Стальные обсадные трубы являются основой конструкции каждой нефтяной и газовой скважины. Проходя последовательные колонны от поверхности до целевой глубины, он облицовывает пробуренный ствол скважины, изолирует геологические формации, контролирует скважинное давление и обеспечивает герметичный трубопровод, необходимый для безопасной добычи. Без этого целостность ствола скважины и вся программа заканчивания невозможна.
Этот технический справочник охватывает полную Спецификация обсадных труб API 5CT : классификация марок и механические свойства, размеры наружного диаметра и диапазоны толщины стенок, вес на фут, стандартные и премиальные варианты соединений, а также критерии выбора, которые определяют, какая марка подходит для данной скважинной среды. ZC Steel Pipe производит обсадные трубы API 5CT марок N80, L80, P110, C110 и Q125, имея независимые патенты на соединения премиум-класса и опыт экспорта на Ближний Восток, в Африку и Южную Америку.
СОДЕРЖАНИЕ
Что такое стальная обсадная труба?
Архитектура обсадной колонны
Характеристики класса API 5CT
Стандартные размеры внешнего диаметра и толщины стенок
Вес корпуса на фут
Типы подключения
Корпус из хромированного сплава для работы в агрессивных средах
Руководство по выбору классов
Часто задаваемые вопросы
1. Что такое стальная обсадная труба?
Стальная обсадная труба представляет собой толстостенную бесшовную трубу или стальную трубу ERW большого диаметра, которая цементируется внутри пробуренного ствола скважины. После бурения каждой секции скважины обсадная колонна опускается на забой этой секции и закачивается цемент в затрубное пространство между наружным диаметром обсадной колонны и стенкой пласта. Цемент схватывается, создавая гидравлическое уплотнение, надолго фиксируя обсадную колонну на месте и изолируя пласты за ней.
API 5CT — СПЕЦИФИКАЦИЯ ДЛЯ КОЖУХ И НКТ Спецификация API 5CT — это руководящий стандарт для обсадных и насосно-компрессорных труб, используемых при строительстве нефтяных и газовых скважин. Он охватывает марки материалов, химический состав, механические свойства (предел текучести, предел прочности, пределы твердости), размерные допуски, характеристики формы резьбы и требования к испытаниям. API 5CT является международно признанным стандартом для закупок обсадных труб и требуется большинством национальных регулирующих органов и стандартами эксплуатирующих компаний.
Обсадная колонна выполняет четыре основные инженерные функции: поддержку ствола скважины (предотвращение обрушения нестабильных пластов), зональную изоляцию (изолирует водоносные горизонты с пресной водой, зоны потери циркуляции и непродуктивные пласты от продуктивного интервала), сдерживание давления (обеспечивает резервуар под давлением, через который добываемые жидкости выводятся на поверхность) и поддержку заканчивания (служит якорем для перфорационных пистолетов, пакеров, подвесок НКТ и устьевого оборудования). Ознакомьтесь с ассортиментом ZC обсадные муфты.
2. Архитектура обсадной колонны
В типичной скважине используется несколько обсадных колонн, каждая из которых цементируется внутри предыдущей, создавая телескопическую структуру от поверхности до полной глубины. Каждая колонна рассчитана на определенное давление, пласт и условия нагрузки, встречающиеся на данном интервале глубин.
Корпус проводника
Типичный внешний диаметр:
18-5/8 – 20 дюймов.
Глубина:
50–300 футов.
Назначение:
Поддержка скважин на поверхности, возврат бурового раствора.
Типичный класс:
K55, J55.
Поверхностный корпус
Типичный внешний диаметр:
13-3/8 – 16 дюймов.
Глубина:
500–4000 футов.
Цель:
защита пресной воды, поддержка ПБ.
Типичная марка:
K55, J55, N80.
Промежуточный корпус
Типичный внешний диаметр:
9-5/8 – 10-3/4 дюйма.
Глубина:
3000–12 000 футов.
Назначение:
изоляция избыточного давления, контроль потери циркуляции.
Типичная марка:
N80, L80, P110.
Производственный корпус
Типичный внешний диаметр:
4-1/2 – 7 дюймов.
