Бурильна труба є основним конструктивним і провідним для рідини компонентом бурильної колони при обертальному бурінні. Виготовлений відповідно до специфікації API 5DP, він повинен одночасно передавати крутний момент, нести осьові навантаження (розтяг і стиснення) і проводити буровий розчин під високим тиском — часто в нахилених або глибоких свердловинах, де навантаження є екстремальними, а наслідки відмов серйозні.
Цей довідник охоплює повну технічну специфікацію для бурильних труб API 5DP: класифікації сортів, стандартні розміри зовнішнього діаметра та товщину стінок, вагу на фут, розміри інструментальних з’єднань, діапазон довжин і критерії вибору, які керують рішеннями щодо класу та ваги. ZC Steel Pipe виробляє бурильні труби за API 5DP усіх стандартних сортів і розмірів, маючи досвід експорту в Африку, Близький Схід і Південну Америку.
ЗМІСТ
Що таке бурильна труба? Визначення та функція
Класифікація класу API 5DP
Стандартні зовнішні розміри та товщина стінок
Вага бурильної труби на фут
Технічні характеристики інструментального з'єднання
Діапазон довжин
Важка бурильна труба (HWDP)
Керівництво по вибору оцінки
FAQ
1. Що таке бурильна труба? Визначення та функція
Бурильна труба утворює основну частину бурильної колони — обертовий вузол, який з’єднує наземне обладнання бурової установки з буровим долотом на дні стовбура свердловини. Кожне з'єднання бурильних труб складається з корпусу труби з висадженими кінцями (ділянки потовщеної стінки), до яких тертям приварені з'єднання. З’єднання інструментів — штифт на одному кінці, муфта на іншому — забезпечують різьбові з’єднання, які дозволяють збирати та розбирати колону під час спускових операцій.
API 5DP — СПЕЦИФІКАЦІЯ ДЛЯ БУРИЛЬНИХ ТРУБ Специфікація API 5DP є керівним стандартом для бурильних труб, які використовуються при бурінні нафти та газу. Він охоплює марки матеріалів, механічні властивості (межа текучості, межа міцності, твердість), вимоги до розмірів (допуски OD, товщина стінки, прямолінійність корпусу) і критерії контролю. Цей стандарт підтримується Американським інститутом нафти та визнаний у всьому світі як базова вимога до якості для закупівлі бурильних труб.
Під час буріння бурильна колона одночасно виконує чотири функції: передає обертальний момент від поверхні до бурового долота; він несе розтягуюче навантаження всієї колони, що висить у стовбурі свердловини; він проводить буровий розчин вниз через отвір бурильної труби для охолодження долота та перенесення шламу назад на поверхню; а в спрямованих свердловинах він передає навантаження ваги на долот, необхідні для формування нахилу. Кожна з цих функцій накладає певні механічні вимоги, тому вибір класу є критичним.
Польова примітка — архітектура бурильної колони. Стандартна бурильна труба не використовується безпосередньо над буровим долотом. Конструкція нижньої частини свердловини (КНБК) використовує бурильні манжети та важкі бурильні труби (HWDP) як перехідну зону для забезпечення ваги на долоті та зменшення втоми в критичній точці переходу. Стандартна бурильна труба розташована над HWDP. Інженери, які визначають бурильну трубу для нової програми свердловин, повинні спочатку визначити розміри перехідної зони HWDP перед визначенням розміру основної колони.
