Laddove i fluidi del pozzo contengono concentrazioni significative di anidride carbonica (CO₂) o idrogeno solforato (H₂S), i gradi standard degli involucri in acciaio al carbonio si corrodono rapidamente. I gradi dell'involucro in lega di cromo nell'ambito del framework API 5CT forniscono una maggiore resistenza alla corrosione attraverso l'aggiunta di cromo alla chimica dell'acciaio di base.
| Grado |
Contenuto Cr |
Resistenza CO₂ |
Resistenza H₂S |
Applicazione tipica |
| L80 |
<1% Cr |
Limitato |
Qualificato SSC |
Servizio acido standard; pozzetti di CO₂ dolce non consigliati |
| L80-9Cr |
~9%Cr |
Bene |
Qualificato SSC |
Ambienti aggressivi per la CO₂ con H₂S moderato |
| L80-13Cr |
~13%Cr |
Eccellente |
Limitato (<0,1 psi H₂S pp) |
Pozzetti dolci ad alto contenuto di CO₂; involucro di produzione geotermica |
| Super 13Cr (non API) |
~13% Cr + Mo/Ni |
Eccellente |
Tolleranza moderata all'H₂S |
Pozzi ad alto contenuto di CO₂ con basso H₂S; produzione di condensa |
Punto critico di progettazione: limiti di pressione parziale di 13Cr e H₂S L80-13Cr ha un'eccellente resistenza alla CO₂ ma è suscettibile alla tensocorrosione al di sopra di pressioni parziali di H₂S relativamente basse, in genere superiori a 0,05–0,1 psi di pressione parziale di H₂S a seconda del contenuto di cloruro e della temperatura. Nei pozzi con H₂S coprodotto anche a basse concentrazioni, è necessaria un'analisi completa dell'ingegneria della corrosione (secondo ISO 15156 Parte 3) prima di specificare 13Cr. Specificare l'involucro 13Cr in un ambiente acido senza questa analisi è una modalità di fallimento documentata.
8. Guida alla selezione del grado
La seguente matrice riassume la selezione della qualità in base ai criteri tecnici primari per le applicazioni di produzione e di rivestimento intermedio. La selezione del conduttore e dell'involucro superficiale segue un'analisi strutturale più semplice e non è inclusa qui.
| Fattore di selezione |
N80 |
L80 |
C95 / T95 |
P110 |
C110 |
Q125 |
| Servizio dolce (<8.000 piedi) |
Preferito |
Accettabile |
Specifiche eccessive |
Specifiche eccessive |
Specifiche eccessive |
Specifiche eccessive |
| Servizio dolce (profondo) |
Marginale |
Marginale |
Accettabile |
Preferito |
Preferito |
Ultra profondo |
| Servizio acido (H₂S presente) |
Non qualificato |
Preferito |
Accettabile |
Non qualificato |
Preferito |
Non qualificato |
| Ambiente aggressivo per la CO₂ |
Non raccomandato |
Con inibitore |
Con inibitore |
Con inibitore |
Con inibitore |
Non raccomandato |
| Pozzi HPHT |
Insufficiente |
Insufficiente |
Marginale |
Accettabile |
Accettabile |
Preferito |
| È richiesta la tenuta al gas |
Connessione premium |
Connessione premium |
Connessione premium |
Connessione premium |
Connessione premium |
Connessione premium |
| Sensibilità ai costi |
Il più basso |
Basso |
Moderare |
Moderare |
Più alto |
Più alto |
9. Domande frequenti
A cosa serve il tubo di rivestimento in acciaio?
I tubi con rivestimento in acciaio rivestono il pozzo perforato nei pozzi di petrolio e gas. Dopo che ciascuna sezione è stata perforata, una corda di rivestimento viene abbassata sul fondo di quella sezione e cementata in posizione. Previene il collasso del pozzo, isola le zone di acqua dolce dagli idrocarburi, controlla le pressioni di formazione e fornisce un condotto strutturale per le tubazioni di produzione e le apparecchiature di completamento che seguono. Ciascun pozzo utilizza più stringhe di involucro di diametro decrescente dalla superficie alla profondità totale.
Quali sono i principali gradi di carcassa API 5CT?
I principali gradi API 5CT per involucri intermedi e di produzione sono N80 (Tipi 1 e Q), L80 (varianti standard e cromate), C90, T95, P110, C110 e Q125. Per l'involucro superficiale e il conduttore, vengono comunemente utilizzati K55 e J55. La scelta del grado dipende dalla profondità del pozzo, dai requisiti di pressione di collasso e scoppio, dal carico di trazione e dalla presenza o meno di condizioni di servizio acido (H₂S).
Qual è la differenza tra il case L80 e N80?
Sia L80 che N80 hanno un carico di snervamento minimo di 80.000 psi, ma differiscono in modo importante nel controllo della durezza e nella qualificazione del servizio acido. L80 ha un limite massimo di durezza di 23 HRC ed è qualificato per il servizio acido ai sensi della norma NACE MR0175/ISO 15156. N80 non ha limitazioni di durezza e non è consigliato in presenza di H₂S. L80 è disponibile anche nelle varianti in lega di cromo (L80-9Cr, L80-13Cr) per ambienti corrosivi di CO₂. Per il servizio dolce, N80 è in genere la scelta più economica; per il servizio acido, L80 è la selezione predefinita al livello di rendimento di 80 ksi.
Quali dimensioni del diametro esterno sono disponibili per i tubi con rivestimento in acciaio?
L'involucro API 5CT è disponibile con diametro esterno da 4-1/2 pollici a 20 pollici. L'involucro di produzione è tipicamente da 4-1/2, 5, 5-1/2 o 7 pollici. La carcassa intermedia va da 7-5/8 a 10-3/4 pollici. L'involucro superficiale è generalmente di 13-3/8 o 16 pollici, mentre l'involucro del conduttore è di 18-5/8 o 20 pollici. Le opzioni di spessore della parete all'interno di ciascun diametro esterno producono classi di peso diverse, ciascuna con valutazioni distinte di collasso, scoppio e trazione.
Quali tipi di connessione vengono utilizzati sui tubi con rivestimento in acciaio?
Le connessioni API standard includono filettatura tonda corta (STC), filettatura tonda lunga (LTC) e filettatura contrafforte (BTC). Sono adatti per il servizio con liquidi ma non sono a tenuta di gas. Per i pozzi di gas e le applicazioni HPHT, sono necessarie connessioni di alta qualità con guarnizioni metallo-metallo. Le connessioni premium, compresi i design brevettati di ZC, garantiscono la completa tenuta al gas attraverso una tenuta metallica anziché fare affidamento sul composto della filettatura e offrono una maggiore capacità di coppia per applicazioni direzionali.
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ZC Steel Pipe produce tubi con rivestimento in acciaio API 5CT nei gradi N80, L80, L80-13Cr, P110, C110 e Q125 nell'intera gamma di diametro esterno. Deteniamo brevetti indipendenti su connessioni premium e forniamo rivestimenti a progetti di petrolio e gas in Medio Oriente, Africa e Sud America.
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