油井管パイプ主に油井やガス井の掘削、石油やガスの輸送に使用されます。これには、石油掘削パイプ、石油ケーシング、石油抽出パイプが含まれます。油井管パイプ主にドリルカラーとドリルビットを接続し、穴あけパワーを伝達するために使用されます。石油ケーシングは主に、掘削中および掘削完了後に坑井を支持し、掘削プロセス中および掘削完了後の油井全体の正常な動作を確保するために使用されます。油井の底にある石油とガスは、主に油汲み管によって地表まで輸送されます。
オイルケーシングは油井の稼働を維持するための生命線です。地質条件が異なるため、地下の応力状態は複雑であり、ケーシング本体に対する引張、圧縮、曲げ、ねじり応力の複合効果により、ケーシング自体の品質に高い要件が求められます。何らかの理由でケーシング自体が損傷すると、生産量の減少や坑井全体の廃棄につながる可能性があります。
鋼自体の強度に応じて、ケーシングはJ55、K55、N80、L80、C90、T95、P110、Q125、V150などのさまざまな鋼種に分類できます。使用される鋼種は坑井の状態によって異なります。そして深さ。腐食環境ではケーシング自体の耐食性も求められます。地質条件が複雑な地域では、ケーシングの耐倒壊性能も求められます。
I.油井管の基礎知識
1、石油パイプに関する専門用語の解説
API：American Petroleum Instituteの略称です。
OCTG: Oil Country Tubular Goods の略で、完成したオイルケーシング、ドリルパイプ、ドリルカラー、フープ、ショートジョイントなどを含む石油専用チューブを意味します。
オイルチューブ: 油井で石油抽出、ガス抽出、注水および酸破砕に使用されるチューブ。
ケーシング: 井戸の壁の崩壊を防ぐためのライナーとして、地表から掘削されたボーリング孔に下げられるチューブ。
ドリルパイプ：ボーリング孔を掘削するために使用されるパイプ。
ラインパイプ：石油やガスを輸送するために使用されるパイプ。
サークリップ: 雌ねじのある 2 本のねじ付きパイプを接続するために使用されるシリンダー。
カップリング材質：カップリングの製造に使用されるパイプ。
APIねじ：API 5B規格で規定された管用ねじで、オイル管用丸ねじ、ケーシング短丸ねじ、ケーシング長丸ねじ、ケーシングオフセット台形ねじ、ライン管用ねじなどが含まれます。
特殊バックル: 特殊なシール特性、接続特性、その他の特性を備えた非 API スレッド。
故障: 特定の使用条件下での変形、破損、表面損傷、および本来の機能の喪失。オイルケーシングの主な破損形態は、はみ出し、滑り、破裂、漏れ、腐食、結合、摩耗などです。
2、石油関連規格
API 5CT: ケーシングおよびチューブの仕様 (現在の第 8 版の最新バージョン)
API 5D: ドリルパイプ仕様書（第5版の最新版）
API 5L：パイプライン鋼管規格（第44版最新版）
API 5B: ケーシング、オイルパイプ、ラインパイプのねじの加工、測定、検査に関する仕様
GB/T 9711.1-1997: 石油およびガス産業の輸送用鋼管の納入に関する技術条件 パート 1: グレード A 鋼管
GB/T9711.2-1999: 石油およびガス産業の輸送用鋼管の納入に関する技術条件 パート 2: グレード B 鋼管
GB/T9711.3-2005: 石油および天然ガス産業の輸送用鋼管の納入の技術条件パート 3: グレード C 鋼管
Ⅱ．オイルパイプ
1. 油管の分類
オイルパイプは、ノンアプセット (NU) チューブ、エクスターナル アプセット (EU) チューブ、および一体型ジョイント チューブに分けられます。ノンアプセットチューブとは、厚くならずにねじが切られ、カップリングが装備されたパイプ端を指します。外部アプセット チューブとは、外側が厚くされ、ねじが切られ、クランプが取り付けられた 2 つのパイプ端を指します。一体型ジョイントチューブとは、カップリングを使用せずに直接接続され、一端が内側に太いおねじにねじ込まれ、もう一方の端が外側に太い雌ねじにねじ込まれたパイプを指します。
2.チューブの役割
①、石油とガスの採掘：油井とガス井を掘削してセメントで固定した後、チューブをオイルケーシングに入れて石油とガスを地上に抽出します。
②、注水：ダウンホールの圧力が十分でない場合、チューブを通して井戸内に水を注入します。
