OCTGパイプこれらは主に石油・ガス井の掘削および石油・ガスの輸送に使用されます。石油掘削パイプ、石油ケーシング、石油抽出パイプなどが含まれます。OCTGパイプ主にドリルカラーとドリルビットを接続し、掘削動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に坑井を支え、掘削プロセス中および完了後の油井全体の正常な稼働を確保するために使用されます。油井底部の石油とガスは、主に揚油管によって地表まで輸送されます。
油井ケーシングは、油井の操業を維持するための生命線です。地質条件が多様であるため、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は、ケーシング自体の品質に高い要求を課します。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、ひいては油井全体の廃棄につながる可能性があります。
鋼材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、さまざま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。腐食性の高い環境では、ケーシング自体にも耐腐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が求められます。
I.OCTGパイプに関する基礎知識
1．石油パイプ関連の専門用語の説明
API：アメリカ石油協会（American Petroleum Institute）の略称です。
OCTG：Oil Country Tubular Goodsの略で、石油掘削専用のチューブ類を意味し、完成済みのオイルケーシング、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。
石油用チューブ：石油採掘、ガス採掘、水圧入、酸破砕などの目的で油井で使用されるチューブ。
ケーシング：地表から掘削された坑井内に降ろされる管状の部材で、坑井壁の崩壊を防ぐためのライナーとして使用される。
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：内ねじ付きの2本のねじ付きパイプを接続するために使用される円筒形の部品。
カップリング材：カップリングの製造に使用されるパイプ。
APIねじ：API 5B規格で規定されているパイプねじ。これには、オイルパイプ用丸ねじ、ケーシング用短丸ねじ、ケーシング用長丸ねじ、ケーシング用オフセット台形ねじ、ラインパイプ用ねじなどが含まれます。
特殊バックル：API規格以外のねじ山で、特殊なシール特性、接続特性、その他の特性を備えています。
故障：特定の使用条件下における変形、破断、表面損傷、および本来の機能喪失。油井ケーシングの主な故障形態は、押し出し、滑り、破裂、漏洩、腐食、接着、摩耗などである。
2．石油関連規格
API 5CT：ケーシングおよびチュービング仕様（現在最新版は第8版）
API 5D：ドリルパイプ仕様（第5版の最新版）
API 5L：パイプライン用鋼管の仕様（最新版である第44版）
API 5B：ケーシング、オイルパイプ、ラインパイプのねじ部の機械加工、測定、検査に関する仕様
GB/T 9711.1-1997：石油・ガス産業輸送用鋼管の納入に関する技術条件 第1部：A級鋼管
GB/T9711.2-1999：石油・ガス産業輸送用鋼管の納入に関する技術条件 第2部：B級鋼管
GB/T9711.3-2005：石油・天然ガス産業輸送用鋼管の納入に関する技術条件 第3部：C級鋼管
Ⅱ．オイルパイプ
1. 石油パイプの分類
石油配管は、非アップセット（NU）チューブ、外部アップセット（EU）チューブ、および一体型ジョイントチューブに分類されます。非アップセットチューブとは、肉厚加工をせずにねじ切り加工を施し、カップリングを取り付けたパイプ端を指します。外部アップセットチューブとは、2つのパイプ端を外側に肉厚加工した後、ねじ切り加工を施し、クランプで固定したものを指します。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たパイプで、一方の端は内側に肉厚加工を施した外ねじに、もう一方の端は外側に肉厚加工を施した内ねじにそれぞれねじ切り加工を施したものです。
2.チューブの役割
①、石油・ガスの抽出：石油・ガス井が掘削されセメントで固められた後、石油ケーシング内にチューブが設置され、石油とガスが地上に抽出されます。
②、注水：坑内圧力が不十分な場合、チューブを通して井戸に水を注入する。
③、蒸気注入：粘性油の熱回収プロセスでは、断熱された油管を通して蒸気を井戸に注入します。
（iv）酸処理と破砕：油井掘削の最終段階、または石油・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を油ガス層に投入する必要があり、媒体および硬化材は石油パイプを通して輸送されます。
3. 石油パイプの鋼種
石油パイプの鋼種は、H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110です。
N80はN80-1とN80Qに分けられ、両者の引張特性は同じで、違いは納入状態と衝撃性能の違いです。N80-1は正規化状態で納入されるか、最終圧延温度が臨界温度Ar3を超え、空冷後に張力が低下した状態で納入され、正規化熱間圧延の代替として使用できます。衝撃試験や非破壊試験は不要です。N80Qは焼戻し（焼入れ焼戻し）熱処理が必要で、衝撃機能はAPI 5CTの規定に準拠し、非破壊試験が必要です。
