Jakie są gatunki rur OCTG?

OCTG — Oil Country Tubular Goods — obejmuje rury osłonowe, rury i rury wiertnicze, które składają się na każdy odwiert naftowy i gazowy. Każda jego stopa jest wyprodukowana zgodnie z normą API 5CT, obowiązującą specyfikacją Amerykańskiego Instytutu Naftowego. Gatunek określa granicę plastyczności, obróbkę cieplną, granice twardości i, co najważniejsze, czy rurę można stosować tam, gdzie występuje siarkowodór (H₂S).

ZC Steel Pipe produkuje i eksportuje rury OCTG w pełnym zakresie gatunków API 5CT – H40 do Q125 – zarówno w formie bezszwowej, jak i ERW do zastosowań w osłonach i rurkach. Ten przewodnik stanowi robocze źródło informacji dla inżynierów i kierowników ds. zakupów: co zapewnia każdy gatunek, gdzie jest to określone i jak dokonać wyboru między nimi.

1. API 5CT: Norma regulująca stopnie OCTG

API 5CT dzieli klasy na cztery poziomy specyfikacji produktu (PSL1 i PSL2), przy czym PSL2 dodaje bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące składu chemicznego, spójności właściwości mechanicznych i NDE. Większość specyfikacji projektów dotyczących odwiertów krytycznych – HPHT, studni kwaśnych, wód głębinowych – wymaga PSL2. W przypadku rutynowej budowy studni PSL1 jest standardem.

Każde oznaczenie gatunku oznacza minimalną granicę plastyczności gatunku w tysiącach psi. P110 oznacza minimalną wydajność 110 000 psi (758 MPa); L80 oznacza minimalną wydajność wynoszącą 80 000 psi (552 MPa). Przedrostek litery ma dodatkowe znaczenie – ograniczony zakres plastyczności, rodzaj obróbki cieplnej lub kategoria odporności na korozję – wyjaśnione w poniższej sekcji dotyczącej poszczególnych gatunków.

2. Wypełnij tabelę referencyjną ocen

Poniższa tabela obejmuje wszystkie standardowe gatunki API 5CT. Wartości plastyczności i rozciągania podano w MPa (poniżej podano odpowiedniki psi). Ograniczenia twardości dotyczą korpusu rury. Gatunki oznaczone ✓ pod „Kwaśny” są zatwierdzone do stosowania w środowisku H₂S zgodnie z NACE MR0175/ISO 15156.

S = Bez szwu; W = spawane (ERW). Minimalna granica plastyczności/rozciągania według najnowszego wydania API 5CT. Limity twardości podano dla korpusu rury – limity twardości złącza są różne. „Bez limitu” dla kolumny kwaśnej oznacza, że ​​gatunek nie jest zatwierdzony do stosowania w środowiskach H₂S powyżej 0,05 psia.

3. Podział na klasy

H40 — Płytka obudowa powierzchniowa o niskim ciśnieniu

H40 to gatunek API 5CT o najniższej wytrzymałości, z minimalną wydajnością wynoszącą zaledwie 276 MPa (40 000 psi). Nie jest wymagana żadna specjalna obróbka cieplna. Stosowany jest głównie do obudowy powierzchniowej ciągów w płytkich, niskociśnieniowych studniach lądowych — rur przewodzących w miękkich formacjach, obudowy powierzchniowej, gdzie wymagania regulacyjne określają głębokość, a nie ciśnienie. H40 rzadko pojawia się w specyfikacjach zamówień dotyczących czegokolwiek poza ciągami powierzchniowymi; jego przewaga kosztowa nad J55 jest marginalna na większości rynków.

J55 i K55 — najważniejsze narzędzia do odwiertów płytkich i średnich

J55 i K55 mają tę samą minimalną granicę plastyczności (379 MPa / 55 000 psi), ale różnią się minimalną wytrzymałością na rozciąganie: J55 wymaga 517 MPa (75 000 psi), a K55 wymaga 655 MPa (95 000 psi). Żaden z nich nie wymaga obróbki cieplnej. J55 to gatunek najczęściej stosowany na świecie do obudowy powierzchniowej i pośredniej w studniach lądowych przy umiarkowanej głębokości i ciśnieniu. K55 jest przeznaczony do sprzęgieł i zastosowań, w których wymagana jest większa wytrzymałość na rozciąganie bez konieczności przechodzenia na N80. Żaden gatunek nie ma oceny kwaśnej.