③、蒸気注入：濃厚油の熱回収の過程で、断熱された油管を用いて蒸気を坑井に注入します。
(iv) 酸性化および破砕：坑井掘削の後期段階、または油井およびガス井の生産性を向上させるために、酸性化および破砕媒体または硬化材料を油層およびガス層に投入する必要があります。硬化材料はオイルパイプを通って輸送されます。
3.オイルパイプの鋼種
オイルパイプの鋼種は、H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110です。
N80 は N80-1 と N80Q に分けられます。この 2 つは同じ引張特性であり、2 つの違いは出荷状態と衝撃性能の違いです。N80-1 は正規化状態または最終圧延温度が基準温度よりも高い場合に出荷されます。空冷後の臨界温度Ar3と張力の低下を利用して、熱間圧延を正規化する代替案を見つけるために使用でき、衝撃試験や非破壊試験は必要ありません。N80Q は焼き戻し (焼き入れと焼き戻し) が必要です。熱処理、衝撃機能は API 5CT の規定に準拠し、非破壊検査を行う必要があります。
L80はL80-1、L80-9Cr、L80-13Crに分かれています。機械的特性および出荷状態は同じです。用途、製造難易度、価格の違いは、L80-1が一般タイプ、L80-9Cr、L80-13Crは高耐食性チューブ、製造難易度、高価、通常重腐食井戸に使用されます。
C90 と T95 はタイプ 1 とタイプ 2、つまり C90-1、C90-2 と T95-1、T95-2 に分けられます。
4.オイルパイプの一般的な鋼種とグレードと納入状況
鋼種 グレード 納入状況
J55 オイル パイプ 37Mn5 フラット オイル パイプ: 正規化の代わりに熱間圧延
肉厚オイルパイプ：肉厚化後正規化された全長。
N80-1 チューブ 36Mn2V フラットタイプ チューブ: 焼きならしの代わりに熱間圧延
肉厚オイルパイプ：肉厚化後正規化された全長
N80-Q オイルパイプ 30Mn5 全長焼戻し
L80-1 オイルパイプ 30Mn5 全長焼戻し
P110オイルパイプ 25CrMnMo全長焼戻し
J55 カップリング 37Mn5 熱間圧延オンライン焼ならし
N80カップリング 28MnTiB全長焼戻し
L80-1 カップリング 28MnTiB 全長焼戻し
P110 クランプ 25CrMnMo 全長焼戻し
Ⅲ．ケーシング
1、ケーシングの分類と役割
ケーシングは、油井やガス井の壁を支える鋼管です。異なる掘削深さと地質条件に応じて、各坑井ではいくつかの層のケーシングが使用されます。セメントは、井戸内に降ろされたケーシングをセメントで固定するために使用され、石油パイプやドリルパイプとは異なり、再利用できず、使い捨ての消耗材料に属します。したがって、ケーシングの消費量は油井管全体の70％以上を占めます。ケーシングは用途に応じて導管、表面ケーシング、テクニカルケーシング、オイルケーシングに分類され、油井内の構造は下の図に示されています。
2.導体外被
主に海洋や砂漠での掘削に使用され、海水と砂を分離して掘削をスムーズに進めることができます。2.ケーシングのこの層の主な仕様は、Φ762mm（30インチ）×25.4mm、Φ762mm（30インチ）×19.06mmです。
表面ケーシング：これは主に最初の掘削に使用され、緩い地層の表面を岩盤まで開けます。地層のこの部分が崩壊しないようにするには、表面ケーシングで密閉する必要があります。表面ケーシングの主な仕様: 508mm (20in)、406.4mm (16in)、339.73mm (13-3/8in)、273.05mm (10-3/4in)、244.48mm (9-5/9in) など。下降パイプの深さは軟層の深さに依存します。下部パイプの深さは緩い地層の深さに依存し、一般的には 80 ～ 1500 m です。外圧および内圧は大きくなく、一般にK55鋼種またはN80鋼種が採用されます。
3.テクニカルケーシング