2. Класифікація класу API 5DP
API 5DP визначає чотири стандартні марки бурильних труб, кожна з яких відрізняється мінімальною межею текучості, міцністю на розрив і твердістю. Вибір сорту – це основний важіль, що контролює міцність на розтяг, міцність на кручення та стійкість до розтріскування під впливом водню (HISC) у кислих умовах експлуатації.
| Оцінка |
Мін. Межа текучості (psi) |
Макс. Межа текучості (psi) |
Мін. Міцність на розрив (psi) |
Макс. Твердість (HRC) |
Типове застосування |
| E75 |
75 000 |
105 000 |
100 000 |
— |
Мілкі та середні колодязі, низький рівень H₂S |
| X95 |
95 000 |
125 000 |
105 000 |
— |
Свердловини середньої глибини, помірні вимоги до крутного моменту |
| G105 |
105 000 |
135 000 |
115 000 |
— |
Глибокі свердловини, високомоментне спрямоване буріння |
| S135 |
135 000 |
165 000 |
145 000 |
— |
Надглибокі свердловини, свердловини з великим виходом і HPHT |
Критична технічна точка — Обмеження щодо використання кислих речовин (H₂S) Високоміцні марки (G105 і S135) чутливі до сульфідного розтріскування під напругою (SSC) у середовищах, що містять сірководень (H₂S). Там, де умови свердловини вимагають відповідності вимогам стандарту NACE MR0175 / ISO 15156, клас E75 зазвичай є максимально допустимим. Зазначення G105 або S135 у свердловинах, що містять H₂S, без матеріалу, кваліфікованого SSC, є відомим типом несправності. Завжди підтверджуйте придатність кислих умов експлуатації у свого інженера-бурильника, перш ніж визначати ступінь.
Ідентифікаційні позначки класу
API 5DP вимагає, щоб бурильна труба була маркована трафаретом на корпусі труби з: назвою або маркою виробника, монограмою API (якщо ліцензовано), позначенням класу, номером нагрівання/партії та розміром (OD × товщина стінки). З’єднання інструментів окремо позначаються зовнішнім діаметром, отвором і типом з’єднання. Ці маркування є основним засобом ідентифікації поля — перевіряйте їх під час отримання, перш ніж запускати трубу в отвір.
3. Стандартні зовнішні розміри та товщина стінок
API 5DP охоплює бурильні труби з номінальним внутрішнім діаметром від 2-3/8 дюйма до 6-5/8 дюйма. Для кожного зовнішнього діаметра вказується одна або кілька номінальних товщин стінок, що дає різні класи ваги. У наведеній нижче таблиці наведено найбільш поширені комбінації розмірів і ваги в комерційних бурових операціях.
| Номінальний OD (дюйми) |
Допуск OD |
Номінальна товщина стінки (дюйми) Ідентифікатор |
вагової категорії |
(прибл., дюйми) |
Площа поперечного перерізу (дюйми²) |
| 2-3/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.280 |
Стандартний |
1.815 |
1.812 |
| 2-7/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.362 |
Стандартний |
2.151 |
2.858 |
| 3-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.368 |
Стандартний |
2.764 |
3.621 |
| 4 |
+0,031 / −0,031 |
0.330 |
Стандартний |
3.340 |
3.805 |
| 4-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.337 |
Стандартний |
3.826 |
4.407 |
| 5 |
+0,031 / −0,031 |
0.362 |
Стандартний |
4.276 |
5.275 |
| 5-1/2 |
+0,031 / −0,031 |
0.415 |
Стандартний |
4.670 |
6.630 |
| 5-7/8 |
+0,031 / −0,031 |
0.500 |
Стандартний |
4.875 |
8.449 |
| 6-5/8 |
+0,047 / −0,047 |
0.500 |
Стандартний |
5.625 |
9.598 |
Інженерна інформація — вибір зовнішнього діаметра та гідравліка Вибір зовнішнього діаметра бурильної труби обмежується як програмою обсадної труби (труба має проходити через попередню колону обсадних труб), так і гідравлікою (кільцева швидкість має бути достатньою для підйому шламу). Для даного внутрішнього діаметра обсадної труби більший зовнішній діаметр бурильних труб покращує здатність до кручення та розтягування, але зменшує кільцевий зазор. Більшість глибоководних програм використовують 5-дюймову або 5-1/2-дюймову бурильну трубу в основній колоні як баланс між гідравлічною продуктивністю та механічною міцністю.
