油井管主に油井・ガス井の掘削および石油・ガスの輸送に使用されます。石油掘削管、石油ケーシング、石油採掘管などが含まれます。油井管主にドリルカラーとドリルビットを接続し、掘削力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の油井孔の支持に使用され、掘削中および掘削完了後の油井全体の正常な稼働を確保します。油井底部の油とガスは、主に揚油管によって地表まで輸送されます。
オイルケーシングは、油井の操業維持における生命線です。地質条件の多様性により、地下の応力状態は複雑であり、ケーシング本体にかかる引張、圧縮、曲げ、ねじり応力の複合的な影響により、ケーシング自体の品質に対する要求は極めて高くなります。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、場合によっては油井全体の廃棄につながる可能性があります。
ケーシングは、鋼材自体の強度に応じて、J55、K55、N80、L80、C90、T95、P110、Q125、V150など、様々な鋼種に分類されます。使用される鋼種は、坑井の状態や深度によって異なります。腐食性環境では、ケーシング自体にも耐食性が求められます。また、複雑な地質条件の地域では、ケーシングに耐崩壊性能も求められます。
I. OCTGパイプの基礎知識
1、石油管に関する専門用語解説
API: American Petroleum Institute の略称です。
OCTG：Oil Country Tubular Goodsの略称で、石油専用管を意味し、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が含まれます。
石油チューブ: 石油抽出、ガス抽出、水注入、酸破砕のために油井で使用されるチューブ。
ケーシング: 井戸壁の崩壊を防ぐために、掘削された掘削孔にライナーとして地表から降ろされるチューブ。
ドリルパイプ：ボーリングホールを掘削するために使用するパイプ。
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: 2 本の内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。
カップリング材料：カップリングの製造に使用するパイプ。
API ねじ: API 5B 規格で規定されたパイプねじ。油管丸ねじ、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、ラインパイプねじなど。
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故障の主な形態は、押し出し、滑り、破裂、漏洩、腐食、接着、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仕様（現在、第 8 版の最新バージョン）
API 5D: ドリルパイプ仕様（第5版の最新版）
API 5L：パイプライン鋼管仕様（第44版の最新版）
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、検査の仕様
GB/T 9711.1-1997:石油・ガス産業輸送用鋼管納入技術条件 パート1:グレードA鋼管
GB/T9711.2-1999:石油・ガス産業輸送用鋼管納入技術条件第2部:グレードB鋼管
GB/T9711.3-2005:石油・天然ガス輸送用鋼管の納入技術条件 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、およびインテグラルジョイントチューブに分類されます。ノンアプセットチューブとは、パイプの端部にねじ山が切られており、肉厚が調整されていない状態で継手が取り付けられているチューブです。エクスターナルアプセットチューブとは、両端のパイプの外径を肉厚に調整した後、ねじ山を切られ、クランプが取り付けられているチューブです。インテグラルジョイントチューブとは、片方の端に内径が肉厚に調整された外ねじを、もう片方の端に外径が肉厚に調整された内ねじを通し、継手を使わずに直結されたチューブです。
2.チューブの役割
①、石油とガスの採取：油井とガス井を掘削して固めた後、チューブをオイルケーシングに設置して石油とガスを地上に採取します。
②、注水：坑井内の圧力が不十分な場合、チューブを通して井戸内に水を注入します。
③、蒸気注入：濃厚油を熱回収する過程で、断熱された油管を通して井戸に蒸気を注入します。
（iv）酸処理および破砕：油井掘削の後期段階、または油井やガス井の生産性を向上させるために、油ガス層に酸処理および破砕媒体または硬化材を投入する必要があり、媒体と硬化材は油管を通じて輸送されます。
3.油管の鋼材グレード
油管の鋼材グレードは、H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110 です。
N80はN80-1とN80Qに分けられ、両者の引張特性は同じで、両者の違いは出荷状態と衝撃性能の違いです。N80-1は正規化された状態で出荷されるか、最終圧延温度が臨界温度Ar3よりも高い場合に空冷後に張力が低下し、正規化された熱間圧延の代替品を見つけることができ、衝撃および非破壊検査は必要ありません。N80Qは焼戻し（焼き入れおよび焼戻し）熱処理が必要であり、衝撃機能はAPI 5CTの規定に準拠する必要があり、非破壊検査が必要です。
L80はL80-1、L80-9Cr、L80-13Crの3種類に分類されます。機械的特性と納入状況は共通です。用途、製造難易度、価格の違いにより、L80-1は一般用、L80-9CrとL80-13Crは高耐食性鋼管で、製造が難しく高価であるため、通常は重腐食井に使用されます。