テクニカルケーシングは、複雑な地層の掘削プロセスに使用されます。崩壊層、油層、ガス層、水層、漏洩層、塩ペースト層などの複雑な部分に遭遇した場合、テクニカルケーシングを下ろして密閉する必要があり、そうしないと穴あけを実行できません。一部の井戸は深くて複雑で、井戸の深さは数千メートルに達します。この種の深井戸では、数層の技術的なケーシングを敷く必要があり、その機械的特性とシール性能の要件は非常に高く、使用される鋼種は高品質です。また、K55 に加えて、N80 および P110 グレードの使用が多くなり、一部の深井戸は Q125 またはさらに高い非 API グレード (V150 など) でも使用されます。テクニカル ケーシングの主な仕様は次のとおりです: 339.73 テクニカル ケーシングの主な仕様は次のとおりです: 339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/8in)、 219.08mm(8-5/8インチ)、193.68mm(7-5/8インチ)、177.8mm(7インチ)など。
4. オイルケーシング
目的の層（石油とガスを含む層）まで井戸を掘削する場合、石油とガスの層とその上部の露出した地層をオイルケーシングで密閉する必要があり、オイルケーシングの内側が石油層となります。 。オイルケーシングはあらゆるタイプのケーシングで最も深い井戸の深さであり、その機械的特性とシール性能の要件も最も高く、鋼グレードのK55、N80、P110、Q125、V150などが使用されます。フォーメーションケーシングの主な仕様は、177.8mm(7in)、168.28mm(6-5/8in)、139.7mm(5-1/2in)、127mm(5in)、114.3mm(4-1/2in)などです。ケーシングは各種井戸の中で最も深く、機械的性能、シール性が最も優れています。
V.ドリルパイプ
1、 穴あけ工具用パイプの分類と役割
ドリルツールの角ドリルパイプ、ドリルパイプ、重り付きドリルパイプ、ドリルカラーでドリルパイプを形成します。ドリルパイプは、地面から井戸の底までドリルビットを駆動するコア掘削ツールであり、地面から井戸の底までの水路でもあります。主な役割は 3 つあります。①トルクを伝達してドリルビットをドリルに駆動します。② 自重を利用してドリルビットに圧力を加え、井戸の底の岩石を破壊します。③ 井戸の洗浄液、つまり掘削泥を高圧泥水ポンプを通して地中を掘削コラムのボーリング孔に運び、井戸の底に流れ込み、岩石の破片を洗い流し、ドリルビットを冷却します。そして、岩石破片を柱の外面と井戸の壁との間の環状空間を通って運び、地面に戻し、井戸を掘削する目的を達成する。掘削プロセスにおけるドリルパイプは、引張、圧縮、ねじり、曲げ、その他の応力などのさまざまな複雑な交互荷重に耐えるため、内面も高圧泥の洗掘や腐食にさらされます。
（1）角形ドリルパイプ：角形ドリルパイプには四角形と六角形の2種類があり、中国の石油掘削ロッドの各セットのドリルコラムは通常四角形のドリルパイプを使用します。仕様は、63.5mm (2-1/2インチ)、88.9mm (3-1/2インチ)、107.95mm (4-1/4インチ)、133.35mm (5-1/4インチ)、152.4mm (6インチ)、すぐ。通常使用される長さは12～14.5mです。
(2) ドリルパイプ：ドリルパイプは、井戸を掘削するための主要なツールであり、角形ドリルパイプの下端に接続されており、掘削井が深くなるにつれて、ドリルパイプは次々とドリルコラムを延長していきます。ドリルパイプの仕様は: 60.3mm (2-3/8in)、73.03mm (2-7/8in)、88.9mm (3-1/2in)、114.3mm (4-1/2in)、127mm (5in) ）、139.7mm（5-1/2インチ）など。
(3) 加重ドリルパイプ：加重ドリルパイプは、ドリルパイプとドリルカラーを接続する過渡的なツールであり、ドリルパイプの力の状態を改善し、ドリルビットへの圧力を高めることができます。加重ドリルパイプの主な仕様は、88.9mm (3-1/2in) と 127mm (5in) です。
(4) ドリルカラー：ドリルカラーはドリルパイプの下部に接続されており、剛性の高い特殊な厚肉パイプであり、ドリルビットに圧力をかけて岩石を破壊し、岩石を破壊する際のガイドの役割を果たします。まっすぐな井戸を掘削します。ドリルカラーの一般的な仕様は、158.75mm (6-1/4in)、177.85mm (7in)、203.2mm (8in)、228.6mm (9in) などです。
V. ラインパイプ
1、ラインパイプの分類