4. Вага бурильної труби на фут
Вага бурильної труби виражається як номінальна вага в фунтах на фут (фунт/фут) і є критично важливою вхідною інформацією для розрахунків навантаження на гаку, розрахунків плавучості та аналізу вигину. Номінальна вага включає вагу корпусу труби плюс допуск на висаджені кінці та з’єднання інструментів, усереднені по довжині з’єднання.
| Номінальний зовнішній діаметр (дюйми) |
Номінальна стінка (дюйми) |
Номінальна вага (фунт/фут) |
Вага гладкого кінця (фунт/фут) |
Прибл. Довжина з'єднання (фути) |
Прибл. Вага суглоба (фунт) |
| 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 |
Примітка до закупівлі — Облік ваги Під час розрахунку загальної ваги бурильної колони для оцінки можливостей бурової установки використовуйте номінальну вагу (не вагу гладкого кінця) для корпусу труби та окремо додайте фактичну вагу з’єднання. Вага з’єднання інструменту може становити 10–20% загальної ваги з’єднання на трубі меншого діаметру. Постачальники, які вказують «відкориговану вагу», можуть по-іншому включити спільний внесок інструменту — завжди підтверджуйте основу перед завантаженням у вашу модель навантаження на гак.
5. Технічні характеристики інструментального з'єднання
Інструментальні з'єднання - це різьбові з'єднувальні елементи на кожному кінці з'єднання бурильних труб. Штифт (зовнішня різьба) знаходиться на нижньому кінці; коробка (внутрішня різьба) знаходиться у верхньому кінці. Інструментальні з’єднання виготовляються окремо з високолегованої сталі (зазвичай модифікованої AISI 4145H) і приварюються тертям до кінців висаджених труб. Вони повинні бути твердішими та міцнішими за корпус труби, щоб витримувати повторювані цикли стягування та розриву, що відбуваються протягом терміну служби труби.
Зовнішній і внутрішній зовнішній вигляд шарніра
Наружний діаметр інструментального з’єднання має бути достатньо великим, щоб забезпечити адекватну міцність на кручення, але достатньо малим, щоб проходити через обсадну колону та не створювати надмірних обмежень еквівалентної циркулюючої щільності (ECD) у затрубному просторі. Внутрішній діаметр з’єднання має бути достатнім для цільової витрати без надмірного падіння тиску.
| Труба OD (дюйми) |
Типовий TJ OD (дюйми) |
Типовий TJ ID (дюйми) |
Загальний тип з’єднання |
Співвідношення TJ OD/OD труби |
| 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 |
Інструмент Профілі різьбових з’єднань
Домінуючим профілем різьби для з’єднань бурильних труб є ротаційне буртичне з’єднання API (RSC), зокрема серія пронумерованих з’єднань (NC). NC-з’єднання ідентифікуються двозначним числом, яке приблизно дорівнює діаметру кроку штифтової різьби в десятих частках дюйма. З’єднання на повний отвір (FH) використовуються на трубах з більшим зовнішнім діаметром, де потрібен максимальний внутрішній діаметр отвору. З’єднання преміум-класу без використання API (наприклад, Grant Prideco XT, TenarisHydril Blue) пропонують підвищену потужність крутного моменту для високопродуктивних застосувань, але вимагають ліцензування від виробників з’єднань.
6. Діапазон довжин
API визначає три категорії довжини діапазону для бурильних труб. Вибір діапазону впливає на швидкість спрацьовування (довші з’єднання = менше з’єднань, які потрібно зробити/розірвати), вимоги до висоти резерву в вишці та специфікації обладнання для транспортування труб.
Діапазон 1 (R1)
Довжина:
18 – 22 фути (5,5 – 6,7 м)
Типове використання:
неглибокі свердловини, операції з ГНКТ, капітальний ремонт
Примітка:
рідко використовується в сучасному роторному бурінні
Діапазон 2 (R2)
Довжина:
27 – 30 футів (8,2 – 9,1 м)
Типове використання:
стандартне роторне буріння на суші та в морі
Примітка.
