Vrtalna cev je primarna strukturna komponenta vrtalne verige, ki prevaja tekočino, pri rotacijskem vrtanju. Izdelan v skladu s specifikacijo API 5DP, mora istočasno prenašati navor, prenašati osne obremenitve (napetost in stiskanje) in prevajati vrtalno tekočino pod visokim tlakom – pogosto v odklonskih ali globokih vrtinah, kjer so obremenitve ekstremne in so posledice napak hude.
Ta referenca pokriva celotno tehnično specifikacijo za vrtalne cevi API 5DP: klasifikacije razredov, standardne velikosti OD in debeline sten, težo na čevelj, dimenzije spoja orodja, obseg dolžin in izbirna merila, ki urejajo odločitve o razredu in razredu teže. ZC Steel Pipe proizvaja vrtalne cevi po API 5DP v vseh standardnih stopnjah in velikostih z izvoznimi izkušnjami po Afriki, Bližnjem vzhodu in Južni Ameriki.
VSEBINA
Kaj je vrtalna cev? Definicija in funkcija
Klasifikacije stopenj API 5DP
Standardne velikosti OD in debeline sten
Teža vrtalne cevi na čevelj
Specifikacije zgiba orodja
Dolžine obsega
Težka vrtalna cev (HWDP)
Vodnik za izbiro ocene
pogosta vprašanja
1. Kaj je vrtalna cev? Definicija in funkcija
Vrtalna cev tvori glavno telo vrtalne verige – vrtljivega sklopa, ki povezuje opremo ploščadi na površini s svedrom na dnu vrtine. Vsak spoj vrtalne cevi je sestavljen iz cevnega telesa z nagnjenimi konci (odebeljeni deli stene), na katerega so torno privarjeni spoji orodja. Orodni spoji — zatič na enem koncu, škatla na drugem — zagotavljajo navojne povezave, ki omogočajo sestavljanje in razstavljanje niza med operacijami spotikanja.
API 5DP — SPECIFIKACIJA ZA VRTALNE CEV Specifikacija API 5DP je vodilni standard za vrtalne cevi, ki se uporabljajo pri vrtanju nafte in plina. Zajema razrede materialov, mehanske lastnosti (meja tečenja, natezna trdnost, trdota), zahteve glede dimenzij (tolerance OD, debelina stene, ravnost telesa) in merila za pregled. Standard vzdržuje Ameriški inštitut za nafto in je globalno priznan kot osnovna zahteva glede kakovosti za nabavo vrtalnih cevi.
Med vrtanjem vrtalna veriga opravlja štiri istočasne funkcije: prenaša vrtilni moment od površine do svedra; nosi natezno obremenitev celotne vrvice, ki visi v vrtini; vodi vrtalno tekočino navzdol skozi izvrtino vrtalne cevi, da ohladi sveder in prenese odpadke nazaj na površino; in v usmerjenih vrtinah prenaša obremenitve teže na bit, potrebne za izgradnjo naklona. Vsaka od teh funkcij nalaga različne mehanske zahteve, zato je izbira razreda kritična.
Opomba na terenu – Arhitektura vrtalne verige Standardna vrtalna cev se ne uporablja neposredno nad svedrom. Sklop spodnje vrtine (BHA) uporablja vrtalne obroče in težke vrtalne cevi (HWDP) kot prehodno območje za zagotavljanje teže na bitju in zmanjšanje utrujenosti na kritični prehodni točki. Standardna vrtalna cev je nameščena nad HWDP. Inženirji, ki določajo vrtalne cevi za nov program vrtine, morajo najprej dimenzionirati prehodno območje HWDP, preden dimenzionirajo glavno vrvico.
