Các loại ống OCTG là gì?

OCTG - Hàng hóa dạng ống của Oil Country - bao gồm vỏ, ống và ống khoan tạo nên mọi giếng dầu và khí đốt. Mỗi foot của nó đều được sản xuất theo cấp độ được xác định bởi API 5CT, thông số kỹ thuật quản lý của Viện Dầu khí Hoa Kỳ. Cấp độ này xác định cường độ chảy, xử lý nhiệt, giới hạn độ cứng và quan trọng là liệu ống có thể được sử dụng ở nơi có hydro sunfua (H₂S) hay không.

ZC Steel Pipe sản xuất và xuất khẩu ống OCTG trên đầy đủ các cấp API 5CT - H40 đến Q125 - ở cả dạng liền mạch và ERW cho các ứng dụng vỏ và ống. Hướng dẫn này là tài liệu tham khảo hữu ích dành cho các kỹ sư và người quản lý mua sắm: mỗi cấp độ mang lại những gì, vị trí được chỉ định và cách chọn giữa các cấp độ đó.

1. API 5CT: Tiêu chuẩn quản lý các cấp độ OCTG

API 5CT sắp xếp các cấp thành bốn cấp đặc tả sản phẩm (PSL1 và PSL2), trong đó PSL2 bổ sung thêm các yêu cầu nghiêm ngặt hơn về thành phần hóa học, tính nhất quán của đặc tính cơ học và NDE. Hầu hết các thông số kỹ thuật của dự án đối với các giếng quan trọng — HPHT, dịch chua, nước sâu — đều yêu cầu PSL2. Đối với việc xây dựng giếng thông thường, PSL1 là tiêu chuẩn.

Mỗi ký hiệu cấp độ mã hóa cường độ năng suất tối thiểu của cấp tính bằng hàng nghìn psi. P110 nghĩa là hiệu suất tối thiểu là 110.000 psi (758 MPa); L80 có nghĩa là năng suất tối thiểu là 80.000 psi (552 MPa). Tiền tố chữ cái mang ý nghĩa bổ sung — phạm vi năng suất hạn chế, loại xử lý nhiệt hoặc loại chống ăn mòn — được giải thích trong phần từng cấp bên dưới.

2. Bảng tham khảo điểm hoàn chỉnh

Bảng dưới đây bao gồm tất cả các cấp API 5CT tiêu chuẩn. Giá trị năng suất và độ bền kéo được tính bằng MPa (tương đương psi theo sau). Giới hạn độ cứng áp dụng cho thân ống. Các cấp được đánh dấu ✓ trong 'Sour' được phê duyệt cho dịch vụ H₂S theo NACE MR0175/ISO 15156.

S = Liền mạch; W = Hàn (ERW). Năng suất/độ kéo tối thiểu cho mỗi phiên bản API 5CT mới nhất. Giới hạn độ cứng tùy theo thân ống - giới hạn độ cứng khớp nối khác nhau. 'Không giới hạn' đối với cột chua có nghĩa là loại không được phê duyệt cho môi trường H₂S trên 0,05 psia.

3. Phân tích theo cấp lớp

H40 — Vỏ bề mặt nông, áp suất thấp

H40 là loại API 5CT có độ bền thấp nhất với hiệu suất tối thiểu chỉ 276 MPa (40.000 psi). Không cần xử lý nhiệt cụ thể. Nó chủ yếu được sử dụng làm dây vỏ bề mặt trong các giếng nông, áp suất thấp trên bờ - ống dẫn ở dạng mềm, vỏ bề mặt nơi các yêu cầu quy định đặt ra độ sâu thay vì thiết kế áp suất. H40 hiếm khi được thấy trong các thông số kỹ thuật mua sắm cho bất kỳ thứ gì ngoài dây bề mặt; lợi thế về chi phí của nó so với J55 là không đáng kể ở hầu hết các thị trường.

J55 & K55 — Công cụ phù hợp cho giếng nông đến trung bình

J55 và K55 có cùng giới hạn chảy tối thiểu (379 MPa / 55.000 psi) nhưng khác nhau về độ bền kéo tối thiểu: J55 yêu cầu 517 MPa (75.000 psi) và K55 yêu cầu 655 MPa (95.000 psi). Không yêu cầu xử lý nhiệt. J55 là loại được sử dụng rộng rãi nhất trên toàn cầu cho lớp vỏ bề mặt và lớp vỏ trung gian trong các giếng trên bờ ở độ sâu và áp suất vừa phải. K55 được chỉ định cho các khớp nối và ứng dụng cần độ bền kéo cao hơn mà không cần chuyển sang N80. Không lớp nào được xếp hạng chua.

