Tuberías OCTGSe utilizan principalmente para la perforación de pozos de petróleo y gas, así como para el transporte de petróleo y gas. Incluyen tuberías de perforación, tuberías de revestimiento y tuberías de extracción de petróleo.Tuberías OCTGSe utilizan principalmente para conectar collares de perforación y brocas y transmitir potencia de perforación.El entubado petrolero se utiliza principalmente para soportar el pozo durante la perforación y tras su terminación, garantizando así su correcto funcionamiento durante el proceso y una vez finalizada. El petróleo y el gas presentes en el fondo del pozo se transportan principalmente a la superficie mediante el tubo de bombeo.
La tubería de revestimiento es fundamental para el funcionamiento de los pozos petroleros. Debido a las diferentes condiciones geológicas, el estado de tensión subterránea es complejo, y los efectos combinados de tensión, compresión, flexión y torsión sobre el cuerpo de la tubería imponen altos requisitos de calidad. Si la tubería de revestimiento se daña por alguna razón, puede provocar una reducción de la producción o incluso el desguace de todo el pozo.
Según la resistencia del acero, la tubería de revestimiento se puede clasificar en diferentes grados: J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150, etc. El grado de acero utilizado varía según el estado y la profundidad del pozo. En entornos corrosivos, también se requiere que la tubería de revestimiento sea resistente a la corrosión. En zonas con condiciones geológicas complejas, también se requiere que la tubería de revestimiento tenga propiedades anticolapso.
I. Conocimientos básicos de tuberías OCTG
1. Explicación de términos especializados relacionados con las tuberías de petróleo.
API: es la abreviatura de American Petroleum Institute.
OCTG: Es la abreviatura de Oil Country Tubular Goods, que significa tubería específica para petróleo, incluyendo tubería de revestimiento terminada, tubería de perforación, collares de perforación, aros, juntas cortas, etc.
Tubería de petróleo: Tubería utilizada en pozos petrolíferos para extracción de petróleo, extracción de gas, inyección de agua y fracturación ácida.
Revestimiento: Tubo que se baja desde la superficie de la tierra hasta un pozo perforado como revestimiento para evitar el colapso de la pared del pozo.
Tubería de perforación: Tubería utilizada para perforar pozos.
Tubería: Tubería utilizada para transportar petróleo o gas.
Circlips: Cilindros que se utilizan para conectar dos tubos roscados con roscas internas.
Material de acoplamiento: Tubería utilizada para la fabricación de acoplamientos.
Roscas API: Roscas de tuberías especificadas por el estándar API 5B, incluidas roscas redondas de tuberías de petróleo, roscas redondas cortas de carcasa, roscas redondas largas de carcasa, roscas trapezoidales desplazadas de carcasa, roscas de tuberías de línea, etc.
Hebilla especial: Roscas no API con propiedades especiales de sellado, propiedades de conexión y otras propiedades.
Falla: deformación, fractura, daño superficial y pérdida de la función original en condiciones de servicio específicas. Las principales causas de falla en la carcasa de aceite son: extrusión, deslizamiento, rotura, fuga, corrosión, adherencia, desgaste, etc.
2. Normas relacionadas con el petróleo
API 5CT: Especificación de tuberías de revestimiento y producción (actualmente la última versión de la 8.ª edición)
API 5D: Especificación de tuberías de perforación (la última versión de la quinta edición)
API 5L: Especificación de tuberías de acero para tuberías (última versión, 44.ª edición)
API 5B: Especificación para el mecanizado, medición e inspección de roscas de tuberías de revestimiento, tuberías de petróleo y tuberías de conducción.
GB/T 9711.1-1997: Condiciones técnicas para el suministro de tubos de acero para el transporte de la industria del petróleo y el gas. Parte 1: Tubos de acero de grado A.
GB/T9711.2-1999: Condiciones técnicas de suministro de tubos de acero para el transporte de la industria del petróleo y el gas. Parte 2: Tubos de acero de grado B.
GB/T9711.3-2005: Condiciones técnicas de suministro de tubos de acero para el transporte de petróleo y gas natural. Parte 3: Tubos de acero de grado C.