2. Klasifikacije stopenj API 5DP
API 5DP opredeljuje štiri standardne razrede vrtalnih cevi, od katerih se vsaka razlikuje po najmanjši meji tečenja, natezni trdnosti in trdoti. Izbira razreda je primarna ročica za nadzor natezne zmogljivosti, torzijske trdnosti in odpornosti proti napetostnim razpokam, ki jih povzroči vodik (HISC) v kislih delovnih okoljih.
| Razred |
Min. Meja tečenja (psi) |
Max. Meja tečenja (psi) |
Min. Natezna trdnost (psi) |
Max. Trdota (HRC) |
Tipična uporaba |
| E75 |
75.000 |
105.000 |
100.000 |
— |
Plitve do srednje velike vrtine, nizka izpostavljenost H₂S |
| X95 |
95.000 |
125.000 |
105.000 |
— |
Srednje globoke vrtine, zmerne zahteve po navoru |
| G105 |
105.000 |
135.000 |
115.000 |
— |
Globoke vrtine, usmerjeno vrtanje z visokim navorom |
| S135 |
135.000 |
165.000 |
145.000 |
— |
Izjemno globoke vrtine s podaljšanim dosegom in HPHT |
Kritična inženirska točka – Omejitve za kislo delovanje (H₂S) Kvalitete visoke trdnosti (G105 in S135) so dovzetne za sulfidne napetostne razpoke (SSC) v okoljih, ki vsebujejo vodikov sulfid (H₂S). Kjer pogoji v vodnjakih zahtevajo skladnost s kislo uporabo po NACE MR0175 / ISO 15156, je razred E75 običajno najvišji dovoljeni razred. Določanje G105 ali S135 v vrtinah, ki vsebujejo H₂S, brez materiala, ki ustreza SSC, je znan način napake. Pred določitvijo stopnje vedno potrdite uporabnost kislega servisa pri svojem inženirju za vrtanje.
Identifikacijske oznake razreda
API 5DP zahteva, da je vrtalna cev označena s šablono na telesu cevi z: imenom ali oznako proizvajalca, monogramom API (če je licenciran), oznako razreda, toplotno številko/številko serije in velikostjo (OD × debelina stene). Orodni spoji so ločeno označeni z OD, izvrtino in vrsto povezave. Te oznake so glavno sredstvo za identifikacijo polja – preverite jih ob prejemu, preden napeljete cev v luknjo.
3. Standardne velikosti OD in debeline sten
API 5DP pokriva vrtalne cevi nominalnih OD velikosti od 2-3/8 palca do 6-5/8 palca. Za vsako OD je določena ena ali več nazivnih debelin stene, ki proizvajajo različne razrede teže. Spodnja tabela zajema najpogosteje uporabljene kombinacije velikosti in teže pri komercialnih vrtalnih operacijah.
| Nominalni OD (in) |
Toleranca OD |
Nazivna debelina stene (in) ID |
razreda teže |
(približno, in) |
Površina prečnega prereza (in²) |
| 2-3/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.280 |
Standardno |
1.815 |
1.812 |
| 2-7/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.362 |
Standardno |
2.151 |
2.858 |
| 3-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.368 |
Standardno |
2.764 |
3.621 |
| 4 |
+0,031 / −0,031 |
0.330 |
Standardno |
3.340 |
3.805 |
| 4-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.337 |
Standardno |
3.826 |
4.407 |
| 5 |
+0,031 / −0,031 |
0.362 |
Standardno |
4.276 |
5.275 |
| 5-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.415 |
Standardno |
4.670 |
6.630 |
| 5-7/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.500 |
Standardno |
4.875 |
8.449 |
| 6-5/8 |
+0,047 / −0,047 |
0.500 |
Standardno |
5.625 |
9.598 |
Inženirski vpogled – Izbira OD in hidravlika Izbira OD vrtalne cevi je omejena tako s programom ohišja (cev mora iti skozi prejšnji niz zaščitnih cevi) kot s hidravliko (obročna hitrost mora zadostovati za dvigovanje odpadkov). Za dani ID ohišja večji OD vrtalne cevi izboljša torzijsko in natezno zmogljivost, vendar zmanjša obročasto zračnost. Večina globokomorskih programov uporablja 5-palčne ali 5-1/2-palčne vrtalne cevi v glavnem nizu kot ravnovesje med hidravlično zmogljivostjo in mehansko močjo.