Глубина:
TD (общая глубина)
Назначение:
трубопровод заканчивания, изоляция резервуара.
Типичная марка:
L80, P110, Q125, C110.
Полевая заметка — Разработка программы обсадной колонны Программа обсадной колонны задается во время планирования скважины на основе порового давления и профиля градиента трещин в скважине. Количество требуемых обсадных колонн определяется количеством необходимых барьеров давления — обычно одна колонна на каждый основной переход пласта. Для глубоких скважин высокого давления в Мексиканском заливе или на Ближнем Востоке может потребоваться пять или шесть колонн; для простого неглубокого колодца в Африке может потребоваться всего два или три колодца. Это напрямую влияет на требуемый тоннаж обсадной колонны и должно быть четко установлено при любом обсуждении закупок перед определением наружного диаметра и марки трубы.
3. Спецификации класса API 5CT
API 5CT распределяет марки оболочек по четырем уровням спецификации продукции (PSL-1 и PSL-2) и определяет механические и химические требования для каждой марки. Ниже подробно описаны марки, наиболее подходящие для промежуточных и эксплуатационных обсадных колонн (применений, где выбор марки является технически критически важным). См. также наши специальные руководства по Корпус API 5CT N80 и Обсадная труба Т95.
| Оценка |
Мин. Выход (psi) |
Макс. Выход (psi) |
Мин. Растяжение (psi) |
Макс. Твердость (HRC) |
Sour Service |
PSL |
| Н80 Тип 1 |
80 000 |
110 000 |
100 000 |
— |
Нет |
1 и 2 |
| N80Q |
80 000 |
110 000 |
100 000 |
— |
Нет |
1 и 2 |
| Л80 |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Да (ССК) |
1 и 2 |
| Л80-9Кр |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Да + CO₂ |
1 и 2 |
| Л80-13Кр |
80 000 |
95 000 |
95 000 |
23 |
Ограниченный H₂S |
1 и 2 |
| С90 |
90 000 |
105 000 |
100 000 |
25.4 |
Да (ССК) |
1 и 2 |
| С95 |
95 000 |
110 000 |
105 000 |
— |
Нет |
только 1 |
| Т95 |
95 000 |
110 000 |
105 000 |
25.4 |
Да (ССК) |
1 и 2 |
| Р110 |
110 000 |
140 000 |
125 000 |
— |
Нет |
1 и 2 |
| С110 |
110 000 |
130 000 |
120 000 |
30 |
Да (ССК) |
1 и 2 |
| Q125 |
125 000 |
150 000 |
135 000 |
— |
Нет |
только 1 |
Критический инженерный момент — P110 не соответствует требованиям к кислой среде P110 — это наиболее широко используемая в мире марка эксплуатационной колонны, но она не имеет ограничений по твердости и не соответствует требованиям для работы в кислой среде (воздействие H₂S) согласно NACE MR0175 / ISO 15156. В скважинах, где добываемые жидкости содержат H₂S, P110 представляет собой риск сульфидного растрескивания под напряжением (SSC). Правильные альтернативы для работы в кислой среде при уровне текучести 110 фунтов на квадратный дюйм — это C110 (с контролем твердости), или Q125 также не рекомендуется для работы в кислой среде. Прежде чем выбирать P110 для любой скважины, содержащей кислые зоны, подтвердите парциальное давление H₂S у своего инженера-разработчика.
4. Стандартные размеры внешнего диаметра и толщины стенок.
Корпус API 5CT охватывает широкий диапазон наружного диаметра от 4-1/2 дюйма до 20 дюймов. Каждый внешний диаметр доступен с разной толщиной стенок, что соответствует различным номинальным весовым классам. Выбор толщины стенки обусловлен сопротивлением разрушению (внешнее давление во время цементирования), сопротивлением разрыву (внутреннее давление скважинных жидкостей) и растягивающей нагрузкой (вес колонны под подвеской).