ラインパイプは、石油・ガス業界で石油、精製油、天然ガス、水道のパイプラインを輸送するために使用され、略して鋼管が使用されます。石油・ガスパイプラインの輸送は主に幹線パイプライン、支線パイプライン、都市パイプラインネットワークパイプラインの3種類に分けられ、幹線パイプライン送電線の通常仕様は∮406～1219mm、壁厚10～25mm、鋼種X42～ X80;#114～700mm、肉厚6～20mm、鋼種X42～X80の通常仕様の分岐パイプラインおよび都市パイプラインネットワークパイプライン。フィーダーパイプラインおよび都市パイプラインの通常の仕様は、114〜700mm、壁厚6〜20mm、鋼グレードX42〜X80です。
ラインパイプには溶接鋼管と継目無鋼管があり、継目無鋼管よりも溶接鋼管の方が多く使用されます。
2、ラインパイプ規格
ラインパイプ規格は API 5L「パイプライン鋼管仕様」ですが、中国は 1997 年にパイプラインパイプに関する 2 つの国家基準を公布しました:GB/T9711.1-1997「石油ガス産業、鋼管納入の技術条件の最初の部分」 ：A グレード鋼管」および GB/T9711.2-1997「石油およびガス産業、鋼管の納入に関する技術条件の第 2 部：B グレード鋼管」。「鋼管」の場合、これら 2 つの規格は API 5L に相当し、多くの国内ユーザーはこれら 2 つの国家規格の供給を必要としています。
3、PSL1、PSL2について
PSLとは製品仕様レベルの略称です。ラインパイプの製品仕様レベルはPSL1とPSL2に分かれており、品質レベルもPSL1とPSL2に分かれているとも言えます。PSL1はPSL2よりも高く、2つの仕様レベルは試験要件が異なるだけでなく、化学組成、機械的特性の要件も異なるため、API 5L命令に従って、契約条件に加えて仕様、鋼種を指定します。およびその他の一般的なインジケーターだけでなく、製品仕様レベル、つまり PSL1 または PSL2 も示す必要があります。
PSL2は化学成分、引張特性、衝撃力、非破壊検査等の指標がPSL1よりも厳しいものです。
4、パイプラインパイプの鋼種と化学成分
ラインパイプの鋼種は低級から高級まで、A25、A、B、X42、X46、X52、X60、X65、X70、X80に分けられます。
5、ラインパイプの水圧と非破壊要件
ラインパイプの水圧試験は分岐ごとに行う必要があり、規格では非破壊での油圧発生が認められていない点もAPI規格と弊社規格の大きな違いです。
PSL1 は非破壊テストを必要としませんが、PSL2 はブランチごとに非破壊テストを行う必要があります。
VI.プレミアム接続
1、プレミアムコネクションの導入
特殊バックルはAPIスレッドとは異なり、パイプネジの特殊構造を採用しています。既存の API ねじ付きオイルケーシングは油井開発で広く使用されていますが、一部の油田の特殊な環境ではその欠点が明確に示されています。API 丸ねじ付きパイプ柱は、シール性能が優れていますが、ねじ付きパイプの張力が負担します。この部分はパイプ本体の強度の60％から80％に相当するだけであるため、深井戸の掘削には使用できません。API バイアス台形ねじパイプ柱では、ねじ部分の引張性能はパイプ本体の強度と同等であるため、深井戸では使用できません。API バイアス台形ねじパイプ柱、その引張性能は良好ではありません。カラムの引張性能は API 丸ねじ接続よりもはるかに優れていますが、シール性能はあまり良くないため、高圧ガス井の開発には使用できません。また、ねじ込みグリースは95℃以下の環境でしかその役割を発揮できないため、高温の井戸の掘削には使用できません。
API 丸ネジ接続や部分台形ネジ接続と比較して、Premium Connection は次の点で画期的な進歩を遂げています。
(1) 弾性および金属シール構造の設計により、良好なシールが実現され、ジョイントのガスシール抵抗が降伏圧力内でチューブ本体の限界に達します。
(2) 接続強度が高く、オイルケーシングのプレミアム接続接続により、接続強度はチューブ本体の強度に達するかそれを超え、滑りの問題を根本的に解決します。
(3) 材料の選択と表面処理プロセスの改善により、糸の固着バックルの問題は基本的に解決されました。
(4) 構造の最適化により、接合部の応力分布がより合理的になり、応力腐食に対する耐性が向上します。
(5) 合理的なデザインのショルダー構造により、バックルの操作がより簡単に実行できます。
現在、特許技術を用いたプレミアムコネクションは世界で100種類以上開発されています。
投稿日時: 2024 年 2 月 21 日