Ⅱ. Tubería de aceite
1. Clasificación de tuberías de petróleo
Las tuberías para petróleo se dividen en tubería sin recalcado (NU), tubería con recalcado externo (EU) y tubería con unión integral. La tubería sin recalcado se refiere a un extremo roscado sin engrosamiento y equipado con un acoplamiento. La tubería con recalcado externo se refiere a dos extremos de tubería con engrosamiento externo, roscados y ajustados con abrazaderas. La tubería con unión integral se refiere a una tubería conectada directamente sin acoplamiento, con un extremo roscado mediante una rosca externa con engrosamiento interno y el otro extremo mediante una rosca interna con engrosamiento externo.
2. El papel de los tubos
1. Extracción de petróleo y gas: después de perforar y cementar los pozos de petróleo y gas, se coloca la tubería en la carcasa de petróleo para extraer el petróleo y el gas al suelo.
②, inyección de agua: cuando la presión en el fondo del pozo no es suficiente, inyecte agua en el pozo a través de la tubería.
③, Inyección de vapor: En el proceso de recuperación térmica de petróleo espeso, se debe introducir vapor al pozo mediante tuberías de petróleo aisladas.
(iv) Acidificación y fracturación: En la última etapa de la perforación del pozo o con el fin de mejorar la producción de pozos de petróleo y gas, es necesario introducir un medio de acidificación y fracturación o material de curado en la capa de petróleo y gas, y el medio y el material de curado se transportan a través del oleoducto.
3. Grado de acero de la tubería de aceite
Los grados de acero de las tuberías de petróleo son: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 se divide en N80-1 y N80Q, los dos son las mismas propiedades de tracción del mismo, las dos diferencias son el estado de entrega y las diferencias de rendimiento de impacto, la entrega de N80-1 por estado normalizado o cuando la temperatura de laminación final es mayor que la temperatura crítica Ar3 y la reducción de la tensión después del enfriamiento por aire, y se puede utilizar para encontrar alternativas a la normalización del laminado en caliente, no se requieren pruebas de impacto ni no destructivas; N80Q debe ser templado (temple y revenido) El tratamiento térmico, la función de impacto debe estar en línea con las disposiciones de API 5CT y debe ser una prueba no destructiva.
El L80 se divide en L80-1, L80-9Cr y L80-13Cr. Sus propiedades mecánicas y disponibilidad son las mismas. Existen diferencias en su uso, dificultad de producción y precio. El L80-1 es el tipo general, mientras que el L80-9Cr y el L80-13Cr son tubos de alta resistencia a la corrosión, de producción difícil y costosos, y se utilizan generalmente en pozos con alta corrosión.
C90 y T95 se dividen en tipo 1 y tipo 2, es decir, C90-1, C90-2 y T95-1, T95-2.
4. Grado de acero comúnmente utilizado, grado y estado de entrega de la tubería de petróleo
Grado de acero Grado Estado de entrega
Tubo de aceite J55 Tubo de aceite plano 37Mn5: laminado en caliente en lugar de normalizado
Tubo de aceite engrosado: normalizado en toda su longitud después del engrosamiento.
Tubo N80-1 36Mn2V Tubo plano: laminado en caliente en lugar de normalizado
Tubería de aceite engrosada: normalizada en toda su longitud después del engrosamiento.
Tubo de aceite N80-Q 30Mn5 templado de longitud completa
Tubo de aceite L80-1 30Mn5 templado de longitud completa
Tubo de aceite P110 25CrMnMo templado de longitud completa
Acoplamiento J55 37Mn5 laminado en caliente normalizado en línea
Acoplamiento N80 28MnTiB templado de longitud completa
Acoplamiento L80-1 28MnTiB templado de longitud completa
Abrazaderas P110 25CrMnMo de longitud completa templadas
3. Carcasa
1.Categorización y función de la carcasa
El revestimiento es una tubería de acero que soporta la pared de los pozos de petróleo y gas. En cada pozo se utilizan varias capas de revestimiento según la profundidad de perforación y las condiciones geológicas. El cemento se utiliza para cementar el revestimiento una vez introducido en el pozo y, a diferencia de las tuberías de petróleo y perforación, no se puede reutilizar y pertenece a los materiales consumibles desechables. Por lo tanto, el consumo de revestimiento representa más del 70 % de la tubería utilizada en pozos petroleros. El revestimiento se puede clasificar en: conducto, revestimiento de superficie, revestimiento técnico y revestimiento para petróleo, según su uso. Sus estructuras en pozos petroleros se muestran en la siguiente imagen.