L80はL80-1、L80-9Cr、L80-13Crに分類されます。機械的特性と納入状況は同じですが、用途、製造難易度、価格が異なります。L80-1は汎用タイプ、L80-9CrとL80-13Crは耐食性に優れたチューブで、製造難易度が高く高価であり、通常は腐食の激しい油井に使用されます。
C90とT95は、タイプ1とタイプ2に分けられ、それぞれC90-1、C90-2、T95-1、T95-2となる。
4. 石油パイプの一般的な鋼種、グレード、および納入状況
鋼材グレード グレード 配送状況
J55オイルパイプ 37Mn5 平型オイルパイプ：正規化処理ではなく熱間圧延
肉厚加工済み油管：肉厚加工後、全長にわたって正規化処理済み。
N80-1 チューブ 36Mn2V 平型チューブ：正規化処理ではなく熱間圧延
肉厚加工済み油管：肉厚加工後、全長にわたって正規化処理済み
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、石油・ガス井の壁を支える鋼管です。掘削深度や地質条件に応じて、各井戸で複数のケーシング層が使用されます。ケーシングは井戸に降ろされた後、セメントで固定されます。石油パイプやドリルパイプとは異なり、ケーシングは再利用できず、使い捨ての消耗品です。そのため、ケーシングの消費量は、すべての油井用チューブの70%以上を占めています。ケーシングは、用途に応じて、導管ケーシング、表層ケーシング、技術ケーシング、石油ケーシングに分類され、油井におけるそれら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スムーズな進行を確保します。この第2層のケーシングの主な仕様は、Φ762mm(30インチ)×25.4mm、Φ762mm(30インチ)×19.06mmです。
表層ケーシング: これは主に最初の掘削に使用され、緩い地層の表面を掘削して岩盤まで開け、この地層の崩壊を防ぐために、表層ケーシングで密閉する必要があります。表層ケーシングの主な仕様: 508mm (20インチ)、406.4mm (16インチ)、339.73mm (13-3/8インチ)、273.05mm (10-3/4インチ)、244.48mm (9-5/9インチ) など。下降管の深さは、軟弱地層の深さに依存します。下降管の深さは、緩い地層の深さに依存し、一般的に 80〜1500 m です。外部および内部圧力は大きくなく、一般的に K55 鋼種または N80 鋼種を採用します。
3. 技術ケース
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設置してそれを密閉する必要があります。そうしないと、掘削を行うことができません。一部の井戸は深く複雑で、井戸の深さが数千メートルに達します。このような深井戸では、複数の層のテクニカルケーシングを設置する必要があり、その機械的特性とシール性能の要求は非常に高く、鋼種の使用もより高くなっています。K55に加えて、N80とP110グレードの使用が多く、一部の深井戸ではQ125またはさらに高い非APIグレード、例えばV150も使用されます。技術ケースの主な仕様は次のとおりです。339.73mm(13-3/8インチ)、273.05mm(10-3/4インチ)、244.48mm(9-5/8インチ)、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
井戸が目的の層（石油とガスを含む層）まで掘削されると、石油とガスの層と上部の露出した地層をシールするためにオイルケーシングを使用する必要があり、オイルケーシングの内側は石油層になります。オイル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の深さにあり、その機械的特性とシール性能の要求も最も高く、K55、N80、P110、Q125、V150などの鋼種が使用されます。フォーメーションケーシングの主な仕様は、177.8mm（7インチ）、168.28mm（6-5/8インチ）、139.7mm（5-1/2インチ）、127mm（5インチ）、114.3mm（4-1/2インチ）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、その機械的性能とシール性能は最も高くなっています。
V.ドリルパイプ
1．掘削工具用パイプの分類と役割
掘削ツールの角型ドリルパイプ、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通路でもあります。ドリルパイプには、次の3つの主な役割があります。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、井戸底の岩盤を破砕する。③井戸洗浄液、すなわち掘削泥水を高圧泥ポンプを通して地中から掘削柱のボーリング孔に送り込み、井戸底に流し込んで岩屑を洗い流し、ドリルビットを冷却する。また、岩屑を柱の外表面と井戸壁の間の環状空間を通して地中に戻すことで、井戸を掘削する目的を達成する。掘削工程において、ドリルパイプは引張、圧縮、ねじり、曲げなどの様々な複雑な交番荷重に耐える必要があり、内面は高圧泥水による浸食や腐食にもさらされる。
