Нефтегазовая обсадная колонна и насосно-компрессорные трубы

Корпуса и насосно-компрессорные трубы для нефтегазовой отрасли: комплексное техническое руководство по стандартам API OCTG

Краткое резюме:В этом руководстве содержится все, что вам нужно знать о обсадных колоннах и насосно-компрессорных трубах для нефтегазовой отрасли - — двух основных типах труб OCTG, которые составляют структурную и эксплуатационную основу каждой скважины. Мы объясняем, что такое обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы, чем они отличаются, четыре типа обсадных колонн, марки стали API (J55, P110 и т. д.), резьбовые соединения (STC, LTC, BTC, премиум) и почему каждой скважине нужны и те, и другие. Все технические данные соответствуют новейшим стандартам API.

Что такое обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы для нефтегазовой отрасли?

ТЛ;ДР:Обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы представляют собой две отдельные категории стальных труб, относящихся к категории OCTG. Обсадная колонна представляет собой постоянную конструкционную облицовку, зацементированную в ствол скважины; НКТ — это съемная труба внутри обсадной колонны, по которой нефть и газ выводятся на поверхность.

Обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы представляют собой две отдельные категории стальных труб, производимых для скважинных операций с нефтью и газом. Хотя обе они подпадают под спецификации OCTG (нефтяные трубные изделия) и имеют схожие системы классификации материалов, они различаются методом установки, функциональным назначением и сроком службы и работают в тандеме, чтобы обеспечить безопасную и эффективную добычу скважин.

Если вы новичок в нефтегазовой отрасли, проще всего подумать об этом так: обсадная колонна — это стены туннеля, а НКТ — это труба внутри этого туннеля, по которой транспортируется продукт. Заменить трубу можно, но нельзя заменить стены, не перестроив весь колодец.

Что такое обсадная колонна для нефти и газа?

ТЛ;ДР:Обсадная колонна представляет собой стальную трубу большого-диаметра, постоянно зацементированную в стволе скважины. Он укрепляет стенки скважины, изолирует пласты, удерживает давление и остается в скважине на протяжении всего ее продуктивного срока службы.

Обсадная колонна представляет собой колонну стальных труб большого-диаметра, спускаемую в пробуренную скважину концентрически, постепенно уменьшаясь в диаметре и постоянно фиксируемую цементом. Он действует как постоянная структурная облицовка ствола скважины, укрепляя стенки скважины, изолируя различные геологические формации, сдерживая внутрискважинное давление и предотвращая обрушение формации. После цементирования обсадная колонна остается в скважине на протяжении всего ее продуктивного срока службы и не подлежит извлечению при нормальных условиях эксплуатации.

Процесс цементирования имеет решающее значение: цемент закачивается в затрубное пространство между обсадной колонной и стенкой ствола скважины, где он схватывается и образует прочный барьер. Эта цементная оболочка обеспечивает зональную изоляцию (предотвращая миграцию жидкости между пластами), структурную поддержку обсадной колонны и защиту от коррозии стальной трубы. Плохое цементирование является одной из основных причин нарушения целостности скважин.

Что такое нефтегазовые трубы?

ТЛ;ДР:НКТ меньшего-диаметра, съемная труба подвешивается внутри эксплуатационной колонны. Это специальный трубопровод для доставки добытой нефти и газа на поверхность, который можно вытащить и заменить во время капитального ремонта.

НКТ – это съемная колонна труб меньшего-диаметра, установленная внутри эксплуатационной колонны. Он служит специальным трубопроводом, по которому сырая нефть, природный газ и попутная вода перетекают из углеводородного резервуара на наземные перерабатывающие предприятия. В отличие от обсадной трубы, НКТ не фиксируются на месте. Его можно извлекать, осматривать, заменять или переконфигурировать в ходе ремонтных работ для решения производственных проблем, модернизации скважинного инструмента или корректировки схем заканчивания.

Ключевым компонентом, работающим с НКТ, является эксплуатационный пакер - скважинное уплотнительное устройство, установленное в затрубном пространстве между НКТ и обсадной колонной. Пакер предотвращает попадание добываемых жидкостей в затрубное пространство НКТ-обсадной колонны, защищая обсадную колонну от коррозионного воздействия и позволяя контролировать затрубное давление для контроля скважины.

Основные различия между обсадными трубами и трубами

ТЛ;ДР:Обсадная колонна большая, прочная и зацементированная; трубки маленькие, съемные и нецементированные. Корпус выдерживает структурные нагрузки; НКТ регулирует поток добычи.