4. Teža vrtalne cevi na čevelj
Teža vrtalne cevi je izražena kot nazivna teža v funtih na čevelj (lb/ft) in je kritičen vnos za izračune obremenitve kavljev, izračune plovnosti in analizo uklona. Nazivna teža vključuje težo telesa cevi plus dodatek za nastavljene konce in spoje orodja, povprečno glede na dolžino spoja.
| Nazivni OD (in) |
Nazivna stena (in) |
Nazivna teža (lb/ft) |
Teža gladkega konca (lb/ft) |
Pribl. Dolžina sklepa (ft) |
Pribl. Skupna teža (lb) |
| 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 |
~1,018 |
Obvestilo o javnem naročilu – Obračunavanje teže Pri izračunu skupne teže vrtalne verige za oceno zmogljivosti ploščadi uporabite nominalno težo (ne teže gladkega konca) za telo cevi in ločeno dodajte dejansko težo orodnega spoja. Teža spoja orodja lahko predstavlja 10–20 % celotne teže spoja na cevi manjšega premera. Prodajalci, ki navajajo 'prilagojeno težo', lahko vključijo prispevek zgloba orodja drugače — vedno potrdite osnovo, preden naložite v svoj model obremenitve s kavljem.
5. Specifikacije zgiba orodja
Orodni spoji so navojni priključni elementi na vsakem koncu spoja vrtalne cevi. Zatič (moški navoj) je na spodnjem koncu; škatla (notranji navoj) je na zgornjem koncu. Orodni spoji so izdelani ločeno iz visoko legiranega jekla (običajno modificiranega AISI 4145H) in torno privarjeni na konce upognjene cevi. Morajo biti trši in močnejši od telesa cevi, da se uprejo ponavljajočim se ciklom sestavljanja in lomljenja, do katerih pride med življenjsko dobo cevi.
OD in ID orodja
OD orodnega spoja mora biti dovolj velik, da zagotovi primerno torzijsko trdnost, vendar dovolj majhen, da gre skozi niz ohišja in ne ustvarja čezmernih omejitev ekvivalentne gostote kroženja (ECD) v obroču. ID spoja orodja mora zadostovati za ciljne pretoke brez pretiranega padca tlaka.
| OD cevi (in) |
Tipičen TJ OD (in) |
Tipičen TJ ID (in) |
Skupni tip povezave |
Razmerje TJ OD/cev OD |
| 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 |
NC40 / NC46 |
1.31 |
| 4-1/2 |
6-1/4 |
3 |
NC46 / NC50 |
1.39 |
| 5 |
6-5/8 |
3-1/4 |
NC50 |
1.33 |
| 5-1/2 |
7-1/4 |
3-1/2 |
5-1/2 FH |
1.32 |
| 6-5/8 |
8-1/4 |
4 |
6-5/8 FH |
1.24 |
Profili navojev spojnih orodij
Prevladujoči profil navoja za spoje orodij za vrtalne cevi je API rotacijski naramenski priključek (RSC), natančneje serija oštevilčenih priključkov (NC). NC povezave so označene z dvomestno številko, ki je približno enaka premeru navoja čepa v desetinkah palca. Priključki s polno luknjo (FH) se uporabljajo na cevi z večjim OD, kjer je zahtevana največja ID izvrtine. Vrhunske povezave brez API-ja (npr. Grant Prideco XT, TenarisHydril Blue) ponujajo izboljšano zmogljivost navora za visoko zmogljive aplikacije, vendar zahtevajo licenco proizvajalcev povezav.
6. Dolžine razpona
API določa tri kategorije razponov dolžin za vrtalne cevi. Izbira obsega vpliva na hitrost izklopa (daljši spoji = manj povezav, ki jih je treba narediti/prekiniti), zahteve glede višine zadaj v dvigalu in specifikacije opreme za rokovanje s cevmi.