2. Carcasa del conductor
Se utiliza principalmente para perforar en el océano y el desierto para separar el agua de mar y la arena para garantizar el progreso suave de la perforación, las especificaciones principales de esta capa de 2.carcasa son: Φ762 mm (30 pulgadas) × 25,4 mm, Φ762 mm (30 pulgadas) × 19,06 mm.
Revestimiento de superficie: Se utiliza principalmente para la primera perforación, perforando abiertamente la superficie de los estratos sueltos hasta el lecho de roca, para sellar esta parte de los estratos y evitar su colapso, necesita sellarse con el revestimiento de superficie. Las principales especificaciones del revestimiento de superficie: 508 mm (20 pulgadas), 406,4 mm (16 pulgadas), 339,73 mm (13-3/8 pulgadas), 273,05 mm (10-3/4 pulgadas), 244,48 mm (9-5/9 pulgadas), etc. La profundidad de la tubería de descenso depende de la profundidad de la formación blanda. La profundidad de la tubería inferior depende de la profundidad del estrato suelto, que generalmente es de 80 a 1500 m. Su presión externa e interna no es grande, y generalmente adopta acero de grado K55 o N80.
3.Carcasa técnica
El revestimiento técnico se utiliza en la perforación de formaciones complejas. Al encontrarse con partes complejas como capas colapsadas, de petróleo, de gas, de agua, de fugas o de pasta salina, es necesario sellarlo; de lo contrario, la perforación no podrá llevarse a cabo. Algunos pozos son profundos y complejos, alcanzando profundidades de miles de metros. Este tipo de pozos profundos requiere varias capas de revestimiento técnico. Sus propiedades mecánicas y rendimiento de sellado son muy exigentes. Además del K55, se utilizan principalmente aceros de grados N80 y P110. Algunos pozos profundos también utilizan aceros de grados Q125 o superiores no API, como el V150. Las principales especificaciones de la carcasa técnica son: 339,73 Las principales especificaciones de la carcasa técnica son las siguientes: 339,73 mm (13-3/8 pulgadas), 273,05 mm (10-3/4 pulgadas), 244,48 mm (9-5/8 pulgadas), 219,08 mm (8-5/8 pulgadas), 193,68 mm (7-5/8 pulgadas), 177,8 mm (7 pulgadas) y así sucesivamente.
4. Carcasa de aceite
Cuando se perfora un pozo hasta la capa de destino (la capa que contiene petróleo y gas), es necesario utilizar la carcasa de petróleo para sellar la capa de petróleo y gas y los estratos superiores expuestos, y el interior de la carcasa de petróleo es la capa de petróleo. La carcasa de petróleo en todos los tipos de carcasa en la profundidad del pozo más profundo, sus propiedades mecánicas y los requisitos de rendimiento de sellado también son los más altos, el uso de acero de grado K55, N80, P110, Q125, V150, etc. Las principales especificaciones de la carcasa de formación son: 177,8 mm (7 pulgadas), 168,28 mm (6-5/8 pulgadas), 139,7 mm (5-1/2 pulgadas), 127 mm (5 pulgadas), 114,3 mm (4-1/2 pulgadas), etc. La carcasa es la más profunda entre todos los tipos de pozos, y su rendimiento mecánico y de sellado son los más altos.
