OCTG-RohreSie werden hauptsächlich zum Bohren von Öl- und Gasquellen sowie zum Transport von Öl und Gas verwendet. Dazu gehören Bohrrohre, Bohrrohre und Förderrohre.OCTG-RohreSie dienen hauptsächlich dazu, Bohrgestänge und Bohrmeißel zu verbinden und die Bohrkraft zu übertragen.Die Erdölverrohrung dient hauptsächlich der Stützung des Bohrlochs während und nach dem Bohren, um den ordnungsgemäßen Betrieb der gesamten Ölquelle während des Bohrprozesses und nach der Fertigstellung zu gewährleisten. Das Öl und Gas am Grund des Bohrlochs wird hauptsächlich durch das Förderrohr an die Oberfläche transportiert.
Ölrohre sind für den Betrieb von Ölquellen unerlässlich. Aufgrund unterschiedlicher geologischer Gegebenheiten ist der Spannungszustand im Untergrund komplex, und die kombinierte Wirkung von Zug-, Druck-, Biege- und Torsionsspannungen auf den Rohrkörper stellt hohe Anforderungen an dessen Qualität. Eine Beschädigung des Rohrs kann zu Produktionsausfällen oder sogar zur Stilllegung der gesamten Bohrung führen.
Je nach Festigkeit des verwendeten Stahls lassen sich die Verrohrungen in verschiedene Stahlsorten einteilen, beispielsweise J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150 usw. Die gewählte Stahlsorte hängt von den Bohrlochbedingungen und der Bohrtiefe ab. In korrosiven Umgebungen ist zudem Korrosionsbeständigkeit der Verrohrung erforderlich. In Gebieten mit komplexen geologischen Bedingungen muss die Verrohrung außerdem kollabierungssicher sein.
I. Grundkenntnisse über OCTG-Rohre
1. Erläuterung von Fachbegriffen im Zusammenhang mit Erdölleitungen
API: Es handelt sich um die Abkürzung für American Petroleum Institute.
OCTG: Es handelt sich um die Abkürzung für Oil Country Tubular Goods, was so viel wie ölspezifische Rohre bedeutet, einschließlich fertiger Ölrohre, Bohrgestänge, Bohrkragen, Ringe, kurze Verbindungsstücke usw.
Ölrohre: Rohre, die in Ölquellen zur Ölgewinnung, Gasgewinnung, Wasserinjektion und Säurefrakturierung verwendet werden.
Futterrohr: Ein Rohr, das von der Erdoberfläche in ein gebohrtes Bohrloch als Auskleidung abgesenkt wird, um den Einsturz der Bohrlochwand zu verhindern.
Bohrgestänge: Rohr zum Bohren von Bohrlöchern.
Leitungsrohr: Rohr zum Transport von Öl oder Gas.
Sicherungsringe: Zylinder zur Verbindung zweier Gewinderohre mit Innengewinde.
Kupplungsmaterial: Rohr, das zur Herstellung von Kupplungen verwendet wird.
API-Gewinde: Rohrgewinde gemäß API 5B-Standard, einschließlich Ölrohr-Rundgewinde, Gehäuse-Kurzrundgewinde, Gehäuse-Langrundgewinde, Gehäuse-Offset-Trapezgewinde, Leitungsrohrgewinde usw.
Spezialschnalle: Nicht-API-Gewinde mit besonderen Dichtungseigenschaften, Verbindungseigenschaften und anderen Eigenschaften.
Ausfall: Verformung, Bruch, Oberflächenbeschädigung und Verlust der ursprünglichen Funktion unter bestimmten Betriebsbedingungen. Die Hauptursachen für Ausfälle von Ölgehäusen sind: Extrusion, Gleiten, Bruch, Leckage, Korrosion, Verklebung, Verschleiß usw.
