Бурильная труба является основным конструктивным и проводящим жидкость компонентом бурильной колонны при операциях роторного бурения. Изготовленный в соответствии со спецификацией API 5DP, он должен одновременно передавать крутящий момент, выдерживать осевые нагрузки (растяжение и сжатие) и проводить буровой раствор под высоким давлением — часто в наклонно-направленных или глубоких скважинах, где нагрузки экстремальны, а последствия отказов серьезны.
В этом справочнике представлены полные технические характеристики бурильных труб API 5DP: классификация марок, стандартные размеры наружного диаметра и толщины стенок, вес на фут, размеры бурильных замков, длина диапазона, а также критерии выбора, которые определяют решения по маркам и весовым классам. ZC Steel Pipe производит бурильные трубы всех стандартных марок и размеров по стандарту API 5DP, имея опыт экспорта в Африку, Ближний Восток и Южную Америку.
СОДЕРЖАНИЕ
Что такое бурильная труба? Определение и функция
Классификация классов API 5DP
Стандартные размеры внешнего диаметра и толщины стенок
Вес бурильной трубы на фут
Технические характеристики бурильных замков
Длина диапазона
Тяжелая бурильная труба (HWDP)
Руководство по выбору классов
Часто задаваемые вопросы
1. Что такое бурильная труба? Определение и функция
Бурильная труба образует основную часть бурильной колонны — вращающийся узел, который соединяет оборудование наземной буровой установки с буровым долотом на дне ствола скважины. Каждое соединение бурильных труб состоит из корпуса трубы с высаженными концами (утолщенными участками стенки), к которым приварены трением замковые соединения. Замки бурильных труб — штифт на одном конце и муфта на другом — обеспечивают резьбовые соединения, позволяющие собирать и разбирать колонну во время спуско-подъемных операций.
API 5DP — СПЕЦИФИКАЦИЯ ДЛЯ БУРОВЫХ ТРУБ Спецификация API 5DP — это основной стандарт для бурильных труб, используемых при бурении нефти и газа. Он охватывает марки материалов, механические свойства (предел текучести, предел прочности, твердость), требования к размерам (допуски по внешнему диаметру, толщина стенки, прямолинейность корпуса) и критерии проверки. Этот стандарт поддерживается Американским институтом нефти и признан во всем мире в качестве базового требования к качеству при закупке бурильных труб.
В процессе бурения бурильная колонна выполняет одновременно четыре функции: передает вращательный момент с поверхности на буровое долото; он воспринимает растягивающую нагрузку всей колонны, находящейся в стволе скважины; он пропускает буровой раствор вниз через отверстие бурильной трубы для охлаждения долота и выноса шлама обратно на поверхность; а в наклонно-направленных скважинах он передает нагрузку на долото, необходимую для создания угла наклона. Каждая из этих функций предъявляет определенные механические требования, поэтому выбор марки имеет решающее значение.
Полевые примечания — Архитектура бурильной колонны Стандартная бурильная труба не используется непосредственно над буровым долотом. В компоновке низа бурильной колонны (КНБК) используются утяжеленные бурильные трубы и тяжелые бурильные трубы (HWDP) в качестве переходной зоны, чтобы обеспечить нагрузку на долото и снизить усталость в критической точке перехода. Стандартная бурильная труба расположена над HWDP. Инженеры, выбирающие бурильные трубы для новой программы скважин, должны сначала определить размеры переходной зоны HWDP, прежде чем определять размер основной колонны.