（１）角型ドリルパイプ：角型ドリルパイプには四角形タイプと六角形タイプの２種類があり、中国の石油掘削ロッドの各ドリルコラムセットでは通常、四角形タイプのドリルパイプが使用されます。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）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ツールであり、角型ドリルパイプの下端に接続され、掘削井戸が深くなるにつれて、ドリルパイプはドリル柱を次々と延長していきます。ドリルパイプの仕様は、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中間ツールであり、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（3-1/2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を破砕し、直立井戸を掘削する際にガイドの役割を果たすことができます。ドリルカラーの一般的な仕様は、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．配管の分類
ラインパイプは、石油・ガス産業において、石油、精製油、天然ガス、水の輸送に使用される鋼管です。石油・ガス輸送パイプラインは、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種類に分けられます。幹線パイプラインの一般的な仕様は、直径406～1219mm、肉厚10～25mm、鋼種X42～X80です。支線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の一般的な仕様は、直径114～700mm、肉厚6～20mm、鋼種X42～X80です。フィーダーパイプラインおよび都市パイプラインの一般的な仕様は、直径114～700mm、肉厚6～20mm、鋼種X42～X80です。
配管には溶接鋼管とシームレス鋼管があり、溶接鋼管の方がシームレス鋼管よりも多く使用されています。
2．配管規格
パイプラインパイプの規格は 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の 2 つの国家規格を公布しました。GB/T9711.1-1997「石油ガス産業、鋼管納入の技術条件第 1 部：A 級鋼管」と GB/T9711.2-1997「石油ガス産業、鋼管納入の技術条件第 2 部：B 級鋼管」。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は製品仕様レベルの略称です。ラインパイプ製品の仕様レベルはPSL1とPSL2に分けられ、品質レベルもPSL1とPSL2に分けられます。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、化学組成や機械的特性の要件も異なります。そのため、API 5Lの注文では、契約条件に仕様、鋼種などの一般的な指標を指定するだけでなく、製品の仕様レベル、つまりPSL1またはPSL2も指定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において、PSL1よりも厳しい基準が設けられています。
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、低グレードから高グレードまで、A25、A、B、X42、X46、X52、X60、X65、X70、X80に分けられます。
5．配管内の水圧および非破壊検査の要件
配管は分岐ごとに水圧試験を行う必要があり、規格では非破壊的な水圧発生は認められていない。これもAPI規格と我々の規格との大きな違いである。
PSL1では非破壊検査は不要ですが、PSL2では枝ごとに非破壊検査を実施する必要があります。
VI.プレミアム接続
1．プレミアム接続のご紹介
特殊バックルは、パイプねじの特殊構造を持つ API ねじとは異なります。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らかになっています。API 丸ねじパイプコラムは、シール性能は優れていますが、ねじ部が負担する引張力はパイプ本体の強度の 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 傾斜台形ねじパイプコラムは、ねじ部の引張性能がパイプ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 傾斜台形ねじパイプコラムは、引張性能が良くありません。コラムの引張性能は API 丸ねじ接続よりもはるかに高いですが、シール性能が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。さらに、ねじ込みグリースは95℃以下の環境でしかその役割を果たせないため、高温の油井の採掘には使用できません。
API丸ねじや部分台形ねじ接続と比較して、プレミアム接続は以下の点で画期的な進歩を遂げました。
（１）弾性および金属シール構造の設計により、接合部のガスシール抵抗が管本体の降伏圧力の限界に達するように、良好なシール性を確保します。
（２）高強度の接続、プレミアム接続によるオイルケーシングの接続により、接続強度が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）材料の選定と表面処理工程の改善により、糸がバックルに張り付く問題をほぼ解決しました。
（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する。
（５）合理的な設計の肩部構造により、バックルの操作が容易になる。
現在、世界では特許技術を用いた100種類以上のプレミアム接続技術が開発されている。
投稿日時：2024年2月21日