Каковы марки труб OCTG?

OCTG — Oil Country Tubular Goods — охватывает обсадные, насосно-компрессорные и бурильные трубы, из которых состоит каждая нефтяная и газовая скважина. Каждый фут его изготовлен в соответствии с классом API 5CT, руководящей спецификацией Американского института нефти. Марка определяет предел текучести, термическую обработку, пределы твердости и, что особенно важно, можно ли использовать трубу в условиях присутствия сероводорода (H₂S).

ZC Steel Pipe производит и экспортирует трубы OCTG во всем диапазоне марок API 5CT — от H40 до Q125 — как в бесшовной форме, так и в форме ERW для обсадных и насосно-компрессорных труб. Это руководство представляет собой рабочий справочник для инженеров и менеджеров по закупкам: что дает каждый класс, где он указан и как выбирать между ними.

1. API 5CT: стандарт, регулирующий марки OCTG

API 5CT распределяет марки по четырем уровням спецификации продукта (PSL1 и PSL2), причем PSL2 добавляет более строгие требования к химическому составу, постоянству механических свойств и неразрушающему разрушению. Большинство спецификаций проектов для критических скважин — HPHT, кислые, глубоководные — требуют PSL2. Для рутинного строительства скважин PSL1 является стандартным.

Каждое обозначение марки кодирует минимальный предел текучести марки в тысячах фунтов на квадратный дюйм. P110 означает минимальный выход 110 000 фунтов на квадратный дюйм (758 МПа); L80 означает минимальный выход 80 000 фунтов на квадратный дюйм (552 МПа). Буквенный префикс имеет дополнительное значение — ограниченный диапазон текучести, тип термообработки или категорию коррозионной стойкости — объяснено в разделе по маркам ниже.

2. Полная справочная таблица оценок.

В таблице ниже представлены все стандартные марки API 5CT. Значения текучести и прочности указаны в МПа (эквиваленты приведены ниже). Пределы твердости применяются к телу трубы. Марки, отмеченные ✓ в разделе «Кислый», одобрены для работы с H₂S согласно NACE MR0175/ISO 15156.

S = бесшовный; W = сварной (ВПВ). Минимальная текучесть/растяжение согласно последней редакции API 5CT. Пределы твердости указаны для каждого тела трубы — пределы твердости муфт различаются. «Нет ограничений» для кислой колонки означает, что данная марка не одобрена для сред с H₂S выше 0,05 фунтов на квадратный дюйм.

3. Разбивка по классам

H40 — Неглубокий кожух с поверхностью низкого давления

H40 — это марка API 5CT с самой низкой прочностью и минимальным пределом текучести всего 276 МПа (40 000 фунтов на квадратный дюйм). Никакой специальной термической обработки не требуется. В основном он используется для наземных обсадных колонн в неглубоких береговых скважинах с низким давлением — проводящих труб в мягких пластах, наземных обсадных колонн, где нормативные требования устанавливают глубину, а не расчетное давление. H40 редко встречается в спецификациях на закупку чего-либо, кроме наземных струн; его ценовое преимущество перед J55 незначительно на большинстве рынков.

J55 и K55 — «рабочие лошадки» для мелких и средних скважин

J55 и K55 имеют одинаковый минимальный предел текучести (379 МПа / 55 000 фунтов на квадратный дюйм), но различаются минимальным пределом прочности: для J55 требуется 517 МПа (75 000 фунтов на квадратный дюйм), а для K55 требуется 655 МПа (95 000 фунтов на квадратный дюйм). Ни один из них не требует термической обработки. J55 является наиболее широко используемой маркой в ​​мире для наземных и промежуточных обсадных колонн наземных скважин средней глубины и давления. K55 предназначен для муфт и применений, где требуется более высокая прочность на разрыв без перехода на N80. Ни один сорт не имеет кислого рейтинга.

N80 — Большой объем, обсадная колонна средней глубины

N80 — наиболее широко производимая высокопрочная марка API 5CT с минимальным пределом текучести 552 МПа (80 000 фунтов на квадратный дюйм). Он поставляется в двух подтипах — N80 Type 1 (N80-1) и N80Q, которые имеют одинаковые требования к механическим свойствам, но различаются термической обработкой:

• N80-1:  Нормализованная или горячая обработка. Не требуется закалка и отпуск. Более экономичный, широко доступный. Используется для большинства обсадных колонн N80 в обычных конструкциях скважин.

• N80Q:  Закалка и отпуск. Более однородная микроструктура, лучшее распределение прочности, более жесткий контроль твердости. Используется там, где важна однородность или где промежуточные кислые условия требуют контролируемой твердости.

N80 не имеет кислого рейтинга. Широкий диапазон текучести (552–758 МПа / 80 000–110 000 фунтов на квадратный дюйм) означает, что твердость не контролируется, что делает его восприимчивым к сульфидному растрескиванию под напряжением в средах H₂S. Полное руководство по техническим характеристикам N80 →

L80 — стандартный сорт для кислого обслуживания

L80 — наиболее важная для понимания марка в семействе OCTG. Он имеет тот же минимальный предел текучести, что и N80 (552 МПа / 80 000 фунтов на квадратный дюйм), но с ограниченным максимальным пределом текучести (655 МПа / 95 000 фунтов на квадратный дюйм) и обязательным потолком твердости 23 HRC (241 HBW). Закалка и отпуск обязательны. Именно эти меры контроля позволяют L80 работать в кислой среде согласно NACE MR0175/ISO 15156 — ограниченные пределы прочности и твердости снижают склонность к сульфидному растрескиванию под напряжением.