2. Классификация классов API 5DP
API 5DP определяет четыре стандартных марки бурильных труб, каждая из которых отличается минимальным пределом текучести, пределом прочности и твердостью. Выбор марки является основным рычагом, контролирующим предел прочности при растяжении, прочность на кручение и устойчивость к водородному растрескиванию под напряжением (HISC) в кислых средах эксплуатации.
| Оценка |
Мин. Предел текучести (psi) |
Макс. Предел текучести (psi) |
Мин. Предел прочности (psi) |
Макс. Твердость (HRC) |
Типичное применение |
| Е75 |
75 000 |
105 000 |
100 000 |
— |
Скважины от мелкой до средней глубины, низкое воздействие H₂S |
| х95 |
95 000 |
125 000 |
105 000 |
— |
Скважины средней глубины, умеренные требования к крутящему моменту |
| G105 |
105 000 |
135 000 |
115 000 |
— |
Глубокие скважины, наклонно-направленное бурение с высоким крутящим моментом |
| С135 |
135 000 |
165 000 |
145 000 |
— |
Сверхглубокие скважины с большим отходом от вертикали и скважины HPHT |
Критическая инженерная точка — ограничения эксплуатации в кислой среде (H₂S) Высокопрочные марки (G105 и S135) подвержены сульфидному растрескиванию под напряжением (SSC) в средах, содержащих сероводород (H₂S). Если условия скважины требуют соответствия требованиям NACE MR0175/ISO 15156, максимально допустимым классом обычно является марка E75. Использование G105 или S135 в скважинах, содержащих H2S, без материала, соответствующего требованиям SSC, является известным типом отказа. Всегда подтверждайте применимость кислых условий у своего инженера по бурению, прежде чем указывать марку.
Идентификационная маркировка класса
API 5DP требует, чтобы на корпусе трубы была нанесена трафаретная маркировка с указанием имени или знака производителя, монограммы API (при наличии лицензии), обозначения марки, номера плавки/партии и размера (наружный диаметр × толщина стенки). Замки замков отдельно маркируются с указанием наружного диаметра, отверстия и типа соединения. Эти маркировки являются основным средством идентификации на месте — проверьте их при получении, прежде чем прокладывать трубу в скважину.
3. Стандартные размеры внешнего диаметра и толщины стенок.
API 5DP распространяется на бурильные трубы с номинальным внешним диаметром от 2-3/8 дюйма до 6-5/8 дюйма. Для каждого внешнего диаметра указана одна или несколько номинальных толщин стенок, что соответствует различным весовым классам. В таблице ниже представлены наиболее широко используемые комбинации размеров и веса при коммерческом бурении.
| Номинальный внешний диаметр (дюймы) |
Допуск на внешний диаметр |
Номинальная толщина стенки (дюймы) |
Вес |
Идентификатор класса (приблизительно, дюймы) |
Площадь поперечного сечения (дюйм²) |
| 2-3/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.280 |
Стандартный |
1.815 |
1.812 |
| 2-7/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.362 |
Стандартный |
2.151 |
2.858 |
| 3-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.368 |
Стандартный |
2.764 |
3.621 |
| 4 |
+0,031 / −0,031 |
0.330 |
Стандартный |
3.340 |
3.805 |
| 4-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.337 |
Стандартный |
3.826 |
4.407 |
| 5 |
+0,031 / −0,031 |
0.362 |
Стандартный |
4.276 |
5.275 |
| 5-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.415 |
Стандартный |
4.670 |
6.630 |
| 5-7/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.500 |
Стандартный |
4.875 |
8.449 |
| 6-5/8 |
+0,047 / −0,047 |
0.500 |
Стандартный |
5.625 |
9.598 |
Engineering Insight — Выбор наружного диаметра и гидравлики Выбор наружного диаметра бурильных труб ограничен как программой обсадной колонны (труба должна проходить через предыдущую обсадную колонну), так и гидравликой (скорость затрубного пространства должна быть достаточной для подъема шлама). Для данного внутреннего диаметра обсадной колонны больший внешний диаметр бурильной трубы улучшает устойчивость к скручиванию и растяжению, но уменьшает кольцевой зазор. В большинстве глубоководных программ в основной колонне используются бурильные трубы диаметром 5 дюймов или 5-1/2 дюйма в качестве баланса между гидравлическими характеристиками и механической прочностью.