2. Erdölbezogene Standards
API 5CT: Spezifikation für Gehäuse und Rohrleitungen (derzeit die neueste Version der 8. Ausgabe)
API 5D: Spezifikation für Bohrgestänge (die neueste Version der 5. Ausgabe)
API 5L: Spezifikation für Stahlrohrleitungen (neueste Fassung der 44. Ausgabe)
API 5B: Spezifikation für die Bearbeitung, Messung und Prüfung von Gewinden an Gehäusen, Ölleitungen und Rohrleitungen
GB/T 9711.1-1997: Technische Bedingungen für die Lieferung von Stahlrohren für den Transport in der Öl- und Gasindustrie Teil 1: Stahlrohre der Güteklasse A
GB/T9711.2-1999: Technische Lieferbedingungen für Stahlrohre für den Transport in der Öl- und Gasindustrie Teil 2: Stahlrohre der Güteklasse B
GB/T9711.3-2005: Technische Lieferbedingungen für Stahlrohre für den Transport in der Erdöl- und Erdgasindustrie Teil 3: Stahlrohre der Güteklasse C
II. Ölleitung
1. Klassifizierung von Ölleitungen
Ölleitungen werden in drei Kategorien unterteilt: Rohre ohne Verschraubung (NU), Rohre mit externer Verschraubung (EU) und Rohre mit integrierter Verbindung. Rohre ohne Verschraubung sind mit einem Gewinde ohne Wandstärkenverstärkung und einer Kupplung versehen. Rohre mit externer Verschraubung haben zwei Enden mit einer externen Wandstärkeverstärkung, einem Gewinde und Klemmen. Rohre mit integrierter Verbindung sind direkt ohne Kupplung verbunden, wobei jeweils ein Ende durch ein innenverschraubtes Außengewinde und das andere Ende durch ein innenverschraubtes Innengewinde geführt wird.
2. Die Rolle der Schläuche
① Gewinnung von Öl und Gas: Nachdem die Öl- und Gasbohrungen abgeschlossen und zementiert wurden, wird das Steigrohr in das Ölrohr eingesetzt, um Öl und Gas an die Oberfläche zu fördern.
② Wassereinspritzung: Wenn der Bohrlochdruck nicht ausreicht, wird Wasser durch das Steigrohr in den Bohrlochkopf eingespritzt.
③ Dampfeinspritzung: Bei der thermischen Gewinnung von dickflüssigem Öl wird Dampf über isolierte Ölleitungen in die Bohrung eingeleitet.
(iv) Säurebehandlung und Fracking: Im späten Stadium der Bohrlocherstellung oder zur Steigerung der Öl- und Gasförderung ist es erforderlich, Säurebehandlungs- und Fracking-Medium oder Härtungsmaterial in die Öl- und Gasschicht einzubringen. Das Medium und das Härtungsmaterial werden durch die Ölleitung transportiert.
3. Stahlgüte der Ölleitung
Die Stahlsorten für Ölleitungen sind: H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110.
N80 wird in N80-1 und N80Q unterteilt. Beide weisen die gleichen Zugeigenschaften auf, unterscheiden sich jedoch im Lieferzustand und im Kerbschlagverhalten. N80-1 wird im normalisierten Zustand geliefert oder bei einer Walztemperatur oberhalb der kritischen Temperatur Ar3 hergestellt. Nach dem Abkühlen an der Luft reduziert sich die Zugfestigkeit. N80-1 kann als Alternative zu normalisiertem, warmgewalztem Stahl verwendet werden. Kerbschlag- und zerstörungsfreie Prüfungen sind nicht erforderlich. N80-Q hingegen muss vergütet werden. Das Kerbschlagverhalten muss den Anforderungen von API 5CT entsprechen und zerstörungsfrei geprüft werden.
L80 wird in L80-1, L80-9Cr und L80-13Cr unterteilt. Ihre mechanischen Eigenschaften und Lieferbedingungen sind identisch. Unterschiede bestehen in der Anwendung, der Produktionsschwierigkeit und dem Preis. L80-1 ist der Standardtyp, während L80-9Cr und L80-13Cr hochkorrosionsbeständige Rohre sind, deren Produktion aufwendiger und teurer ist und die üblicherweise für stark korrosive Bohrungen eingesetzt werden.