N80 — Vỏ âm lượng lớn, độ sâu trung bình

N80 là loại API 5CT cường độ cao được sản xuất rộng rãi nhất, với hiệu suất tối thiểu là 552 MPa (80.000 psi). Nó có hai loại phụ - N80 Loại 1 (N80-1) và N80Q - có cùng yêu cầu về đặc tính cơ học nhưng khác nhau về xử lý nhiệt:

• N80-1:  Chuẩn hóa hoặc hoàn thiện nóng. Không cần phải dập tắt và bình tĩnh. Kinh tế hơn, phổ biến rộng rãi. Được sử dụng cho phần lớn vỏ N80 trong các thiết kế giếng thông thường.

• N80Q:  Làm nguội và tôi luyện. Cấu trúc vi mô phù hợp hơn, phân bổ độ bền tốt hơn, kiểm soát độ cứng chặt chẽ hơn. Được chỉ định khi tính đồng nhất quan trọng hoặc khi điều kiện chua trung gian yêu cầu độ cứng được kiểm soát.

N80 không bị chua. Phạm vi hiệu suất rộng của nó (552–758 MPa / 80.000–110.000 psi) có nghĩa là độ cứng không được kiểm soát, khiến nó dễ bị nứt do ứng suất sunfua trong môi trường H₂S. Hướng dẫn thông số kỹ thuật N80 đầy đủ →

L80 — Cấp độ tiêu chuẩn dịch vụ chua chát

L80 là cấp độ quan trọng nhất cần hiểu trong nhóm OCTG. Nó có hiệu suất tối thiểu tương tự như N80 (552 MPa / 80.000 psi) nhưng có hiệu suất tối đa hạn chế (655 MPa / 95.000 psi) và trần độ cứng bắt buộc là 23 HRC (241 HBW). Làm nguội và ủ là bắt buộc. Các biện pháp kiểm soát này đủ tiêu chuẩn L80 cho dịch vụ chua theo NACE MR0175/ISO 15156 - giới hạn độ bền và độ cứng hạn chế làm giảm khả năng bị nứt do ứng suất sunfua.

L80 có ba biến thể luyện kim:

• L80 Loại 1:  Thép cacbon-mangan. Cấp độ vỏ dịch vụ chua tiêu chuẩn dành cho môi trường H₂S từ ngọt đến trung bình. Liền mạch và hàn.

• L80 9Cr:  Thép crom 9%. Cải thiện khả năng chống ăn mòn CO₂ so với Loại 1. Chỉ liền mạch. Được sử dụng trong môi trường giàu CO₂ trong đó Loại 1 sẽ bị ăn mòn quá mức nhưng chưa cần có đủ 13Cr.

• L80 13Cr:  Thép không gỉ 13% crom. Khả năng kháng CO₂ và H₂S nhẹ tuyệt vời. Chỉ liền mạch. Loại ống mặc định cho nhiều giếng dầu sản xuất CO₂. Đắt hơn và yêu cầu quy trình hàn cụ thể để trang điểm kết nối. Hướng dẫn luyện kim L80-13Cr →

N80 vs L80 — so sánh toàn cấp →

C90 — Chua Dịch Vụ Giữa L80 và T95

C90 lấp đầy khoảng trống giữa L80 và T95 với dải năng suất 621–724 MPa (90.000–105.000 psi) và giới hạn độ cứng là 25,4 HRC. Nó chỉ liền mạch, bắt buộc phải hỏi đáp và được xếp hạng chua chát. C90 ít được dự trữ hơn L80 và T95 và có xu hướng được chỉ định cho các thiết kế giếng cụ thể trong đó cường độ chảy của L80 không đủ nhưng không cần toàn bộ cường độ của T95.