4. Вес бурильной трубы на фут
Вес бурильной трубы выражается как номинальный вес в фунтах на фут (фунт/фут) и является важным исходным значением для расчета нагрузки на крюк, расчетов плавучести и анализа потери устойчивости. Номинальный вес включает вес тела трубы плюс припуск на высаженные концы и замки, усредненный по длине соединения.
| Номинальный внешний диаметр (дюймы) |
Номинальная стенка (дюймы) |
Номинальный вес (фунты/футы) |
Вес гладких концов (фунты/футы) |
Прибл. Длина соединения (футы) |
прибл. Общий вес (фунты) |
| 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 |
Примечание о закупке — учет веса. При расчете общего веса бурильной колонны для оценки возможностей буровой установки используйте номинальный вес (а не вес простого конца) тела трубы и отдельно прибавляйте фактический вес бурильного соединения. Вес бурильного замка может составлять 10–20% от общего веса соединения на трубах меньшего диаметра. Поставщики, указывающие «скорректированный вес», могут включать вклад замков по-разному — всегда подтверждайте основу перед загрузкой в модель нагрузки на крюк.
5. Технические характеристики замков
Замки представляют собой элементы резьбового соединения на каждом конце соединения бурильных труб. Штифт (наружная резьба) находится на нижнем конце; коробка (внутренняя резьба) находится на верхнем конце. Замки изготавливаются отдельно из высоколегированной стали (обычно модифицированной AISI 4145H) и привариваются трением к высаженным концам трубы. Они должны быть тверже и прочнее тела трубы, чтобы выдерживать повторяющиеся циклы свинчивания и развинчивания, возникающие в течение срока службы трубы.
Внешний и внутренний диаметр бурильного соединения
Внешний диаметр бурильного замка должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить достаточную прочность на кручение, но достаточно малым, чтобы проходить через обсадную колонну и не создавать чрезмерных ограничений эквивалентной циркуляционной плотности (ECD) в затрубном пространстве. Внутренний диаметр бурильного замка должен быть достаточным для целевых расходов без чрезмерного падения давления.
| Наружный диаметр трубы (дюймы) |
Типичный наружный диаметр TJ (дюймы) |
Типовой внутренний диаметр TJ (дюймы) |
Общий тип соединения Соотношение |
наружного диаметра TJ/наружного диаметра трубы |
| 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 |
НК40 / НК46 |
1.31 |
| 4-1/2 |
6-1/4 |
3 |
НК46 / НК50 |
1.39 |
| 5 |
6-5/8 |
3-1/4 |
NC50 |
1.33 |
| 5-1/2 |
7-1/4 |
3-1/2 |
5-1/2 ФХ |
1.32 |
| 6-5/8 |
8-1/4 |
4 |
6-5/8 ФХ |
1.24 |
Профили резьбы инструментального соединения
Преобладающим профилем резьбы для замков бурильных труб является ротационное соединение с буртиком API (RSC), в частности серия пронумерованных соединений (NC). NC-соединения идентифицируются двузначным числом, примерно равным делительному диаметру штифтовой резьбы в десятых долях дюйма. Соединения Full-Hole (FH) используются на трубах большего диаметра, где требуется максимальный внутренний диаметр отверстия. Соединения премиум-класса без API (например, Grant Prideco XT, TenarisHydril Blue) обеспечивают повышенный крутящий момент для высокопроизводительных приложений, но требуют лицензирования от производителей соединений.
6. Длина диапазона
API определяет три категории длины диапазона бурильных труб. Выбор диапазона влияет на скорость спуска (более длинные соединения = меньше соединений, которые нужно замыкать/разъединять), требования к высоте опоры на вышке и характеристики оборудования для перемещения труб.
Диапазон 1 (R1)
Длина:
18–22 футов (5,5–6,7 м)
Типичное применение:
неглубокие скважины, операции с гибкими трубами, капитальный ремонт.
Примечание.
Редко используется в современном роторном бурении.
Диапазон 2 (R2)
Длина:
27–30 футов (8,2–9,1 м)
Типичное применение:
стандартное роторное бурение на суше и на море.