L80 выпускается в трех металлургических вариантах:

• L80 Тип 1:  Углеродисто-марганцевая сталь. Стандартная кислая оболочка для сред с содержанием H₂S от сладкого до умеренного. Бесшовные и сварные.

• L80 9Cr:  сталь с содержанием хрома 9 %. Повышенная стойкость к коррозии CO₂ по сравнению с типом 1. Только бесшовные. Используется в средах с высоким содержанием CO₂, где Тип 1 подвержен чрезмерной коррозии, но полный 13Cr пока не требуется.

• L80 13Cr:  нержавеющая сталь с содержанием хрома 13%. Отличная устойчивость к CO₂ и умеренной H₂S. Только бесшовный. Марка труб по умолчанию для многих нефтяных скважин, добывающих CO₂. Более дорогой и требует специальной процедуры сварки для свинчивания соединений. Руководство по металлургии L80-13Cr →

N80 vs L80 — полное сравнение комплектаций →

C90 — Неисправное обслуживание между L80 и T95

C90 заполняет пробел между L80 и T95 с диапазоном текучести 621–724 МПа (90 000–105 000 фунтов на квадратный дюйм) и пределом твердости 25,4 HRC. Он только цельный, с обязательными вопросами и ответами и с плохим рейтингом. C90 встречается реже, чем L80 и T95, и, как правило, используется для конкретных конструкций скважин, где предел текучести L80 недостаточен, но полная прочность T95 не требуется.

T95 — Кислый сервис при высокой прочности

T95 — это самая прочная марка с кислым классом API 5CT (Q125 не имеет кислого класса) с диапазоном текучести 655–758 МПа (95 000–110 000 фунтов на квадратный дюйм) и пределом твердости 25,4 HRC. Это только бесшовный процесс, обязательное Q&T и стандартный путь обновления с L80 для скважин, где присутствует H₂S, но расчетное давление превышает то, которое может выдержать L80. T95 имеет значительную надбавку к цене по сравнению с L80 и требует испытаний SSC и HIC для подтверждения соответствия требованиям эксплуатации. Матрица решений L80, N80Q и T95 для кислого обслуживания →

P110 — Высокая прочность для глубоких скважин

P110 — стандартная высокопрочная марка для глубоких скважин высокого давления с минимальным дебитом 758 МПа (110 000 фунтов на квадратный дюйм). Он подлежит обязательному контролю и проверке и доступен в бесшовном и сварном исполнении. P110 не имеет рейтинга кислой среды — его широкий диапазон твердости делает его восприимчивым к SSC в средах с H₂S. Это марка, которую выбирают для промежуточных и эксплуатационных обсадных колонн в глубоких скважинах, где расчеты разрушения и разрушения в соответствии с N80/L80 не могут соответствовать проектным факторам, при условии, что парциальное давление H₂S остается ниже 0,05 фунтов на квадратный дюйм.

Полный обзор экономики P110 и эксплуатационных ограничений: Обсадная труба API 5CT P110 — Технические характеристики и руководство по применению →

Q125 — HPHT, максимальная прочность

Q125 — это самая прочная марка стандарта API 5CT с минимальным пределом текучести 862 МПа (125 000 фунтов на квадратный дюйм). Это только бесшовный подход, обязательные вопросы и ответы и без плохих оценок. Q125 предназначен почти исключительно для сверхглубоких скважин сверхвысокого давления (HPHT), где P110 не может соответствовать проектным требованиям на обрушение или взрыв. Он требует более строгого химического контроля, чем другие марки, а сварка или термообработка соединений Q125 требует квалифицированных процедур. Q125 не является товарным сортом, хранящимся на складе — он производится на заказ с более длительными сроками поставки, чем стандартные сорта.

4. Классы обслуживания и ограничения H₂S

5. Руководство по принятию решения о выборе класса

Используйте эту структуру принятия решений, чтобы сузить правильный выбор класса API 5CT для конкретной обсадной колонны или колонны насосно-компрессорных труб. Четыре ключевых входных параметра: парциальное давление H₂S, глубина/давление скважины, температура и содержание CO₂.

Подробный рабочий процесс выбора класса с примерами проектирования: Как выбрать материал OCTG — Полное руководство по выбору марки →

6. Типы соединений по классам

Тип соединения является частью спецификации OCTG и должен соответствовать марке и применению. API 5CT определяет три стандартных типа соединений для обсадных труб, а также общую категорию для соединений премиум-класса.

Соединения премиум-класса обеспечивают уплотнение металл-металл, чего не могут достичь резьбы API, что крайне важно для газонепроницаемых применений и кислых скважин, где любые пути утечки недопустимы. ZC Steel Pipe имеет независимые патенты на конструкции соединений премиум-класса для обсадных труб и труб OCTG.

Подробные инструкции по подключению: Объяснение корпуса BTC →  |  Премиум-соединения — Условия использования и преимущества →  |  Соединения OCTG Руководство по TCO →

7. Диапазоны длин обсадных и насосно-компрессорных труб

API 5CT определяет три стандартных диапазона длин обсадных и насосно-компрессорных труб. Это обозначения диапазонов тела трубы — длина соединения, включая муфту, немного больше. Перед заказом всегда уточняйте, какой диапазон соответствует конструкции вашей скважины.

R3 является предпочтительным диапазоном для морских и глубоких наземных скважин, поскольку более длинные соединения означают меньшее количество соединений, что сокращает время буровой установки и количество потенциальных точек утечки. R2 наиболее распространен в наземных приложениях. Характеристики длины корпуса API 5CT — полное руководство →

8. Часто задаваемые вопросы