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.油管の一般的な鋼種、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：正規化ではなく熱間圧延
増粘油管：増粘後全長が正規化されます。
N80-1チューブ 36Mn2V フラットタイプチューブ：焼鈍ではなく熱間圧延
増粘油管：増粘後全長正規化
N80-Qオイルパイプ30Mn5全長焼入れ
L80-1 オイルパイプ 30Mn5 全長焼入れ
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正規化
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 全長焼入れ
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。掘削深度や地質条件の違いに応じて、各油井では複数の層のケーシングが使用されます。ケーシングは油井に下ろされた後、セメントで固められます。油井管や掘削管とは異なり、再利用できず、使い捨ての消耗品に分類されます。そのため、ケーシングの消費量は油井管全体の70%以上を占めています。ケーシングは用途によって、導管、地表ケーシング、テクニカルケーシング、オイルケーシングに分類され、油井におけるそれぞれの構造は下図に示されています。
2.導体ケース
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の円滑な進行を確保します。この2層ケーシングの主な仕様は、Φ762mm(30in)×25.4mm、Φ762mm(30in)×19.06mmです。
表面ケーシング：主に最初の掘削に使用され、緩い地層の表面を岩盤まで掘削し、この部分の地層の崩壊を防ぐために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規格：508mm（20in）、406.4mm（16in）、339.73mm（13-3/8in）、273.05mm（10-3/4in）、244.48mm（9-5/9in）など。下降管の深さは軟質地層の深度に依存します。下降管の深さは緩い地層の深度に依存し、通常は80～1500mです。その外圧と内圧は大きくなく、一般的にK55鋼種またはN80鋼種が採用されています。
3.テクニカルケース
テクニカルケーシングは、複雑な地層の掘削プロセスで使用されます。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敷設して密閉する必要があります。そうしないと、掘削を実行できません。井戸の中には深くて複雑なものもあり、井戸の深さは数千メートルに達します。このような深井戸には、複数層のテクニカルケーシングを敷設する必要があり、その機械的特性と密閉性能の要件は非常に高く、使用される鋼種も高く、K55に加えて、N80とP110グレードの使用が増えています。一部の深井戸では、Q125やV150などのさらに高い非APIグレードも使用されています。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(8-5/8in)、193.68mm(7-5/8in)、177.8mm(7in)など。
4. オイルケーシング
井戸を目的層（油ガス層）まで掘削したら、油ケーシングを使用して油ガス層と上層の露出地層を密閉する必要があり、油ケーシングの内側が油層です。油ケーシングは、あらゆる種類のケーシングの中で最も深い井戸深度にあり、その機械的性質と密閉性能の要件も最も高く、鋼種K55、N80、P110、Q125、V150などが使用されます。地層ケーシングの主な規格は、177.8mm（7in）、168.28mm（6-5/8in）、139.7mm（5-1/2in）、127mm（5in）、114.3mm（4-1/2in）などです。ケーシングはあらゆる種類の井戸の中で最も深く、その機械的性能と密閉性能は最も高くなります。
V.ドリルパイプ
1、掘削工具用パイプの分類と役割
掘削ツールにおける角型ドリルパイプ、ドリルパイプ、加重ドリルパイプ、ドリルカラーはドリルパイプを構成します。ドリルパイプは、ドリルビットを地中から井戸底まで駆動するコア掘削ツールであり、地中から井戸底までの管路でもあります。ドリルパイプには主に3つの役割があります。1. トルクを伝達してドリルビットを駆動し、掘削する。2. 自重を利用してドリルビットに圧力をかけ、井戸底の岩石を破砕する。3. 高圧泥水ポンプを通して地中を掘削する。つまり、井戸洗浄液、すなわち掘削泥を掘削柱の掘削孔に送り込み、井戸底に流入させて岩石の破片を洗い流し、ドリルビットを冷却する。4. 岩石の破片を柱の外面と井戸壁の間の環状空間を通して地中に戻す。こうして、井戸を掘削する目的を達成する。ドリルパイプは、掘削プロセスにおいて、引張、圧縮、ねじり、曲げなどのさまざまな複雑な交番荷重に耐える必要があり、内面は高圧泥による洗掘や腐食も受けます。