Примечание.
Отраслевой стандарт по умолчанию; 95%+ поставок бурильных труб
Диапазон 3 (R3)
Длина:
38–45 футов (11,6–13,7 м)
Типичное применение:
глубоководные, скважины с большим отходом от вертикали и сверхглубокие скважины.
Примечание.
Требуется высокая вышка и стеллаж с двумя или тремя стойками.
Инженерное понимание — экономия времени на спуско-подъемные операции диапазона 3 На скважине длиной 20 000 футов, в которой используются соединения диапазона 2 длиной 30 футов, необходимо выполнить спуско-подъемные операции из скважины примерно в 667 случаях. Для той же скважины с соединениями диапазона 3 (в среднем 42 фута) требуется всего около 476 соединений — сокращение почти на 30%. При 3–5 минутах на одно соединение это означает экономию 3–6 часов за поездку. Для глубоководных операций, где стоимость буровых дней превышает 500 000 долларов США, внедрение диапазона 3 имеет явное экономическое обоснование, несмотря на более высокие требования к высоте вышки.
7. Тяжелая бурильная труба (HWDP)
Тяжелая бурильная труба (HWDP) занимает переходную зону между утяжеленными бурильными трубами в нижней части КНБК и стандартной колонной бурильных труб вверху. Визуально она похожа на стандартную бурильную трубу, но имеет значительно более толстую стенку, центральную высадку (изнашиваемую накладку) в середине тела трубы и замки большего диаметра. Его основная функция заключается в уменьшении усталостных разрушений, возникающих при переходе от жесткой секции удлинителя к более гибкой стандартной бурильной трубе.
| Номинальный внешний диаметр (дюймы) |
Толщина стенки (дюймы) |
Номинальный вес (фунты/футы) |
Внутренний диаметр (дюймы) |
Длина соединения (футы) |
Прибл. Общий вес (фунты) |
| 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 |
Примечание на местах: длина колонны HWDP Эмпирическое правило отрасли требует минимальной секции HWDP из 30–40 соединений (приблизительно 900–1200 футов) над утяжеленными бурильными трубами. В наклонно-направленных скважинах с высокой степенью кривизны используются более длинные секции HWDP для защиты переходной зоны от циклической усталости при изгибе. Недостаточная длина HWDP является частой причиной усталостных отказов бурильной колонны в верхней части КНБК.
8. Руководство по выбору классов
Выбор марки включает в себя баланс между прочностью на растяжение, прочностью на кручение, усталостной стойкостью и совместимостью с эксплуатацией в кислой среде и стоимостью. В следующей матрице суммированы основные факторы выбора для каждого класса API 5DP.
| Коэффициент выбора |
E75 |
X95 |
G105 |
S135 |
| Мелкие колодцы (<8000 футов) |
Предпочтительный |
Приемлемый |
Превышение спецификации |
Превышение спецификации |
| Средние скважины (8 000–15 000 футов) |
Маргинальный |
Предпочтительный |
Приемлемый |
Превышение спецификации |
| Глубокие скважины (> 15 000 футов) |
Недостаточный |
Маргинальный |
Предпочтительный |
Предпочтительный |
| Скважины с большим отходом от вертикали/отходом от вертикали |
Недостаточный |
Маргинальный |
Приемлемый |
Предпочтительный |
| Кислый сервис (присутствует H₂S) |
Квалифицированный |
Проверить КДЕС |
Не рекомендуется |
Не рекомендуется |
| HPHT-скважины |
Недостаточный |
Недостаточный |
Маргинальный |
Предпочтительный |
| Чувствительность к затратам |
Самая низкая стоимость |
Низкая-средняя |
Умеренный |
Самая высокая стоимость |
Критический инженерный момент: не занижайте спецификации для экономии затрат. Выбор более низкого сорта для снижения первоначальных затрат является одной из наиболее серьезных ошибок при закупке бурильных труб. Колонна класса E75, которая выходит из строя на глубине скважины глубиной 15 000 футов, обходится на несколько порядков дороже с точки зрения промысловых операций, потенциального бокового ствола и времени бурения, чем разница в стоимости между E75 и X95 в первоначальном заказе. Расчеты механических размеров, выполняемые квалифицированным инженером-буровиком, всегда должны предшествовать выбору содержания скважины, выходящей за пределы обычной малой глубины.
