OCTG-buizenZe worden hoofdzakelijk gebruikt voor het boren van olie- en gasputten en het transporteren van olie en gas. Het omvat boorpijpen, omhulsels en extractiepijpen.OCTG-buizenZe worden hoofdzakelijk gebruikt om boorkragen en boorbeitels met elkaar te verbinden en boorkracht over te brengen.Petroleum casing wordt voornamelijk gebruikt om de boorgatwand te ondersteunen tijdens het boren en na de voltooiing, om de normale werking van de gehele olieput te garanderen tijdens het boorproces en na de voltooiing. De olie en het gas op de bodem van de olieput worden voornamelijk naar de oppervlakte getransporteerd door de oliepompbuis.
De boorgatbekleding is essentieel voor het functioneren van olieputten. Door de uiteenlopende geologische omstandigheden is de spanningstoestand ondergronds complex. De gecombineerde effecten van trek-, druk-, buig- en torsiespanning op de bekleding stellen hoge eisen aan de kwaliteit ervan. Beschadiging van de bekleding kan leiden tot een productievermindering of zelfs tot het afschrijven van de gehele put.
Afhankelijk van de sterkte van het staal kan de casing worden onderverdeeld in verschillende staalsoorten, zoals J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, enzovoort. De gebruikte staalsoort varieert afhankelijk van de putconditie en de diepte. In corrosieve omgevingen is het bovendien vereist dat de casing zelf corrosiebestendig is. In gebieden met complexe geologische omstandigheden is het ook noodzakelijk dat de casing bestand is tegen instorting.
I. Basiskennis over OCTG-buizen
1. Specialistische termen met betrekking tot de uitleg van petroleumleidingen
API: dat is de afkorting van American Petroleum Institute.
OCTG: Dit is de afkorting van Oil Country Tubular Goods, wat oliespecifieke buizen betekent, waaronder afgewerkte oliebuizen, boorpijpen, boorkragen, ringen, korte verbindingsstukken, enzovoort.
Oliebuizen: Buizen die in olieputten worden gebruikt voor olie- en gaswinning, waterinjectie en zuurfracturering.
Bekleding: Een buis die vanaf het aardoppervlak in een geboord boorgat wordt neergelaten als bekleding om te voorkomen dat de boorgatwand instort.
Boorpijp: Pijp die gebruikt wordt voor het boren van boorgaten.
Leidingpijp: Pijp die gebruikt wordt voor het transport van olie of gas.
Borgringen: Cilinders die worden gebruikt om twee buizen met inwendige schroefdraad met elkaar te verbinden.
Koppelmateriaal: Buizen die gebruikt worden voor de vervaardiging van koppelingen.
API-schroefdraad: Pijpschroefdraad zoals gespecificeerd door de API 5B-norm, waaronder ronde schroefdraad voor oliepijpen, korte ronde schroefdraad voor casing, lange ronde schroefdraad voor casing, offset trapeziumvormige schroefdraad voor casing, leidingschroefdraad, enzovoort.
Speciale gesp: Niet-API-schroefdraad met speciale afdichtingseigenschappen, verbindingseigenschappen en andere eigenschappen.
Storingen: vervorming, breuk, oppervlakteschade en verlies van de oorspronkelijke functie onder specifieke bedrijfsomstandigheden. De belangrijkste vormen van storingen aan oliebuizen zijn: extrusie, verschuiving, scheuring, lekkage, corrosie, verkleving, slijtage, enzovoort.
2. Aardoliegerelateerde normen
API 5CT: Specificatie voor casing en tubing (momenteel de meest recente versie van de 8e editie)
API 5D: Specificatie voor boorpijpen (de nieuwste versie van de 5e editie)
API 5L: specificatie voor stalen pijpleidingen (de nieuwste versie van de 44e editie)
API 5B: Specificatie voor het bewerken, meten en inspecteren van schroefdraad van casing, oliepijpen en leidingbuizen.
GB/T 9711.1-1997: Technische voorwaarden voor de levering van stalen buizen voor het transport in de olie- en gasindustrie Deel 1: Stalen buizen van klasse A
GB/T9711.2-1999: Technische leveringsvoorwaarden van stalen buizen voor het transport van olie en gas in de olie- en gasindustrie. Deel 2: Stalen buizen van klasse B.
GB/T9711.3-2005: Technische leveringsvoorwaarden van stalen buizen voor het transport van aardolie en aardgas. Deel 3: Stalen buizen van klasse C.