| Номинальный внешний диаметр (дюймы) |
Допуск на внешний диаметр |
Диапазон толщины стенки (дюймы) |
Типовое использование колонны |
Диаметр дрейфа Справочный материал |
| 4-1/2 |
±0,75% |
0,205 – 0,337 |
Производство |
3,965–3,813 дюйма (зависит от массы) |
| 5 |
±0,75% |
0,220 – 0,362 |
Производство |
4,560–4,276 дюйма |
| 5-1/2 |
±0,75% |
0,244 – 0,415 |
Производство / Промежуточный |
5,012–4,670 дюйма |
| 7 |
±0,75% |
0,272 – 0,540 |
Производство / Промежуточный |
6,456–5,920 дюйма |
| 7-5/8 |
±0,75% |
0,300 – 0,595 |
Средний |
7,025–6,435 дюйма |
| 8-5/8 |
±0,75% |
0,304 – 0,595 |
Средний |
8,017–7,435 дюйма |
| 9-5/8 |
±0,75% |
0,312 – 0,608 |
Промежуточный / Поверхностный |
9,001–8,409 дюйма |
| 10-3/4 |
±0,75% |
0,350 – 0,797 |
Промежуточный / Поверхностный |
10,050–9,156 дюйма |
| 13-3/8 |
±0,75% |
0,380 – 0,514 |
Поверхность |
12,615 – 12,347 дюймов |
| 16 |
±0,75% |
0,438 – 0,656 |
Поверхность/проводник |
15,124–14,688 дюйма |
| 18-5/8 |
±0,75% |
0.500 |
Дирижер |
17,625 дюйма |
| 20 |
±0,75% |
0,500 – 0,635 |
Дирижер |
19.000 дюймов |
5. Вес корпуса на фут
Вес корпуса выражается в фунтах на фут (фунт/фут) и является основным параметром спецификации — он указывается в обозначении корпуса рядом с наружным диаметром и классом прочности (например, «5-1/2 дюйма, 20 фунтов/фут, P110»). Вес на фут определяет характеристики разрушения и разрыва, доступный диаметр штрека и общий вес колонны (критически важен для расчета нагрузки на устье скважины и подвеску).
| Номинальный внешний диаметр (дюймы) |
Номинальный вес (фунты/футы) |
Толщина стенки (дюймы) |
Внутренний диаметр (дюймы) |
Диаметр дрейфа (дюймы) |
| 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 |
Инженерное понимание — выбор веса и рейтинг разрушения. Более тяжелая стеновая обсадная колонна имеет более высокую устойчивость к разрушению, но уменьшает диаметр выкола (минимальный внутренний диаметр, через который должен пройти инструмент). В эксплуатационной колонне выбор слишком тяжелого весового класса может ограничить использование инструментов для последующего заканчивания, особенно в скважинах, в которых используется оборудование для заканчивания большого диаметра, или там, где в будущем ожидается повторное заканчивание с использованием мостовой пробки. Перед окончательным определением толщины стенки необходимо сверить диаметр штифта с самым большим инструментом, который, как ожидается, пройдет через эту колонну.
6. Типы подключения
Резьбовое соединение является самым слабым звеном любой обсадной колонны, находящейся под напряжением. Выбор соединения влияет на газонепроницаемость, крутящий момент, усталостную долговечность и скорость работы. В коммерческом использовании существуют три уровня соединений обсадных труб.
Стандартные API-соединения
| Соединение |
Аббревиатура |
Форма резьбы |
Уплотняющий механизм |
Типичное применение |
Газонепроницаемый? |
| Корпус с короткой круглой резьбой |
СТЦ |
Круглый (конический) |
Резьбовая смазка + смазка |
Поверхность/корпус проводника |
Нет |
| Корпус с длинной круглой резьбой |
LTC |
Круглый (конический) |
Резьбовая смазка + смазка |
Поверхностный/промежуточный кожух |
Нет |
| Контрфорс Резьбовой Корпус |
БТД |
Контрфорс (квадратное плечо) |
Резьбовой состав |
Промежуточная/эксплуатационная колонна |
Только герметичный |
Премиум-соединения
Соединения премиум-класса — это запатентованные конструкции, не соответствующие требованиям API, обеспечивающие превосходные характеристики по сравнению со стандартными резьбами API по одному или нескольким параметрам: газонепроницаемость, крутящий момент, усталостная прочность и надежность свинчивания. В них используются уплотнения металл-металл (устранение необходимости использования резьбовой смазки) и, как правило, положительный момент свинчивания. Обычные области применения включают газовые скважины, заканчивания HPHT, наклонно-направленные скважины и скважины с большим отходом от вертикали, а также любое заканчивание, где миграция газа через соединение недопустима.