Območje 1 (R1)
Dolžina:
18 – 22 ft (5,5 – 6,7 m)
Tipična uporaba:
plitve vrtine, operacije navitih cevi, remont
Opomba:
Redko se uporablja pri sodobnem rotacijskem vrtanju
Območje 2 (R2)
Dolžina:
27 – 30 ft (8,2 – 9,1 m)
Tipična uporaba:
Standardno rotacijsko vrtanje na kopnem in na morju
Opomba:
privzeta panoga; 95 %+ pošiljk vrtalnih cevi
Obseg 3 (R3)
Dolžina:
38 – 45 ft (11,6 – 13,7 m)
Običajna uporaba:
globokomorske vrtine, vrtine z razširjenim dosegom in ultragloboke
Opomba:
Zahteva visoko dvigalo in dvojno/trojno stojalo
Inženirski vpogled – prihranek časa na poti obsega 3 Na 20.000 ft vrtini, ki uporablja spoje obsega 2 velikosti 30 ft, obstaja približno 667 povezav, ki se izklopijo iz vrtine. Ista vrtina s spoji obsega 3 (povprečje 42 ft) zahteva samo ~476 povezav – zmanjšanje za skoraj 30 %. Pri 3–5 minutah na povezavo to predstavlja 3–6 ur prihranka na potovanje. Pri globokomorskih operacijah, pri katerih dnevne cene naprav presegajo 500.000 USD, ima sprejetje obsega 3 jasno ekonomsko upravičenost kljub višji zahtevi glede višine dvigala.
7. Težka vrtalna cev (HWDP)
Težka vrtalna cev (HWDP) zavzema prehodno območje med vrtalnimi obroči na dnu BHA in standardnim nizom vrtalnih cevi zgoraj. Vizualno je podoben standardni vrtalni cevi, vendar ima znatno debelejšo steno, osrednji rob (obrabna blazinica) na sredini telesa cevi in orodne spoje večjega premera. Njegova primarna funkcija je zmanjšati poškodbe zaradi utrujenosti, ki nastanejo pri prehodu iz togega odseka vrtalne obročke v bolj fleksibilno standardno vrtalno cev.
| Nazivni OD (in) |
Debelina stene (in) |
Nazivna teža (lb/ft) |
ID (in) |
Dolžina spoja (ft) |
Pribl. Skupna teža (lb) |
| 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 |
~1.230 |
| 5 |
0.750 |
49.3 |
3.50 |
30 |
~1,479 |
| 5-1/2 |
0.750 |
55.0 |
4.00 |
30 |
~1.650 |
Opomba na terenu – dolžina niza HWDP Industrijsko pravilo zahteva najmanjši odsek HWDP 30–40 spojev (približno 900–1200 ft) nad vrtalnimi obročki. V usmerjenih vrtinah z visoko resnostjo izboklin se uporabljajo daljši odseki HWDP za zaščito prehodnega območja pred ciklično upogibno utrujenostjo. Premalo določena dolžina HWDP je pogost vzrok za okvare vrtalnih nizov zaradi utrujenosti na vrhu BHA.
8. Vodnik za izbiro ocene
Izbira razreda vključuje uravnoteženje natezne zmogljivosti, torzijske trdnosti, odpornosti proti utrujenosti in združljivosti s kislo uporabo glede na stroške. Naslednja matrika povzema primarne izbirne gonilnike za vsako stopnjo API 5DP.
| Izbirni faktor |
E75 |
X95 |
G105 |
S135 |
| Plitvi vodnjaki (<8000 ft) |
Prednostno |
Sprejemljivo |
Overspec |
Overspec |
| Srednje velike vrtine (8.000–15.000 ft) |
Obrobni |
Prednostno |
Sprejemljivo |
Overspec |
| Globoki vodnjaki (>15.000 ft) |
Nezadostno |
Obrobni |
Prednostno |
Prednostno |
| Vrtine s podaljšanim dosegom / ERD |
Nezadostno |
Obrobni |
Sprejemljivo |
Prednostno |
| Kisla postrežba (prisoten H₂S) |
Kvalificiran |
Preverite NACE |
Ni priporočljivo |
Ni priporočljivo |
| HPHT vodnjaki |
Nezadostno |
Nezadostno |
Obrobni |
Prednostno |
| Stroškovna občutljivost |
Najnižji stroški |
Nizko-zmerno |
Zmerno |
Najvišji stroški |
Kritična inženirska točka – Ne podcenjujte specifikacij za prihranek stroškov. Izbira nižjega razreda za zmanjšanje začetnih stroškov je ena izmed bolj posledičnih napak pri nabavi pri nakupu vrtalnih cevi. Nit razreda E75, ki odpove na globini v vrtini 15.000 ft, stane več za rede velikosti pri ribolovnih operacijah, morebitnem stranskem kanalu in času opreme kot razlika v stroških med E75 in X95 pri prvotnem naročilu. Mehanski izračuni velikosti, ki jih opravi usposobljen inženir za vrtanje, bi morali vedno pred izbiro razreda na vseh vrtinah, ki presegajo običajne majhne globine.