II. Olieleiding
1. Classificatie van olieleidingen
Olieleidingen worden onderverdeeld in niet-verdikte (NU) buizen, extern verdikte (EU) buizen en buizen met een geïntegreerde verbinding. Niet-verdikte buizen hebben een buiseinde dat is voorzien van schroefdraad zonder verdikking en een koppeling. Extern verdikte buizen hebben twee buiseinden die extern zijn verdikt, vervolgens van schroefdraad zijn voorzien en met klemmen zijn vastgezet. Buizen met een geïntegreerde verbinding zijn buizen die direct met elkaar verbonden zijn zonder koppeling, waarbij het ene uiteinde is voorzien van schroefdraad door een intern verdikte buitendraad en het andere uiteinde van schroefdraad door een extern verdikte binnendraad.
2. De rol van buizen
①. Winning van olie en gas: nadat de olie- en gasputten zijn geboord en gecementeerd, wordt de buis in de oliemantel geplaatst om de olie en het gas naar de oppervlakte te pompen.
②. Waterinjectie: wanneer de druk in het boorgat onvoldoende is, wordt er water in de put geïnjecteerd via de buis.
③. Stoominjectie: Bij de thermische winning van dikke olie wordt stoom via geïsoleerde olieleidingen in de put gebracht.
(iv) Verzuring en breukvorming: In de latere fase van het boren van een put, of om de productie van olie- en gasputten te verbeteren, is het noodzakelijk om verzurings- en breukvormend medium of uithardingsmateriaal in de olie- en gaslaag te brengen. Het medium en het uithardingsmateriaal worden via de oliepijpleiding getransporteerd.
3. Staalsoort van de oliepijp
De staalsoorten die voor oliepijpleidingen worden gebruikt zijn: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 is onderverdeeld in N80-1 en N80Q. Beide hebben dezelfde treksterkte-eigenschappen, maar verschillen in de leveringswijze en slagvastheid. N80-1 wordt geleverd in genormaliseerde toestand, ofwel wanneer de uiteindelijke walstemperatuur hoger is dan de kritische temperatuur Ar3 en de spanning na afkoeling aan de lucht afneemt. Het kan worden gebruikt als alternatief voor genormaliseerd warmgewalst staal en vereist geen slagvastheids- of niet-destructieve testen. N80Q moet een ontlaatbehandeling (harden en temperen) ondergaan, waarbij de slagvastheid moet voldoen aan de bepalingen van API 5CT en een niet-destructieve test vereist is.
L80 is onderverdeeld in L80-1, L80-9Cr en L80-13Cr. Hun mechanische eigenschappen en leveringsstatus zijn hetzelfde. Verschillen zitten in toepassing, productiemoeilijkheid en prijs. L80-1 is het algemene type, terwijl L80-9Cr en L80-13Cr buizen zijn met een hoge corrosiebestendigheid, die moeilijker te produceren en duurder zijn en doorgaans worden gebruikt in putten met zware corrosie.
C90 en T95 worden onderverdeeld in type 1 en type 2, dat wil zeggen C90-1, C90-2 en T95-1, T95-2.
4. Veelgebruikte staalsoorten, kwaliteit en leveringsstatus van oliepijpen
Staalkwaliteit Leveringsstatus
J55 oliepijp 37Mn5 platte oliepijp: warmgewalst in plaats van genormaliseerd
Verdikte olieleiding: over de volledige lengte genormaliseerd na verdikking.
N80-1 buis 36Mn2V Platte buis: warmgewalst in plaats van genormaliseerd
Verdikte olieleiding: over de volledige lengte genormaliseerd na verdikking.
N80-Q oliepijp 30Mn5 volledig gehard
L80-1 oliepijp 30Mn5 volledig gehard
P110 olieleiding 25CrMnMo volledig gehard
J55 koppeling 37Mn5 warmgewalst online normalisatie
N80 koppeling 28MnTiB volledige lengte temperen
L80-1 koppeling 28MnTiB volledige lengte temperen
P110 Klemmen 25CrMnMo Volledig gehard staal
III. Behuizing
1. Categorisatie en rol van de behuizing
Een casing is een stalen buis die de wand van olie- en gasputten ondersteunt. Afhankelijk van de boordiepte en geologische omstandigheden worden in elke put meerdere lagen casing gebruikt. Cement wordt gebruikt om de casing te cementeren nadat deze in de put is neergelaten. In tegenstelling tot oliepijpen en boorpijpen is casing niet herbruikbaar en behoort het tot de wegwerpmaterialen. Daarom is het verbruik van casing goed voor meer dan 70% van alle buizen in olieputten. Casing kan worden onderverdeeld in: conduit, surface casing, technical casing en oil casing, afhankelijk van het gebruik. De structuren van deze casings in olieputten worden weergegeven in de onderstaande afbeelding.