N80 — obudowa o dużej objętości i średniej głębokości

N80 to najszerzej produkowany gatunek API 5CT o wysokiej wytrzymałości, z minimalną wydajnością 552 MPa (80 000 psi). Występuje w dwóch podtypach — N80 typ 1 (N80-1) i N80Q — które mają te same wymagania dotyczące właściwości mechanicznych, ale różnią się obróbką cieplną:

• N80-1:  Normalizowany lub wykończony na gorąco. Nie wymaga hartowania i temperowania. Bardziej ekonomiczne, powszechnie dostępne. Stosowany w większości obudów N80 w rutynowych projektach studni.

• N80Q:  Ulepszony i odpuszczony. Bardziej spójna mikrostruktura, lepszy rozkład wytrzymałości, ściślejsza kontrola twardości. Stosowany tam, gdzie liczy się jednorodność lub gdy średnio kwaśne warunki wymagają kontrolowanej twardości.

N80 nie jest kwaśny. Szeroki zakres plastyczności (552–758 MPa / 80 000–110 000 psi) oznacza, że ​​twardość nie jest kontrolowana, co czyni go podatnym na pękanie naprężeniowe siarczkowe w środowiskach H₂S. Pełny przewodnik po specyfikacji N80 →

L80 — klasa standardowa Sour Service

L80 to najważniejszy gatunek w rodzinie OCTG, który należy zrozumieć. Ma taką samą wydajność minimalną jak N80 (552 MPa / 80 000 psi), ale z ograniczoną wydajnością maksymalną (655 MPa / 95 000 psi) i obowiązkowym pułapem twardości wynoszącym 23 HRC (241 HBW). Hartowanie i odpuszczanie jest obowiązkowe. Te kontrole kwalifikują L80 do kwaśnego smaku zgodnie z NACE MR0175/ISO 15156 — ograniczone limity wytrzymałości i twardości zmniejszają podatność na pękanie naprężeniowe siarczkowe.

L80 występuje w trzech wariantach metalurgicznych:

• L80 Typ 1:  Stal węglowo-manganowa. Standardowy gatunek osłonki kwaśnej do środowisk ze słodką do umiarkowanej zawartością H₂S. Bezszwowe i spawane.

• L80 9Cr:  9% stal chromowa. Zwiększona odporność na korozję CO₂ w porównaniu z typem 1. Tylko bez szwu. Stosowany w środowiskach bogatych w CO₂, gdzie typ 1 mógłby nadmiernie korodować, ale pełny 13Cr nie jest jeszcze wymagany.

• L80 13Cr:  stal nierdzewna zawierająca 13% chromu. Doskonała odporność na CO₂ i łagodny H₂S. Tylko bez szwu. Domyślny gatunek rur dla wielu odwiertów naftowych wytwarzających CO₂. Droższe i wymagają specjalnej procedury spawania w celu wykonania połączenia. Przewodnik metalurgiczny L80-13Cr →

N80 vs L80 — pełne porównanie ocen →

C90 — Usługa kwaśna pomiędzy L80 a T95

C90 wypełnia lukę pomiędzy L80 i T95 z zakresem plastyczności 621–724 MPa (90 000–105 000 psi) i granicą twardości 25,4 HRC. Jest to tylko płynne, obowiązkowe pytania i odpowiedzi i kwaśna ocena. C90 jest rzadziej dostępny w magazynie niż L80 i T95 i jest zwykle stosowany w przypadku konkretnych projektów odwiertów, w których granica plastyczności L80 jest niewystarczająca, ale nie jest wymagana pełna wytrzymałość T95.