C90 und T95 werden in Typ 1 und Typ 2 unterteilt, d. h. C90-1, C90-2 und T95-1, T95-2.
4. Üblicherweise verwendete Stahlsorte, Güteklasse und Lieferstatus von Ölleitungen
Stahlgüte Lieferstatus
J55 Ölrohr 37Mn5 Flachölrohr: warmgewalzt statt normalisiert
Verdicktes Ölrohr: nach der Verdickung auf die volle Länge normalisiert.
N80-1-Rohr 36Mn2V Flachrohr: warmgewalzt statt normalisiert
Verdicktes Ölrohr: nach der Verdickung auf volle Länge normalisiert
N80-Q Ölleitung 30Mn5, durchgehend gehärtet
L80-1 Ölleitung 30Mn5, durchgehende Härtung
P110 Ölleitung 25CrMnMo, durchgehend gehärtet
J55 Kupplung 37Mn5 warmgewalzt Online-Normalisierung
N80-Kupplung 28MnTiB-Volllängenvergütung
L80-1 Kupplung 28MnTiB Volllängenvergütung
P110 Klemmen 25CrMnMo Volle Länge gehärtet
III. Gehäuse
1. Kategorisierung und Rolle der Gehäuse
Das Bohrrohr (auch als Futterrohr bezeichnet) stützt die Wände von Öl- und Gasbohrungen. Je nach Bohrtiefe und geologischen Gegebenheiten werden mehrere Futterrohrschichten pro Bohrung verwendet. Nach dem Absenken in die Bohrung wird das Futterrohr mit Zement fixiert. Im Gegensatz zu Öl- und Bohrgestänge ist es nicht wiederverwendbar und zählt zu den Verbrauchsmaterialien. Daher macht der Futterrohrverbrauch über 70 % des gesamten Bohrrohrverbrauchs in Ölbohrungen aus. Futterrohre lassen sich je nach Verwendungszweck in Leitungsrohre, Oberflächenrohre, technische Rohre und Ölrohre unterteilen. Deren Aufbau in Ölbohrungen ist in der Abbildung unten dargestellt.
2. Leitergehäuse
Wird hauptsächlich für Bohrungen im Ozean und in der Wüste verwendet, um Meerwasser und Sand zu trennen und so einen reibungslosen Bohrfortschritt zu gewährleisten. Die wichtigsten Spezifikationen dieser Schicht des 2. Gehäuses sind: Φ762mm(30in )×25,4mm, Φ762mm(30in)×19,06mm.
Oberflächenrohr: Es wird hauptsächlich für die erste Bohrung verwendet, um die Oberfläche der lockeren Gesteinsschichten bis zum Grundgestein zu durchbohren. Um diesen Gesteinsabschnitt vor dem Einsturz zu sichern, muss er mit einem Oberflächenrohr abgedichtet werden. Gängige Abmessungen des Oberflächenrohrs sind: 508 mm (20 Zoll), 406,4 mm (16 Zoll), 339,73 mm (13-3/8 Zoll), 273,05 mm (10-3/4 Zoll), 244,48 mm (9-5/9 Zoll) usw. Die Tiefe des Absenkrohrs hängt von der Tiefe der weichen Formation ab. Die Tiefe des Absenkrohrs hängt von der Tiefe der lockeren Gesteinsschichten ab und beträgt in der Regel 80 bis 1500 m. Der äußere und innere Druck ist gering, und es wird üblicherweise Stahl der Güte K55 oder N80 verwendet.