V. Tubería de perforación
1、 Clasificación y función de las tuberías para herramientas de perforación
La tubería de perforación cuadrada, la tubería de perforación, la tubería de perforación con peso y el collar de perforación en las herramientas de perforación forman la tubería de perforación. La tubería de perforación es la herramienta de perforación de núcleo que impulsa la broca desde el suelo hasta el fondo del pozo, y también es un canal desde el suelo hasta el fondo del pozo. Tiene tres funciones principales: ① transferir el torque para impulsar la broca a perforar; ② confiar en su propio peso para ejercer presión sobre la broca para romper la roca en el fondo del pozo; ③ transportar el fluido de lavado de pozos, es decir, el lodo de perforación a través del suelo mediante las bombas de lodo de alta presión, en el pozo de la columna de perforación para fluir hacia el fondo del pozo para lavar los escombros de roca y enfriar la broca, y llevar los escombros de roca a través del espacio anular entre la superficie exterior de la columna y la pared del pozo para regresar al suelo, para lograr el propósito del pozo. Durante el proceso de perforación, las tuberías de perforación deben soportar diversas cargas alternas complejas, como tracción, compresión, torsión, flexión y otras tensiones; además, su superficie interior está sujeta a erosión y corrosión por lodo a alta presión.
(1) Tubo de perforación cuadrado: Existen dos tipos de tubo de perforación cuadrado: cuadrilátero y hexagonal. En las barras de perforación petrolera chinas, cada conjunto de columna de perforación suele utilizar un tubo de perforación cuadrilátero. Sus especificaciones son: 63,5 mm (2-1/2 pulg.), 88,9 mm (3-1/2 pulg.), 107,95 mm (4-1/4 pulg.), 133,35 mm (5-1/4 pulg.), 152,4 mm (6 pulg.), etc. La longitud habitual es de 12 a 14,5 m.
(2) Tubo de perforación: El tubo de perforación es la herramienta principal para la perforación de pozos. Se conecta al extremo inferior del tubo cuadrado de perforación. A medida que el pozo se profundiza, el tubo de perforación alarga la columna de perforación uno tras otro. Las especificaciones del tubo de perforación son: 60,3 mm (2-3/8 pulg.), 73,03 mm (2-7/8 pulg.), 88,9 mm (3-1/2 pulg.), 114,3 mm (4-1/2 pulg.), 127 mm (5 pulg.), 139,7 mm (5-1/2 pulg.), etc.
(3) Tubo de perforación con peso: El tubo de perforación con peso es una herramienta de transición que conecta el tubo de perforación con el portamechas, lo que mejora la fuerza del tubo de perforación y aumenta la presión sobre la broca. Las especificaciones principales del tubo de perforación con peso son 88,9 mm (3-1/2 pulg.) y 127 mm (5 pulg.).
(4) Collarín de perforación: El collarín de perforación se conecta a la parte inferior de la tubería de perforación, que es un tubo especial de pared gruesa y alta rigidez. Ejerce presión sobre la broca para romper la roca y puede servir como guía al perforar pozos rectos. Las especificaciones comunes del collarín de perforación son: 158,75 mm (6-1/4 pulg.), 177,85 mm (7 pulg.), 203,2 mm (8 pulg.), 228,6 mm (9 pulg.), etc.
V. Tubería de línea
1. Clasificación de tuberías de línea
Los tubos de línea se utilizan en la industria del petróleo y el gas para el transporte de petróleo, petróleo refinado, gas natural y agua, y se conocen como tubos de acero. Los oleoductos y gasoductos se dividen principalmente en tres tipos: tubería principal, tubería secundaria y tubería urbana. La tubería principal de transmisión tiene especificaciones habituales de ∮ 406 ~ 1219 mm, espesor de pared de 10 ~ 25 mm y acero de grado X42 ~ X80; la tubería secundaria y la tubería urbana tienen especificaciones habituales de # 114 ~ 700 mm, espesor de pared de 6 ~ 20 mm y acero de grado X42 ~ X80. Las especificaciones habituales para las tuberías de alimentación y las tuberías urbanas son de 114-700 mm, espesor de pared de 6-20 mm y acero de grado X42-X80.
Los tubos de línea tienen tubos de acero soldados y también tienen tubos de acero sin costura, los tubos de acero soldados se usan más que los tubos de acero sin costura.
2、Estándar de tubería de línea
La norma para tuberías de conducción es API 5L (especificación de tuberías de acero para tuberías). Sin embargo, en 1997, China promulgó dos normas nacionales para tuberías de conducción: GB/T9711.1-1997 (Industria del petróleo y el gas, primera parte de las condiciones técnicas de suministro de tuberías de acero: Tuberías de acero de grado A) y GB/T9711.2-1997 (Industria del petróleo y el gas, segunda parte de las condiciones técnicas de suministro de tuberías de acero: Tuberías de acero de grado B). Estas dos normas son equivalentes a API 5L, y muchos usuarios domésticos requieren el suministro de estas dos normas nacionales.