Галузеве значення за замовчуванням; 95%+ поставок бурильних труб
Діапазон 3 (R3)
Довжина:
38 – 45 футів (11,6 – 13,7 м)
Типове використання:
глибоководні, великозабійні та надглибокі свердловини
Примітка.
Потрібна висока вишка та подвійний/потрійний стелаж
Інженерне розуміння — Економія часу на проходку діапазону 3 На свердловині глибиною 20 000 футів із використанням з’єднань діапазону 2 глибиною 30 футів існує приблизно 667 з’єднань для виходу зі свердловини. Той самий колодязь із з’єднаннями діапазону 3 (в середньому 42 фути) вимагає лише ~476 з’єднань — скорочення майже на 30%. При 3–5 хвилинах на підключення це означає 3–6 годин економії на поїздку. Для глибоководних операцій, де ставки бурової установки на день перевищують 500 000 доларів США, впровадження Range 3 має чітке економічне обґрунтування, незважаючи на вимоги до більшої висоти вишки.
7. Важка бурильна труба (HWDP)
Важка бурильна труба (HWDP) займає перехідну зону між бурильними бурильними трубами в нижній частині КНБК і стандартною колоною бурильних труб вище. Він візуально схожий на стандартну бурильну трубу, але має значно товщу стінку, центральну висадку (зношувальну прокладку) посередині корпусу труби та з’єднання інструментів більшого діаметру. Його основною функцією є зменшення втомних руйнувань, які виникають при переході від жорсткої секції бурильної бурильної труби до більш гнучкої стандартної бурильної труби.
| Номінальний зовнішній діаметр (дюйми) |
Товщина стінки (дюйми) |
Номінальна вага (фунт/фут) |
Внутрішній діаметр (дюйми) |
Довжина з’єднання (фути) |
Прибл. Вага суглоба (фунт) |
| 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 |
Польова примітка — Довжина колони HWDP Основне галузеве правило вимагає мінімальної секції HWDP з 30–40 з’єднань (приблизно 900–1200 футів) над утяжками бура. У спрямованих свердловинах із високим викривленням довші секції HWDP використовуються для захисту перехідної зони від циклічної втоми при вигині. Занижена довжина HWDP є поширеною причиною втомних відмов бурильної колони у верхній частині КНБК.
8. Керівництво по вибору оцінок
Вибір класу передбачає балансування міцності на розтяг, міцності на кручення, стійкості до втоми та сумісності з кислим використанням і вартості. Наступна матриця підсумовує основні драйвери вибору для кожного класу API 5DP.
| Фактор вибору |
E75 |
X95 |
G105 |
S135 |
| Неглибокі колодязі (<8000 футів) |
Бажано |
Прийнятно |
Перевищення специфікації |
Понад спец |
| Середні свердловини (8 000–15 000 футів) |
Маргінальний |
Бажано |
Прийнятно |
Перевищення специфікації |
| Глибокі свердловини (>15 000 футів) |
Недостатньо |
Маргінальний |
Бажано |
Бажано |
| Свердловини великого відходу / ERD |
Недостатньо |
Маргінальний |
Прийнятно |
Бажано |
| Кислий сервір (присутній H₂S) |
Кваліфікований |
Перевірте NACE |
Не рекомендується |
Не рекомендується |
| Свердловини HPHT |
Недостатньо |
Недостатньо |
Маргінальний |
Бажано |
| Чутливість до витрат |
Найнижча вартість |
Низький-помірний |
Помірний |
Найвища вартість |
Критичний інженерний момент — не занижуйте специфікації, щоб заощадити. Вибір нижчого класу для зменшення початкових витрат є однією з найбільш серйозних помилок закупівлі бурильних труб. Колонна класу E75, яка виходить з ладу на глибині в свердловині 15 000 футів, коштує на порядки більші витрати на риболовні операції, потенційний боковий ствол і час бурової установки, ніж різниця у вартості між E75 і X95 у початковому замовленні. Механічні розрахунки розмірів кваліфікованим інженером-бурильником завжди повинні передувати вибору вмісту на будь-якій свердловині за межами звичайної невеликої глибини.