3. Technisches Gehäuse
Technisches Futterrohr wird beim Bohren komplexer Formationen eingesetzt. Beim Durchdringen komplexer Bereiche wie Einsturzschichten, Öl-, Gas-, Wasser-, Leckage- oder Salzschichten ist der Einsatz von technischem Futterrohr zur Abdichtung unerlässlich, da die Bohrung sonst nicht fortgesetzt werden kann. Bei manchen tiefen und komplexen Bohrungen mit Tiefen von mehreren tausend Metern ist der Einsatz mehrerer Lagen technischen Futterrohrs erforderlich. Die Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften und die Dichtigkeit sind daher sehr hoch. Neben K55 werden vorwiegend Stahlsorten wie N80 und P110 verwendet. In einigen Tiefbohrungen kommen auch Stahlsorten wie Q125 oder sogar höhere, nicht nach API normierte Stahlsorten wie V150 zum Einsatz. Die wichtigsten technischen Spezifikationen des Gehäuses sind: 339,73 Die wichtigsten technischen Spezifikationen des Gehäuses sind wie folgt: 339,73 mm (13-3/8 Zoll), 273,05 mm (10-3/4 Zoll), 244,48 mm (9-5/8 Zoll), 219,08 mm (8-5/8 Zoll), 193,68 mm (7-5/8 Zoll), 177,8 mm (7 Zoll) usw.
4. Ölgehäuse
Beim Abteufen einer Bohrung bis zur Zielschicht (der Schicht mit Erdöl und Erdgas) ist die Verwendung eines Ölrohrs erforderlich, um die Erdöl- und Erdgasschicht sowie die darüber liegenden Gesteinsschichten abzudichten. Das Innere des Ölrohrs bildet die Erdölschicht. Ölrohre werden in den tiefsten Bohrungen eingesetzt und müssen daher die höchsten Anforderungen an ihre mechanischen Eigenschaften und Dichtungsleistung stellen. Verwendet werden Stähle der Güteklassen K55, N80, P110, Q125, V150 usw. Gängige Durchmesser für Formationsrohre sind: 177,8 mm (7 Zoll), 168,28 mm (6 5/8 Zoll), 139,7 mm (5 1/2 Zoll), 127 mm (5 Zoll), 114,3 mm (4 1/2 Zoll) usw. Ölrohre werden in den tiefsten Bohrungen eingesetzt und müssen daher die höchsten Anforderungen an ihre mechanischen Eigenschaften und Dichtungsleistung erfüllen.
V. Bohrgestänge
1. Klassifizierung und Rolle von Bohrrohren
Das Bohrgestänge besteht aus Vierkant-, Haupt-, Beschwerungs- und Bohrrohren. Es ist das Kernwerkzeug, das den Bohrmeißel vom Erdreich bis zum Bohrlochgrund treibt und gleichzeitig als Kanal dient. Seine drei Hauptfunktionen sind: ① Drehmomentübertragung zum Vortrieb des Bohrmeißels; ② Druckausübung durch das Eigengewicht, um das Gestein am Bohrlochgrund zu brechen; ③ Förderung der Spülflüssigkeit (Bohrschlamm) durch Hochdruckpumpen in das Bohrloch, wo sie zum Bohrlochgrund fließt, um Gesteinsbruchstücke auszuspülen, den Bohrmeißel zu kühlen und die Gesteinsbruchstücke durch den Ringspalt zwischen Bohrrohr und Bohrlochwand zurück ins Erdreich zu transportieren. So wird der Bohrvorgang abgeschlossen. Beim Bohrvorgang muss das Bohrgestänge einer Vielzahl komplexer, wechselnder Belastungen standhalten, wie Zug-, Druck-, Torsions-, Biege- und anderer Spannungen; die Innenfläche ist zudem der Einwirkung von Hochdruckspülung und Korrosion ausgesetzt.
(1) Vierkant-Bohrgestänge: Es gibt zwei Arten von Vierkant-Bohrgestängen: viereckige und sechseckige. In China werden für jede Bohrsäule in der Regel Vierkant-Bohrgestänge verwendet. Die Spezifikationen sind: 63,5 mm (2-1/2 Zoll), 88,9 mm (3-1/2 Zoll), 107,95 mm (4-1/4 Zoll), 133,35 mm (5-1/4 Zoll), 152,4 mm (6 Zoll) usw. Die übliche Länge beträgt 12 bis 14,5 m.