3、Acerca de PSL1 y PSL2
PSL es la abreviatura de nivel de especificación del producto. El nivel de especificación del producto para tuberías se divide en PSL1 y PSL2, y el nivel de calidad también se divide en PSL1 y PSL2. El PSL1 es superior al PSL2, y el nivel de especificación 2 no solo presenta diferentes requisitos de prueba, sino también diferentes requisitos de composición química y propiedades mecánicas. Por lo tanto, según la norma API 5L, los términos del contrato, además de especificar las especificaciones, el grado de acero y otros indicadores comunes, también deben indicar el nivel de especificación del producto, es decir, PSL1 o PSL2.
El PSL2 en cuanto a composición química, propiedades de tracción, potencia de impacto, pruebas no destructivas y otros indicadores son más estrictos que el PSL1.
4. Grado de acero para tuberías y composición química.
El grado de acero de los tubos de línea, de menor a mayor, se divide en: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 y X80.
5. Presión de agua en tuberías de línea y requisitos no destructivos.
Las tuberías de línea deben someterse a pruebas hidráulicas rama por rama, y la norma no permite la generación no destructiva de presión hidráulica, lo que también constituye una gran diferencia entre la norma API y nuestras normas.
PSL1 no requiere pruebas no destructivas, PSL2 debe realizar pruebas no destructivas rama por rama.
VI. Conexión Premium
1. Introducción a la Conexión Premium
La hebilla especial es diferente de la rosca API con una estructura especial de rosca de tubería. Aunque la tubería de revestimiento de petróleo roscada API existente se usa ampliamente en la explotación de pozos petrolíferos, sus deficiencias se muestran claramente en el entorno especial de algunos campos petrolíferos: la columna de tubería roscada redonda API, aunque su rendimiento de sellado es mejor, la fuerza de tracción soportada por la parte roscada solo es equivalente al 60% al 80% de la resistencia del cuerpo de la tubería, por lo que no se puede usar en la explotación de pozos profundos; la columna de tubería roscada trapezoidal sesgada API, el rendimiento de tracción de la parte roscada solo es equivalente a la resistencia del cuerpo de la tubería, por lo que no se puede usar en pozos profundos; la columna de tubería roscada trapezoidal sesgada API, su rendimiento de tracción no es bueno. Aunque el rendimiento de tracción de la columna es mucho mayor que el de la conexión de rosca redonda API, su rendimiento de sellado no es muy bueno, por lo que no se puede usar en la explotación de pozos de gas de alta presión; Además, la grasa roscada solo puede desempeñar su función en entornos con temperaturas inferiores a 95 ℃, por lo que no se puede utilizar en la explotación de pozos de alta temperatura.
En comparación con la conexión de rosca redonda API y rosca trapezoidal parcial, Premium Connection ha logrado un progreso revolucionario en los siguientes aspectos:
(1) Buen sellado, a través del diseño de una estructura de sellado elástica y metálica, de modo que la resistencia del sellado de gas de la junta alcance el límite del cuerpo del tubo dentro de la presión de rendimiento;
(2) alta resistencia de la conexión, con la conexión Premium Connection de la carcasa de aceite, la resistencia de la conexión alcanza o supera la resistencia del cuerpo del tubo, para resolver fundamentalmente el problema del deslizamiento;
(3) mediante la selección de materiales y la mejora del proceso de tratamiento de superficies, se solucionó básicamente el problema de la hebilla atascada del hilo;
(4) a través de la optimización de la estructura, de modo que la distribución de la tensión de la unión sea más razonable, más propicia para la resistencia a la corrosión bajo tensión;
(5) a través de la estructura del hombro del diseño razonable, de modo que la operación de la hebilla sea más fácil de llevar a cabo.
En la actualidad, en el mundo se han desarrollado más de 100 tipos de Conexiones Premium con tecnología patentada.
Hora de publicación: 21 de febrero de 2024