2. Geleiderbehuizing
Deze tweede casinglaag wordt voornamelijk gebruikt voor boringen in de oceaan en de woestijn om zeewater en zand te scheiden en zo een soepel verloop van het boren te garanderen. De belangrijkste specificaties van deze laag zijn: Φ762 mm (30 inch) × 25,4 mm en Φ762 mm (30 inch) × 19,06 mm.
Oppervlaktebuis: Deze wordt voornamelijk gebruikt voor de eerste boorfase, waarbij het oppervlak van de losse gesteentelagen wordt opengeboord tot aan het gesteente. Om dit deel van de gesteentelagen af te dichten en instorting te voorkomen, moet het worden afgedicht met een oppervlaktebuis. De belangrijkste specificaties van oppervlaktebuizen zijn: 508 mm (20 inch), 406,4 mm (16 inch), 339,73 mm (13-3/8 inch), 273,05 mm (10-3/4 inch), 244,48 mm (9-5/9 inch), enz. De diepte van de daalbuis is afhankelijk van de diepte van de losse gesteentelagen. De diepte van de daalbuis is doorgaans 80 tot 1500 meter. De externe en interne druk zijn niet hoog en er wordt meestal gebruik gemaakt van staal van de kwaliteit K55 of N80.
3. Technische behuizing
Technische casing wordt gebruikt bij het boren van complexe formaties. Wanneer men complexe lagen tegenkomt, zoals ingestorte lagen, olielagen, gaslagen, waterlagen, lekkagelagen, zoutlagen, enzovoort, is het noodzakelijk om technische casing te plaatsen om deze af te dichten, anders kan er niet geboord worden. Sommige putten zijn diep en complex, tot wel duizenden meters diep. In dit soort diepe putten is het nodig om meerdere lagen technische casing te plaatsen. De eisen aan de mechanische eigenschappen en afdichtingsprestaties van deze casing zijn zeer hoog, waardoor er ook hogere staalsoorten worden gebruikt. Naast K55 worden vaker N80 en P110 gebruikt, en in sommige diepe putten zelfs Q125 of nog hogere niet-API-gecertificeerde staalsoorten, zoals V150. De belangrijkste specificaties van de technische behuizing zijn als volgt: 339,73 mm (13-3/8 inch), 273,05 mm (10-3/4 inch), 244,48 mm (9-5/8 inch), 219,08 mm (8-5/8 inch), 193,68 mm (7-5/8 inch), 177,8 mm (7 inch) enzovoort.
4. Oliebehuizing
Wanneer een put wordt geboord tot de gewenste laag (de laag die olie en gas bevat), is het noodzakelijk om een oliebuis te gebruiken om de olie- en gaslaag en de daarboven gelegen, blootliggende gesteentelagen af te dichten. De oliebuis zelf vormt de olielaag. Van alle typen oliebuizen worden de diepste putten gebruikt, waardoor de mechanische eigenschappen en afdichtingsprestaties het hoogst zijn. Hiervoor worden staalsoorten zoals K55, N80, P110, Q125, V150, enzovoort gebruikt. De belangrijkste specificaties voor formatiebuizen zijn: 177,8 mm (7 inch), 168,28 mm (6-5/8 inch), 139,7 mm (5-1/2 inch), 127 mm (5 inch), 114,3 mm (4-1/2 inch), enzovoort. De buizen worden het diepst gebruikt in putten en hebben daarom de hoogste mechanische eigenschappen en afdichtingsprestaties.