T95 — Kwaśna obsługa o dużej mocy

T95 to gatunek API 5CT o najwyższej wytrzymałości, charakteryzujący się kwasowością (Q125 nie jest kwasoodporny), z zakresem plastyczności 655–758 MPa (95 000–110 000 psi) i granicą twardości wynoszącą 25,4 HRC. Jest to rozwiązanie bezproblemowe, obowiązkowe pytania i odpowiedzi oraz standardowa ścieżka modernizacji z L80 dla odwiertów, w których występuje H₂S, ale ciśnienie projektowe przekracza to, co może obsłużyć L80. T95 ma znaczną wyższą cenę w porównaniu z L80 i wymaga testów SSC i HIC w celu kwalifikacji do kwaśnej obsługi. Macierz decyzji o usługach kwaśnych L80 vs N80Q vs T95 →

P110 — Wysoka wytrzymałość do studni głębinowych

P110 to standardowy gatunek o wysokiej wytrzymałości do głębokich odwiertów wysokociśnieniowych z minimalną wydajnością 758 MPa (110 000 psi). Jest to obowiązkowy zestaw pytań i odpowiedzi, dostępny w formie bezszwowej i spawanej. P110 nie jest kwaśny – jego szeroki zakres twardości sprawia, że ​​jest podatny na SSC w środowiskach H₂S. Jest to gatunek wybierany do obudowy pośredniej i produkcyjnej w głębokich studniach, gdzie obliczenia zapadnięcia i rozerwania w ramach N80/L80 nie mogą spełnić czynników projektowych, pod warunkiem, że ciśnienie cząstkowe H₂S pozostaje poniżej 0,05 psia.

Pełny przegląd ograniczeń ekonomicznych i operacyjnych P110: Rura osłonowa API 5CT P110 — dane techniczne i przewodnik zastosowań →

Q125 — HPHT, maksymalna wytrzymałość

Q125 to gatunek API 5CT o najwyższej wytrzymałości i minimalnej granicy plastyczności 862 MPa (125 000 psi). Jest to tylko płynne, obowiązkowe pytania i odpowiedzi, a nie kwaśne. Q125 jest przeznaczony prawie wyłącznie do odwiertów o bardzo głębokim i bardzo wysokim ciśnieniu (HPHT), gdzie P110 nie może spełnić wymagań projektowych związanych z zapadnięciem się lub pęknięciem. Wymaga bardziej rygorystycznej kontroli chemicznej niż inne gatunki, a spawanie lub obróbka cieplna połączeń Q125 wymaga kwalifikowanych procedur. Q125 nie jest towarem magazynowanym — jest produkowany na zamówienie z dłuższym czasem realizacji niż gatunki standardowe.

4. Stopnie kwaśności i limity H₂S

5. Przewodnik dotyczący decyzji dotyczących wyboru klasy

Użyj tego schematu decyzyjnego, aby zawęzić właściwy gatunek API 5CT dla danej osłony lub ciągu rurowego. Cztery kluczowe dane wejściowe to: ciśnienie cząstkowe H₂S, głębokość/ciśnienie odwiertu, temperatura i zawartość CO₂.

Aby zapoznać się ze szczegółowym procesem wyboru gatunku z przykładami projektów: Jak wybrać materiał OCTG — kompletny przewodnik po wyborze gatunku →

6. Rodzaje połączeń według klasy

Typ połączenia jest częścią specyfikacji OCTG i musi być dostosowany do gatunku i zastosowania. API 5CT definiuje trzy standardowe typy połączeń dla obudów oraz ogólną kategorię dla połączeń premium.

Połączenia klasy premium zapewniają uszczelnienie metal-metal, którego nie zapewniają gwinty API, co ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach gazoszczelnych i studniach kwaśnych, gdzie jakakolwiek droga wycieku jest niedopuszczalna. ZC Steel Pipe posiada niezależne patenty na najwyższej jakości projekty połączeń dla osłon i rurek OCTG.

Aby uzyskać szczegółowe wskazówki dotyczące połączenia: Wyjaśnienie obudowy BTC →  |  Połączenia Premium — Warunki użytkowania i zalety →  |  Przewodnik po TCO połączeń OCTG →

7. Zakresy długości osłon i rurek

API 5CT definiuje trzy standardowe zakresy długości obudowy i rurki. Są to oznaczenia asortymentowe dla korpusu rury – długość złącza wraz ze złączką jest nieco większa. Przed złożeniem zamówienia zawsze sprawdzaj, jakiego zakresu wymaga projekt studni.

R3 to preferowany zakres do studni morskich i głębokich na lądzie, ponieważ dłuższe złącza oznaczają mniej połączeń do wykonania, co skraca czas pracy platformy i liczbę potencjalnych punktów wycieku. R2 jest najczęściej stosowany w zastosowaniach lądowych. Specyfikacje długości osłonki API 5CT — pełny przewodnik →

8. Często zadawane pytania