(2) Bohrgestänge: Das Bohrgestänge ist das wichtigste Werkzeug zum Bohren von Brunnen. Es ist am unteren Ende des Vierkantbohrrohrs befestigt und verlängert mit zunehmender Bohrtiefe die Bohrsäule schrittweise. Die Spezifikationen für Bohrgestänge sind: 60,3 mm (2-3/8 Zoll), 73,03 mm (2-7/8 Zoll), 88,9 mm (3-1/2 Zoll), 114,3 mm (4-1/2 Zoll), 127 mm (5 Zoll), 139,7 mm (5-1/2 Zoll) usw.
(3) Beschwertes Bohrgestänge: Beschwertes Bohrgestänge ist ein Verbindungselement zwischen Bohrgestänge und Bohrkragen, das die Kraftverteilung im Bohrgestänge verbessert und den Druck auf den Bohrmeißel erhöht. Die gängigsten Durchmesser für beschwertes Bohrgestänge sind 88,9 mm (3-1/2 Zoll) und 127 mm (5 Zoll).
(4) Bohrgestänge: Das Bohrgestänge ist mit dem unteren Teil des Bohrrohrs verbunden. Es handelt sich um ein spezielles, dickwandiges Rohr mit hoher Steifigkeit, das Druck auf den Bohrmeißel ausübt, um das Gestein zu durchbrechen, und beim Bohren gerader Brunnen eine Führungsfunktion übernimmt. Gängige Abmessungen des Bohrgestänges sind: 158,75 mm (6-1/4 Zoll), 177,85 mm (7 Zoll), 203,2 mm (8 Zoll), 228,6 mm (9 Zoll) usw.
V. Leitungsrohr
1. Klassifizierung von Rohrleitungen
Leitungsrohre werden in der Öl- und Gasindustrie für den Transport von Öl, raffiniertem Öl, Erdgas und Wasser verwendet. Kurz gesagt, bestehen sie aus Stahlrohren. Der Transport von Öl und Gas in Pipelines wird im Wesentlichen in Hauptleitungen, Abzweigleitungen und städtische Versorgungsnetze unterteilt. Hauptleitungen haben üblicherweise einen Durchmesser von 406 bis 1219 mm, eine Wandstärke von 10 bis 25 mm und bestehen aus Stahl der Güteklasse X42 bis X80. Abzweigleitungen und städtische Versorgungsnetze haben üblicherweise einen Durchmesser von 114 bis 700 mm, eine Wandstärke von 6 bis 20 mm und bestehen aus Stahl der Güteklasse X42 bis X80.
Leitungsrohre gibt es aus geschweißtem Stahl, aber auch aus nahtlosem Stahl. Geschweißte Stahlrohre werden häufiger verwendet als nahtlose Stahlrohre.
2. Standard für Rohrleitungen
Der Standard für Rohrleitungen ist API 5L „Spezifikation für Rohrleitungsstahlrohre“. China hat jedoch 1997 zwei nationale Normen für Rohrleitungsrohre erlassen: GB/T9711.1-1997 „Öl- und Gasindustrie, Teil 1: Technische Lieferbedingungen für Stahlrohre: Stahlrohre der Güteklasse A“ und GB/T9711.2-1997 „Öl- und Gasindustrie, Teil 2: Technische Lieferbedingungen für Stahlrohre: Stahlrohre der Güteklasse B“. Diese beiden Normen sind API 5L gleichwertig, und viele inländische Anwender fordern die Lieferung von Rohren nach diesen beiden nationalen Normen.
3. Über PSL1 und PSL2
PSL ist die Abkürzung für Produktspezifikationsstufe. Rohrleitungen werden in PSL1 und PSL2 unterteilt, was auch einer Unterteilung der Qualitätsstufe entspricht. PSL1 ist höherwertig als PSL2. Die beiden Spezifikationsstufen unterscheiden sich nicht nur in den Prüfanforderungen, sondern auch in den Anforderungen an die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften. Gemäß API 5L-Verordnung müssen die Vertragsbedingungen daher neben den Spezifikationen, der Stahlsorte und anderen gängigen Indikatoren auch die Produktspezifikationsstufe (PSL1 oder PSL2) angeben.