（1）角型ドリルパイプ：角型ドリルパイプには四角型と六角型の2種類があり、中国の石油掘削ロッドでは、各ドリルコラムに通常四角型ドリルパイプが使用されています。その規格は、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）などです。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工具であり、角形のドリルパイプの下端に接続され、掘削井が深くなるにつれて、ドリルパイプはドリルコラムを順次延長していきます。ドリルパイプの規格は、60.3mm（2-3/8インチ）、73.03mm（2-7/8インチ）、88.9mm（3-1/2インチ）、114.3mm（4-1/2インチ）、127mm（5インチ）、139.7mm（5-1/2インチ）などです。
(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ための継手であり、ドリルパイプの力学的条件を改善し、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（3.5インチ）と127mm（5インチ）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、高剛性の特殊な厚肉パイプで、ドリルビットに圧力をかけて岩盤を破砕するとともに、直井掘削時のガイド役も果たします。ドリルカラーの一般的な規格は、158.75mm（6-1/4インチ）、177.85mm（7インチ）、203.2mm（8インチ）、228.6mm（9インチ）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、石油やガス産業で石油、精製油、天然ガス、水道などの輸送に使用され、略して鋼管を使用しています。 石油やガスの輸送パイプラインは主に幹線、枝線、都市パイプライン網の3種類に分かれており、幹線送電ラインの通常規格はφ406～1219mm、壁厚10～25mm、鋼種X42～X80です。枝線と都市パイプライン網の通常規格はφ114～700mm、壁厚6～20mm、鋼種X42～X80です。フィーダーパイプラインと都市パイプラインの通常規格はφ114～700mm、壁厚6～20mm、鋼種X42～X80です。
ラインパイプには溶接鋼管とシームレス鋼管がありますが、シームレス鋼管よりも溶接鋼管の方が多く使用されています。
2、ラインパイプ規格
ラインパイプ規格はAPI 5L「パイプライン用鋼管規格」ですが、中国は1997年にパイプライン用鋼管に関する2つの国家規格を公布しました。GB/T9711.1-1997「石油ガス産業用鋼管納入技術条件第1部：A級鋼管」とGB/T9711.2-1997「石油ガス産業用鋼管納入技術条件第2部：B級鋼管」です。これらの2つの規格はAPI 5Lと同等であり、多くの国内ユーザーはこれらの2つの国家規格の供給を要求しています。
3、PSL1とPSL2について
PSLは製品規格レベルの略称です。ラインパイプの製品規格レベルはPSL1とPSL2に分かれており、品質レベルもPSL1とPSL2に分かれているといえます。PSL1はPSL2よりもレベルが高く、2つの規格レベルは試験要件が異なるだけでなく、化学組成や機械的特性の要件も異なります。そのため、API 5L規格では、契約条件において規格、鋼種、その他の共通指標を規定するだけでなく、製品規格レベル（PSL1またはPSL2）も明記する必要があります。
PSL2は化学組成、引張特性、衝撃力、非破壊検査などの指標がPSL1よりも厳格です。
4、パイプラインパイプの鋼種と化学組成
ラインパイプの鋼材グレードは、低から高まで、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検査の要件
ラインパイプは分岐ごとに油圧テストを実行する必要があり、規格では油圧の非破壊生成が許可されていません。これも API 規格と当社の規格の大きな違いです。
PSL1 では非破壊検査は必要ありませんが、PSL2 ではブランチごとに非破壊検査を行う必要があります。
VI.プレミアム接続
1、プレミアム接続の導入
特殊バックルは、特殊な管用ねじ構造を持つAPIねじとは異なります。既存のAPIねじ付き油井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、その欠点がはっきりと現れています。API丸ねじ付き管柱は、密閉性能が優れていますが、ねじ部が負担する引張力は管本体の強度の60％～80％にしか相当しないため、深井戸の開発には使用できません。API偏向台形ねじ付き管柱は、ねじ部の引張性能が管本体の強度にしか相当しないため、深井戸では使用できません。API偏向台形ねじ付き管柱は、引張性能が良くありません。柱の引張性能はAPI丸ねじ接続よりもはるかに高いですが、密閉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、ねじグリースは95℃以下の環境でのみ効果を発揮するため、高温井戸の採掘には使用できません。
API 丸ネジおよび部分台形ネジ接続と比較して、プレミアム接続は次の点で画期的な進歩を遂げています。
（1）優れた密封性、弾性および金属密封構造の設計により、接合部のガス密封抵抗が降伏圧力内で管体の限界に達する。
（2）接続強度が高く、オイルケーシングのプレミアムコネクション接続により、接続強度がチューブ本体の強度に達するか上回り、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工程の改善により、糸が固着する問題を基本的に解決した。
（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より向上する。
（５）肩部構造を合理的に設計することにより、バックル操作がより容易に行える。
現在、世界では特許技術による100種類以上のプレミアムコネクションが開発されています。
投稿日時: 2024年2月21日