V. Boorpijp
1. Classificatie en rol van buizen voor boorgereedschap
De boorpijp bestaat uit een vierkante boorpijp, een verzwaarde boorpijp en een boorkraag. De boorpijp is het belangrijkste boorgereedschap dat de boorbeitel vanuit de grond naar de bodem van de put drijft en tevens een kanaal vormt tussen de grond en de bodem van de put. De boorpijp heeft drie hoofdfuncties: ① het overbrengen van koppel om de boorbeitel aan te drijven; ② het uitoefenen van druk op de boorbeitel door middel van het eigen gewicht om het gesteente op de bodem van de put te breken; ③ het transporteren van de boorvloeistof, oftewel de boormodder, door middel van hogedrukpompen vanuit de grond naar het boorgat van de boorkolom. Daar stroomt de boorvloeistof naar de bodem van de put om gesteentefragmenten weg te spoelen en de boorbeitel te koelen, en voert de boorvloeistof via de ringvormige ruimte tussen de buitenkant van de kolom en de putwand terug naar de grond, waardoor het boren van de put mogelijk wordt. Tijdens het boorproces moet de boorpijp een verscheidenheid aan complexe, wisselende belastingen weerstaan, zoals trek-, druk-, torsie-, buig- en andere spanningen. Het binnenoppervlak is bovendien onderhevig aan erosie door boormodder onder hoge druk en corrosie.
(1) Vierkante boorpijp: vierkante boorpijpen zijn er in twee soorten: vierhoekig en zeshoekig. In China wordt voor elke boorkolom een vierhoekige boorpijp gebruikt. De specificaties zijn: 63,5 mm (2-1/2 inch), 88,9 mm (3-1/2 inch), 107,95 mm (4-1/4 inch), 133,35 mm (5-1/4 inch), 152,4 mm (6 inch) enzovoort. De gebruikelijke lengte is 12 tot 14,5 meter.
(2) Boorpijp: De boorpijp is het belangrijkste gereedschap voor het boren van putten. Deze is verbonden met het onderste uiteinde van de vierkante boorpijp. Naarmate de boorput dieper wordt, wordt de boorpijp steeds verder verlengd. De specificaties van boorpijpen zijn: 60,3 mm (2-3/8 inch), 73,03 mm (2-7/8 inch), 88,9 mm (3-1/2 inch), 114,3 mm (4-1/2 inch), 127 mm (5 inch), 139,7 mm (5-1/2 inch) enzovoort.
(3) Verzwaarde boorpijp: Een verzwaarde boorpijp is een overgangsstuk tussen de boorpijp en de boorkraag, dat de krachtverdeling in de boorpijp verbetert en de druk op de boorbeitel verhoogt. De belangrijkste specificaties van verzwaarde boorpijpen zijn 88,9 mm (3-1/2 inch) en 127 mm (5 inch).
(4) Boorkraag: de boorkraag is verbonden met het onderste deel van de boorpijp. Deze boorkraag is een speciale, dikwandige pijp met een hoge stijfheid die druk uitoefent op de boorbeitel om het gesteente te breken en een geleidingsfunctie vervult bij het boren van rechte putten. De meest voorkomende specificaties voor boorkragen zijn: 158,75 mm (6-1/4 inch), 177,85 mm (7 inch), 203,2 mm (8 inch), 228,6 mm (9 inch) enzovoort.
V. Leidingpijp
1. Classificatie van leidingbuizen
Leidingbuizen worden in de olie- en gasindustrie gebruikt voor het transport van olie, geraffineerde olie, aardgas en water. Ze worden ook wel stalen buizen genoemd. Het transport van olie en gas via pijpleidingen is hoofdzakelijk onderverdeeld in drie soorten: hoofdleidingen, aftakkingen en leidingen voor het stedelijk netwerk. De hoofdleidingen hebben doorgaans een diameter van 406 tot 1219 mm, een wanddikte van 10 tot 25 mm en staalkwaliteit X42 tot X80. Aftakkingen en leidingen voor het stedelijk netwerk hebben doorgaans een diameter van 114 tot 700 mm, een wanddikte van 6 tot 20 mm en staalkwaliteit X42 tot X80. De gebruikelijke specificaties voor aanvoerleidingen en leidingen voor het stedelijk netwerk zijn 114-700 mm, een wanddikte van 6-20 mm en staalkwaliteit X42-X80.
Leidingbuizen zijn er in gelaste en naadloze stalen uitvoeringen; gelaste stalen buizen worden vaker gebruikt dan naadloze stalen buizen.
2. Standaard voor leidingbuizen
De standaard voor pijpleidingen is API 5L "specificatie voor stalen pijpleidingen", maar China heeft in 1997 twee nationale normen voor pijpleidingen uitgevaardigd: GB/T9711.1-1997 "Technische leveringsvoorwaarden voor stalen pijpen voor de olie- en gasindustrie, deel 1: stalen pijpen van klasse A" en GB/T9711.2-1997 "Technische leveringsvoorwaarden voor stalen pijpen voor de olie- en gasindustrie, deel 2: stalen pijpen van klasse B". Deze twee normen zijn equivalent aan API 5L en veel binnenlandse gebruikers eisen levering volgens deze twee nationale normen.