Die Anforderungen an PSL2 hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Zugeigenschaften, Schlagfestigkeit, zerstörungsfreier Prüfung und anderer Indikatoren sind strenger als bei PSL1.
4. Stahlsorte und chemische Zusammensetzung von Rohrleitungen
Die Güteklassen von Rohrleitungsstahl werden von niedrig nach hoch wie folgt unterteilt: A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 und X80.
5. Anforderungen an den Wasserdruck in der Rohrleitung und an die zerstörungsfreie Prüfung
Die Rohrleitung sollte einer strangweisen hydraulischen Prüfung unterzogen werden, und die Norm erlaubt keine zerstörungsfreie Erzeugung von hydraulischem Druck, was ebenfalls ein großer Unterschied zwischen der API-Norm und unseren Normen ist.
PSL1 erfordert keine zerstörungsfreie Prüfung, PSL2 sollte zweigweise zerstörungsfrei geprüft werden.
VI. Premium-Verbindung
1. Einführung der Premium-Verbindung
Die spezielle Schnalle unterscheidet sich vom API-Gewinde durch ihre besondere Gewindestruktur. Obwohl API-Gewinderohre in der Ölförderung weit verbreitet sind, zeigen sich ihre Schwächen in den speziellen Umgebungen einiger Ölfelder deutlich: Bei API-Rundgewinderohren ist die Zugfestigkeit des Gewindeteils zwar besser, entspricht aber nur 60 % bis 80 % der Festigkeit des Rohrkörpers, weshalb sie nicht für Tiefbohrungen geeignet sind. Bei API-Trapezgewinderohren entspricht die Zugfestigkeit des Gewindeteils ebenfalls nur der Festigkeit des Rohrkörpers, weshalb auch diese Rohre nicht für Tiefbohrungen geeignet sind. Auch bei API-Trapezgewinderohren ist die Zugfestigkeit unzureichend. Obwohl die Zugfestigkeit deutlich höher ist als bei API-Rundgewindeverbindungen, ist die Dichtleistung nicht optimal, weshalb sie nicht für die Förderung von Hochdruckgasquellen geeignet sind. Darüber hinaus kann das Gewindefett seine Funktion nur in einer Umgebung mit einer Temperatur unter 95℃ erfüllen, weshalb es bei der Erschließung von Hochtemperaturbohrungen nicht eingesetzt werden kann.
Im Vergleich zu API-Rundgewinde- und partiellen Trapezgewindeverbindungen hat Premium Connection in folgenden Aspekten bahnbrechende Fortschritte erzielt:
(1) Gute Abdichtung durch die Konstruktion einer elastischen und metallischen Dichtungsstruktur, sodass der Gasdichtungswiderstand der Verbindung die Grenze des Fließdrucks des Rohrkörpers erreicht;
(2) hohe Festigkeit der Verbindung, bei der die Premium Connection-Verbindung des Ölgehäuses die Festigkeit der Verbindung erreicht oder übertrifft, um das Problem des Verrutschens grundlegend zu lösen;
(3) durch die Materialauswahl und die Verbesserung des Oberflächenbehandlungsverfahrens wurde das Problem des Fadenverklebens im Wesentlichen gelöst;
(4) durch die Optimierung der Struktur, sodass die gemeinsame Spannungsverteilung vernünftiger ist und die Beständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion besser begünstigt wird;
(5) durch die vernünftige Gestaltung der Schulterstruktur, damit die Bedienung der Schnalle einfacher ist.
Weltweit wurden derzeit mehr als 100 Arten von Premium-Verbindungen mit patentierter Technologie entwickelt.
Veröffentlichungsdatum: 21. Februar 2024