T95 — Dịch vụ chua ở cường độ cao

T95 là loại API 5CT được xếp hạng chua có độ bền cao nhất (Q125 không được xếp hạng chua), với dải năng suất 655–758 MPa (95.000–110.000 psi) và giới hạn độ cứng là 25,4 HRC. Nó chỉ liền mạch, hỏi đáp bắt buộc và lộ trình nâng cấp tiêu chuẩn từ L80 cho các giếng có H₂S nhưng áp suất thiết kế vượt quá mức L80 có thể hỗ trợ. T95 có mức giá cao hơn đáng kể so với L80 và yêu cầu thử nghiệm SSC và HIC để đánh giá chất lượng dịch vụ chua. Ma trận quyết định dịch vụ chua L80 vs N80Q vs T95 →

P110 — Cường độ cao cho giếng sâu

P110 là loại cường độ cao tiêu chuẩn dành cho giếng sâu, áp suất cao với năng suất tối thiểu 758 MPa (110.000 psi). Đây là phần hỏi đáp bắt buộc và có sẵn ở dạng liền mạch và dạng hàn. P110 không bị xếp hạng chua — phạm vi độ cứng rộng khiến nó dễ bị ảnh hưởng bởi SSC trong môi trường H₂S. Đây là loại được lựa chọn cho vỏ sản xuất và trung gian trong các giếng sâu, nơi mà các tính toán sập và nổ theo N80/L80 không thể đáp ứng các yếu tố thiết kế, với điều kiện áp suất riêng phần H₂S vẫn dưới 0,05 psia.

Để xem xét đầy đủ các hạn chế về kinh tế và hoạt động của P110: Ống vỏ API 5CT P110 - Thông số kỹ thuật & Hướng dẫn ứng dụng →

Q125 — HPHT, Sức mạnh tối đa

Q125 là loại API 5CT tiêu chuẩn có độ bền cao nhất với hiệu suất tối thiểu là 862 MPa (125.000 psi). Nó chỉ liền mạch, hỏi đáp bắt buộc và không bị xếp hạng chua chát. Q125 hầu như chỉ được chỉ định cho các giếng siêu sâu, siêu áp suất cao (HPHT) nơi P110 không thể đáp ứng các yêu cầu thiết kế sập hoặc nổ. Nó yêu cầu kiểm soát hóa học chặt chẽ hơn so với các loại khác và việc hàn hoặc xử lý nhiệt các kết nối Q125 đòi hỏi các quy trình đủ tiêu chuẩn. Q125 không phải là loại hàng hóa có sẵn - nó được sản xuất theo đơn đặt hàng với thời gian giao hàng lâu hơn so với loại tiêu chuẩn.

4. Cấp độ dịch vụ chua & Giới hạn H₂S

5. Hướng dẫn quyết định lựa chọn lớp

Sử dụng khung quyết định này để thu hẹp cấp độ API 5CT chính xác cho một loại vỏ hoặc dây ống nhất định. Bốn đầu vào chính là: Áp suất riêng phần H₂S, độ sâu/áp suất giếng, nhiệt độ và hàm lượng CO₂.

Để biết quy trình lựa chọn lớp chi tiết với các ví dụ thiết kế: Cách chọn tài liệu OCTG - Hướng dẫn chọn lớp hoàn chỉnh →

6. Các loại kết nối theo cấp độ

Loại kết nối là một phần của thông số kỹ thuật OCTG và phải phù hợp với cấp độ và ứng dụng. API 5CT xác định ba loại kết nối tiêu chuẩn cho vỏ, cùng với danh mục chung cho các kết nối cao cấp.

Các kết nối cao cấp cung cấp khả năng bịt kín kim loại với kim loại mà các luồng API không thể đạt được, điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng kín khí và giếng chua nơi mọi đường dẫn rò rỉ đều không thể chấp nhận được. ZC Steel Pipe nắm giữ các bằng sáng chế độc lập về thiết kế kết nối cao cấp cho vỏ và ống OCTG.

Để được hướng dẫn kết nối chi tiết: Giải thích về vỏ BTC →  |  Kết nối Cao cấp — Điều kiện & Ưu điểm Sử dụng →  |  Hướng dẫn TCO kết nối OCTG →

7. Phạm vi chiều dài vỏ và ống

API 5CT xác định ba phạm vi chiều dài tiêu chuẩn cho vỏ và ống. Đây là các ký hiệu phạm vi cho thân ống - chiều dài khớp nối bao gồm cả khớp nối dài hơn một chút. Luôn xác nhận phạm vi mà thiết kế giếng của bạn yêu cầu trước khi đặt hàng.

R3 là dòng sản phẩm được ưu tiên sử dụng cho các giếng ngoài khơi và sâu trên bờ vì các mối nối dài hơn đồng nghĩa với việc cần ít kết nối hơn, giảm thời gian giàn khoan và số lượng các điểm rò rỉ tiềm ẩn. R2 phổ biến nhất trong các ứng dụng trên bờ. Thông số kỹ thuật chiều dài vỏ API 5CT - hướng dẫn đầy đủ →

8. Câu hỏi thường gặp