9. Pogosto zastavljena vprašanja
Katere so standardne stopnje vrtalnih cevi po API 5DP?
API 5DP določa štiri standardne razrede vrtalnih cevi: E75 (najmanjši izkoristek 75.000 psi), X95 (najmanjši izkoristek 95.000 psi), G105 (najmanjši izkoristek 105.000 psi) in S135 (najmanjši izkoristek 135.000 psi). Izbira razreda je odvisna od globine vrtine, zapletenosti smeri ter zahtevane torzijske in natezne zmogljivosti. S135 je najvišja komercialno dostopna standardna kakovost in se uporablja za zahtevne aplikacije z razširjenim dosegom in HPHT.
Kakšne velikosti OD so na voljo za API vrtalne cevi?
Standardne velikosti OD vrtalnih cevi API 5DP segajo od 2-3/8 palca do 6-5/8 palca. Najpogosteje uporabljene velikosti pri vrtanju nafte in plina so 3-1/2 palca, 4 palca, 4-1/2 palca in 5 palca. Večje velikosti, kot sta 5-1/2 palca in 5-7/8 palca, so določene za aplikacije z visokim pretokom ali navorom, kjer je potrebna večja izvrtina.
Kakšna je razlika med dolžinami vrtalnih cevi?
API definira tri dolžine razpona: Razpon 1 (18–22 ft), Razpon 2 (27–30 ft) in Razpon 3 (38–45 ft). Razpon 2 je industrijski standard za veliko večino operacij rotacijskega vrtanja. Območje 3 je določeno za globokomorske in ultragloboke vrtine, kjer manj povezav na potovanje pomembno skrajša čas neproduktivne naprave.
Kakšne klasifikacije debeline stene obstajajo za vrtalne cevi?
Standardne vrtalne cevi uporabljajo nazivne debeline sten od 0,280 palca (2-3/8 OD) do 0,500 palca (5-7/8 in 6-5/8 OD), odvisno od velikosti. Težka vrtalna cev (HWDP) uporablja bistveno debelejše stene – običajno od 0,615 do 0,750 palca za enako območje OD – skupaj s centralno obrabno blazinico in večjimi spoji orodja. HWDP je določen za prehodno območje nad vrtalnimi obroči, da se zmanjšajo napake zaradi utrujenosti.
Je vrtalna cev enaka vrtalni cevi?
Da — 'vrtalna cev' in 'vrtalna cev' se v industriji uporabljata izmenično. Oba izraza se nanašata na spoje votlih jeklenih cevi, ki tvorijo glavno telo vrtalne verige pri rotacijskem vrtanju. Uradni standard API se imenuje 'Specifikacija za vrtalne cevi' (API 5DP). Izraz 'vrtalne cevi' je pogostejši na neangleško govorečih trgih in v prevedeni dokumentaciji javnega naročila.
Zahtevajte specifikacije in cene vrtalnih cevi
ZC Steel Pipe izdeluje vrtalne cevi API 5DP v vseh standardnih razredih (E75, X95, G105, S135) in velikostih OD, z obsegom 2 in obsegom 3. Kot proizvajalec po naročilu s sedežem v mestu Hai'an na Kitajskem nudimo storitve izvajalcem vrtalnih del in kupcem OCTG v Afriki, na Bližnjem vzhodu in v Južni Ameriki.
Obrnite se na nas in nam sporočite svoje zahteve glede programa vrtin – kakovost, OD, debelina stene, razpon dolžine, količina in cilj dostave – in naša tehnična ekipa bo odgovorila s specifikacijami in konkurenčno ponudbo.
mandy. w@zcsteelpipe.com | WhatsApp: +86-139-1579-1813
→ Zahtevajte ponudbo