Полевая заметка: соединения ZC Premium. Компания ZC Steel Pipe имеет независимые патенты в области
премиальные соединения обсадных труб и насосно-компрессорных труб . Наша запатентованная конструкция соединений премиум-класса обеспечивает уплотнение «металл-металл» с моментным буртиком, отвечающее требованиям газонепроницаемости для газовых скважин высокого давления без использования резьбовой смазки. Для покупателей, приобретающих соединения премиум-класса китайского производства, запатентованные конструкции ZC предлагают альтернативу лицензированным соединениям премиум-класса сторонних производителей, таким как VAM TOP или TenarisHydril Blue. Свяжитесь с нами и сообщите характеристики вашего подключения для технического сравнения.
7. Корпус из хромированного сплава для работы в агрессивных средах.
Если скважинные жидкости содержат значительные концентрации углекислого газа (CO₂) или сероводорода (H₂S), стандартные марки обсадных труб из углеродистой стали быстро подвергаются коррозии. Марки корпусов из хромовых сплавов в рамках API 5CT обеспечивают повышенную коррозионную стойкость за счет добавок хрома в химический состав базовой стали.
| Марка |
Содержание Cr |
Устойчивость к CO₂ |
Устойчивость к H₂S |
Типичное применение |
| Л80 |
<1% Кр |
Ограниченный |
сертифицирован SSC |
Стандартный кислый сервис; скважины со сладким CO₂ не рекомендуются |
| Л80-9Кр |
~9% Кр |
Хороший |
сертифицирован SSC |
CO₂-агрессивная среда с умеренным содержанием H₂S |
| Л80-13Кр |
~13% Кр |
Отличный |
Ограничено (<0,1 psi H₂S pp) |
Сладкие колодцы с высоким содержанием CO₂; геотермальная эксплуатационная колонна |
| Супер 13Cr (без API) |
~13% Cr + Mo/Ni |
Отличный |
Умеренная толерантность к H₂S |
Скважины с высоким содержанием CO₂ и низким содержанием H₂S; добыча конденсата |
Критический инженерный момент — пределы парциального давления 13Cr и H₂S L80-13Cr обладает превосходной стойкостью к CO₂, но подвержен коррозионному растрескиванию под напряжением при относительно низких парциальных давлениях H₂S — обычно выше 0,05–0,1 фунтов на квадратный дюйм парциального давления H₂S в зависимости от содержания хлоридов и температуры. В скважинах с попутно добываемым H₂S, даже при низких концентрациях, перед определением 13Cr требуется полный инженерный анализ коррозии (согласно ISO 15156, часть 3). Использование обсадной колонны из 13Cr в кислой среде без этого анализа является задокументированным отказом.
8. Руководство по выбору классов
В следующей матрице обобщается выбор марок по основным инженерным критериям для эксплуатации в эксплуатационной и промежуточной колоннах. Выбор проводника и поверхностного кожуха основан на более простом структурном анализе и здесь не рассматривается.
| Коэффициент выбора |
N80 |
L80 |
C95 / T95 |
P110 |
C110 |
Q125 |
| Сладкое обслуживание (<8000 футов) |
Предпочтительный |
Приемлемый |
Превышение спецификации |
Превышение спецификации |
Превышение спецификации |
Превышение спецификации |
| Сладкое обслуживание (глубокое) |
Маргинальный |
Маргинальный |
Приемлемый |
Предпочтительный |
Предпочтительный |
Ультра-глубокий |
| Кислый сервис (присутствует H₂S) |
Не квалифицирован |
Предпочтительный |
Приемлемый |
Не квалифицирован |
Предпочтительный |
Не квалифицирован |
| CO₂-агрессивная среда |
Не рекомендуется |
С ингибитором |
С ингибитором |
С ингибитором |
С ингибитором |
Не рекомендуется |
| HPHT-скважины |
Недостаточный |
Недостаточный |
Маргинальный |
Приемлемый |
Приемлемый |
Предпочтительный |
| Требуется газонепроницаемость |
Премиум конн. |
Премиум конн. |
Премиум конн. |
Премиум конн. |
Премиум конн. |
Премиум конн. |
| Чувствительность к затратам |
Самый низкий |
Низкий |
Умеренный |
Умеренный |
Выше |
Самый высокий |
9. Часто задаваемые вопросы
Для чего используются стальные обсадные трубы?