9. Часті запитання
Які стандартні марки бурильних труб за API 5DP?
API 5DP визначає чотири стандартні марки бурильних труб: E75 (мінімальна продуктивність 75 000 psi), X95 (мінімальна продуктивність 95 000 psi), G105 (мінімальна продуктивність 105 000 psi) і S135 (мінімальна продуктивність 135 000 psi). Вибір класу залежить від глибини свердловини, складності спрямованості та необхідної міцності на кручення та розтяг. S135 є найвищим комерційно доступним стандартним класом і використовується для вимогливих додатків із розширеним радіусом дії та HPHT.
Які розміри OD доступні для бурильних труб API?
Стандартні розміри бурильних труб API 5DP варіюються від 2-3/8 дюймів до 6-5/8 дюймів. Найбільш часто використовувані розміри при бурінні нафтових і газових свердловин: 3-1/2 дюйма, 4 дюйма, 4-1/2 дюйма і 5 дюймів. Більші розміри, такі як 5-1/2 дюйма та 5-7/8 дюйма, призначені для застосувань із високим потоком або великим крутним моментом, де потрібен більший отвір.
Яка різниця між довжинами бурильних труб?
API визначає три довжини діапазону: діапазон 1 (18–22 фути), діапазон 2 (27–30 футів) і діапазон 3 (38–45 футів). Діапазон 2 є галузевим стандартом для переважної більшості операцій роторного буріння. Діапазон 3 вказано для глибоководних і надглибоких свердловин, де менша кількість з’єднань за одну поїздку значно скорочує непродуктивний час бурової установки.
Які класифікації товщини стінки існують для бурильних труб?
Стандартна бурильна труба має номінальну товщину стінки від 0,280 дюйма (2-3/8 OD) до 0,500 дюйма (5-7/8 і 6-5/8 OD) залежно від розміру. У важких бурильних трубах (HWDP) використовуються значно товщі стінки — зазвичай від 0,615 до 0,750 дюйма для того самого діапазону зовнішнього діаметра — разом із центральною зносостійкою накладкою та більшими інструментальними з’єднаннями. HWDP вказано для перехідної зони над утяжелителями бура для зменшення втомних руйнувань.
Чи бурильна труба те саме, що бурильна труба?
Так, 'бурильна труба' і 'бурильна труба' використовуються як синоніми в галузі. Обидва терміни стосуються з’єднань порожнистих сталевих труб, які утворюють основну частину бурильної колони при роторному бурінні. Офіційний стандарт API має назву 'Специфікація для бурильних труб' (API 5DP). Термін 'бурильна труба' більш поширений на неангломовних ринках і в перекладених закупівельних документах.
Запит на технічні характеристики та ціни бурильних труб
ZC Steel Pipe виробляє бурильні труби API 5DP у всіх стандартних марках (E75, X95, G105, S135) і зовнішніх розмірах, з діапазоном 2 і діапазоном 3. Як виробник, який виготовляє на замовлення в місті Хайань, Китай, ми обслуговуємо бурових підрядників і покупців OCTG в Африці, на Близькому Сході та в Південній Америці.
Зв’яжіться з нами та повідомте свої вимоги до програми свердловин — марку, зовнішній вигляд, товщину стінки, довжину діапазону, кількість і місце доставки — і наша технічна команда відповість із специфікаціями та конкурентоспроможною пропозицією.
Менді. w@zcsteelpipe.com | WhatsApp: +86-139-1579-1813
→ Запит про ціну