3. Over PSL1 en PSL2
PSL is de afkorting van productspecificatieniveau. Het productspecificatieniveau voor leidingbuizen is onderverdeeld in PSL1 en PSL2, oftewel het kwaliteitsniveau. PSL1 is hoger dan PSL2. De twee specificatieniveaus verschillen niet alleen in testvereisten, maar ook in eisen met betrekking tot de chemische samenstelling en mechanische eigenschappen. Daarom moet, volgens de API 5L-voorschriften, naast de specificaties, staalkwaliteit en andere gangbare indicatoren, ook het productspecificatieniveau worden vermeld, namelijk PSL1 of PSL2.
PSL2 is wat betreft chemische samenstelling, treksterkte, slagvastheid, niet-destructief onderzoek en andere indicatoren strenger dan PSL1.
4. Staalkwaliteit en chemische samenstelling van pijpleidingen
De staalkwaliteit voor leidingbuizen is van laag naar hoog onderverdeeld in: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 en X80.
5. Waterdruk in de leiding en eisen ten aanzien van niet-destructief onderzoek.
De hydraulische test van de leiding moet tak voor tak worden uitgevoerd, en de norm staat het niet-destructief opwekken van hydraulische druk niet toe, wat een groot verschil is tussen de API-norm en onze normen.
Voor PSL1 is geen niet-destructief onderzoek vereist, voor PSL2 moet niet-destructief onderzoek tak voor tak worden uitgevoerd.
VI. Premiumverbinding
1. Introductie van Premium Connection
Een speciale gesp is anders dan een API-schroefdraad vanwege de speciale structuur van de pijpschroefdraad. Hoewel de bestaande API-schroefdraad voor oliebuizen veelvuldig wordt gebruikt bij de winning van olie, komen de tekortkomingen ervan duidelijk naar voren in de specifieke omstandigheden van sommige olievelden: de API-buis met ronde schroefdraad heeft weliswaar een betere afdichting, maar de trekkracht die het schroefdraadgedeelte kan dragen is slechts gelijk aan 60% tot 80% van de sterkte van de buis, waardoor deze niet geschikt is voor de winning van olie in diepe putten; de API-buis met schuine trapeziumvormige schroefdraad heeft een trekkracht die slechts gelijk is aan de sterkte van de buis, waardoor deze niet geschikt is voor de winning van olie in diepe putten; de API-buis met schuine trapeziumvormige schroefdraad heeft een slechte trekkracht. Hoewel de trekkracht van de buis veel hoger is dan die van een API-verbinding met ronde schroefdraad, is de afdichting niet optimaal, waardoor deze niet geschikt is voor de winning van olie in hogedrukgasputten. Daarnaast kan het smeermiddel voor schroefdraad alleen zijn werk doen bij temperaturen onder de 95℃, waardoor het niet geschikt is voor gebruik in hogetemperatuurputten.
Vergeleken met API-verbindingen met ronde schroefdraad en gedeeltelijke trapeziumvormige schroefdraad, heeft Premium Connection op de volgende punten baanbrekende vooruitgang geboekt:
(1) goede afdichting, door het ontwerp van een elastische en metalen afdichtingsstructuur, zodat de gasafdichtingsweerstand van de verbinding de grens van de vloeigrens van de buiswand bereikt;
(2) hoge sterkte van de verbinding, met een Premium Connection-verbinding van de oliebuis, is de sterkte van de verbinding gelijk aan of groter dan de sterkte van de buis zelf, waardoor het probleem van slippage fundamenteel wordt opgelost;
(3) Door de verbetering van de materiaalkeuze en het oppervlaktebehandelingsproces is het probleem van vastzittende draad in de gesp in principe opgelost;
(4) door de optimalisatie van de structuur, zodat de gezamenlijke spanningsverdeling redelijker wordt, wat de weerstand tegen spanningscorrosie bevordert;
(5) door de schouderstructuur met een redelijk ontwerp, zodat de bediening van de gesp gemakkelijker kan worden uitgevoerd.
Momenteel zijn er wereldwijd meer dan 100 soorten Premium Connections ontwikkeld met gepatenteerde technologie.
Geplaatst op: 21 februari 2024