9. Часто задаваемые вопросы
Каковы стандартные марки бурильных труб по API 5DP?
API 5DP определяет четыре стандартных класса бурильных труб: E75 (минимальный выход 75 000 фунтов на квадратный дюйм), X95 (минимальный выход 95 000 фунтов на квадратный дюйм), G105 (минимальный выход 105 000 фунтов на квадратный дюйм) и S135 (минимальный выход 135 000 фунтов на квадратный дюйм). Выбор марки зависит от глубины скважины, сложности направления и требуемой прочности на скручивание и растяжение. S135 — это высшая коммерчески доступная стандартная марка, которая используется для требовательных применений с увеличенным радиусом действия и HPHT.
Какие размеры наружного диаметра доступны для бурильных труб API?
Стандартные размеры бурильных труб API 5DP варьируются от 2-3/8 дюйма до 6-5/8 дюйма. Наиболее часто используемые размеры при бурении нефти и газа: 3-1/2 дюйма, 4 дюйма, 4-1/2 дюйма и 5 дюймов. Большие размеры, такие как 5-1/2 дюйма и 5-7/8 дюйма, предназначены для применений с высоким расходом или высоким крутящим моментом, где требуется больший диаметр отверстия.
В чем разница между длинами бурильных труб?
API определяет три длины диапазона: диапазон 1 (18–22 футов), диапазон 2 (27–30 футов) и диапазон 3 (38–45 футов). Диапазон 2 является отраслевым стандартом для подавляющего большинства операций вращательного бурения. Диапазон 3 предназначен для глубоководных и сверхглубоких скважин, где меньшее количество соединений за рейс значительно сокращает непроизводительное время буровой установки.
Какие существуют классификации толщины стенок бурильных труб?
В стандартных бурильных трубах номинальная толщина стенок варьируется от 0,280 дюйма (наружный диаметр 2-3/8) до 0,500 дюйма (внешний диаметр 5-7/8 и 6-5/8) в зависимости от размера. В бурильных трубах тяжелого веса (HWDP) используются значительно более толстые стенки — обычно от 0,615 до 0,750 дюйма для того же диапазона наружного диаметра — а также центральная изнашиваемая накладка и более крупные замки. HWDP указан для переходной зоны над удлинителями для уменьшения усталостных разрушений.
Буровая труба — это то же самое, что бурильная труба?
Да, «бурильные трубы» и «бурильные трубы» используются во всей отрасли как синонимы. Оба термина относятся к соединениям полых стальных труб, которые образуют основную часть бурильной колонны при операции вращательного бурения. Официальный стандарт API называется «Спецификация бурильных труб» (API 5DP). Термин «бурильные трубы» чаще встречается на неанглоязычных рынках и в переведенных документах о закупках.
Запросить характеристики и цены бурильных труб
ZC Steel Pipe производит бурильные трубы API 5DP всех стандартных марок (E75, X95, G105, S135) и размеров наружного диаметра, включая диапазон 2 и диапазон 3. Как производитель на заказ, расположенный в городе Хайань, Китай, мы обслуживаем буровых подрядчиков и покупателей OCTG в Африке, на Ближнем Востоке и в Южной Америке.
Свяжитесь с нами и сообщите свои требования к программе скважины — марка, внешний диаметр, толщина стенки, длина диапазона, количество и пункт доставки — и наша техническая команда ответит вам, предоставив спецификации и конкурентоспособное предложение.
Мэнди. w@zcsteelpipe.com | Ватсап: +86-139-1579-1813
→ Запросить цену