Стальные обсадные трубы окружают пробуренный ствол нефтяных и газовых скважин. После бурения каждой секции обсадная колонна опускается на дно этой секции и цементируется на месте. Он предотвращает обрушение ствола скважины, изолирует зоны пресной воды от углеводородов, контролирует пластовое давление и обеспечивает структурный канал для последующих насосно-компрессорных труб и оборудования заканчивания. В каждой скважине используется несколько обсадных колонн уменьшающегося диаметра от поверхности до общей глубины.
Каковы основные марки обсадных труб API 5CT?
Основными классами API 5CT для промежуточных и эксплуатационных колонн являются N80 (типы 1 и Q), L80 (стандартный и хромированный варианты), C90, T95, P110, C110 и Q125. Для поверхностного кожуха и проводника обычно используются K55 и J55. Выбор марки зависит от глубины скважины, требований к давлению разрушения и разрыва, растягивающей нагрузки и наличия условий эксплуатации в кислой среде (H₂S).
В чем разница между корпусом L80 и N80?
И L80, и N80 имеют минимальный предел текучести 80 000 фунтов на квадратный дюйм, но они существенно различаются по контролю твердости и квалификации для работы в кислой среде. L80 имеет максимальный предел твердости 23 HRC и сертифицирован для работы в кислой среде согласно NACE MR0175/ISO 15156. N80 не имеет ограничений по твердости и не рекомендуется при наличии H₂S. L80 также доступен в вариантах из хромового сплава (L80-9Cr, L80-13Cr) для сред, вызывающих коррозию CO₂. Для приятного обслуживания N80 обычно является более экономичным выбором; для работы в кислой среде L80 является выбором по умолчанию при уровне текучести 80 тысяч фунтов на квадратный дюйм.
Какие размеры наружного диаметра доступны для стальных обсадных труб?
Доступен корпус API 5CT с внешним диаметром от 4-1/2 до 20 дюймов. Эксплуатационная колонна обычно имеет диаметр 4-1/2, 5, 5-1/2 или 7 дюймов. Промежуточная обсадная колонна имеет диаметр от 7-5/8 до 10-3/4 дюйма. Поверхностный кожух обычно имеет диаметр 13-3/8 или 16 дюймов, а кожух проводника - 18-5/8 или 20 дюймов. Варианты толщины стенок в пределах каждого наружного диаметра соответствуют различным весовым классам, каждый из которых имеет разные показатели разрушения, разрыва и растяжения.
Какие типы соединений используются на стальных обсадных трубах?
Стандартные соединения API включают короткую круглую резьбу (STC), длинную круглую резьбу (LTC) и контрфорсную резьбу (BTC). Они подходят для работы с жидкостями, но не газонепроницаемы. Для газовых скважин и приложений HPHT требуются соединения премиум-класса с уплотнениями «металл-металл». Соединения премиум-класса, в том числе запатентованные разработки ZC, обеспечивают полную газонепроницаемость за счет металлического уплотнения вместо использования резьбовой смазки и обеспечивают более высокий крутящий момент для направленных применений.
Запросить характеристики и цены стальных обсадных труб
ZC Steel Pipe производит стальные обсадные трубы API 5CT марок N80, L80, L80-13Cr, P110, C110 и Q125 во всем диапазоне наружного диаметра. Мы обладаем независимыми патентами на соединения премиум-класса и поставку обсадных труб для нефтегазовых проектов на Ближнем Востоке, в Африке и Южной Америке.
Укажите требования к вашей программе обсадных труб — марка, внешний диаметр, весовой класс, тип соединения, количество и пункт доставки — и наша техническая команда ответит вам полной спецификацией и конкурентоспособным ценовым предложением.
Мэнди. w@zcsteelpipe.com | Ватсап: +86-139-1579-1813
→ Запросить цену