В таблице ниже приведены основные технические и эксплуатационные различия между обсадными трубами и насосно-компрессорными трубами, которые являются наиболее часто упоминаемыми различиями в сценариях проектирования и закупок.

Типы обсадных колонн (по глубине установки и назначению)

ТЛ;ДР:Обсадная колонна устанавливается в четырех вложенных друг в друга колоннах от поверхности до полной глубины: кондуктора, надводной, промежуточной и эксплуатационной колонны. Каждый из них имеет определенное инженерное назначение.

Обсадные колонны устанавливаются последовательными, вложенными друг в друга колоннами, диаметр которых уменьшается по мере углубления бурения. Каждая колонна цементируется на запланированную глубину для достижения определенной инженерной цели. Стандартная программа обсадных труб включает четыре основных типа: от поверхности до общей глубины скважины:

1. Корпус проводника

ТЛ;ДР:Первая и самая большая колонна, установленная на небольшой глубине для поддержки устья скважины и направления бурового оборудования.

Являясь первой колонной-диаметра, установленной на небольшой глубине (обычно 30–150 м), кондукторная колонна поддерживает устьевую конструкцию скважины, предотвращает обрушение при-поверхностного грунта и рыхлого пласта, а также направляет буровое оборудование в скважину. Его часто вбивают или цементируют в предварительно просверленное-отверстие.

2. Поверхностный кожух

ТЛ;ДР:Защищает пресноводные водоносные горизонты и обеспечивает монтажную основу для противовыбросового оборудования (ПВП).

Прокладывают под обсадной колонной и цементируют на неглубоких пластах (обычно 300–1500 м). В его основные обязанности входит защита пресноводных водоносных горизонтов от загрязнения буровым раствором, обеспечение надежной монтажной основы для противовыбросового оборудования (ПВП) и изоляция неглубоких газовых зон. Регулирующие органы обычно требуют, чтобы обсадная колонна простиралась ниже самой глубокой защищенной зоны пресной воды.

3. Промежуточная (техническая) оболочка.

ТЛ;ДР:Изолирует проблемные зоны - пластов с высоким-давлением, нестабильных сланцев, зон потери-циркуляции -, чтобы обеспечить безопасное глубокое бурение.

Устанавливается по-при необходимости для изоляции проблемных зон, таких как пласты с высоким-давлением, нестабильные интервалы сланцев и зоны потери-циркуляции. Это обеспечивает безопасное глубокое бурение за счет сдерживания аномального пластового давления и поддержания устойчивости ствола скважины. Не для всех скважин требуется промежуточная обсадная колонна; его использование зависит от геологической сложности.

4. Эксплуатационная колонна (Обсадная колонна)

ТЛ;ДР:Самая внутренняя и последняя обсадная колонна, установленная по всему пласту углеводородов. Глубина его установки по сути равна общей глубине скважины.

Самая внутренняя и последняя обсадная колонна, установленная по всему углеводородному-коллектору. Проходя от устья скважины до целевого пласта, он обеспечивает долговременное-удержание давления и служит корпусом для эксплуатационных насосно-компрессорных труб и всех скважинных инструментов для заканчивания скважины. Глубина его установки по сути равна общей глубине скважины. Эксплуатационная колонна обычно представляет собой колонну-самого высокого качества в скважине, выбранную так, чтобы выдерживать пластовое давление и температуру на протяжении всего продуктивного срока службы скважины.

Отраслевые стандарты, марки стали и типы соединений

ТЛ;ДР:Все сертифицированные обсадные и насосно-компрессорные трубы производятся в соответствии со стандартами API Spec 5CT (материалы) и API Spec 5B (резьба). Марки стали по пределу текучести варьируются от Н40 до В150. Типы потоков включают STC, LTC, BTC и премиум-соединения.

Все квалифицированные обсадные и насосно-компрессорные трубы для нефтегазовой отрасли производятся, проверяются и тестируются в соответствии с глобальными унифицированными стандартами API, что обеспечивает взаимозаменяемость, безопасность и стабильную производительность при проведении международных нефтепромысловых операций.

Регулирующие стандарты API и ISO

• API Spec 5CT (11-е издание, 2024 г.):Фундаментальный мировой стандарт, охватывающий бесшовные и сварные обсадные и насосно-компрессорные трубы для нефтяных и газовых скважин, включая требования к материалам, механические свойства, допуски на размеры, правила термообработки и процедуры испытаний. Международный эквивалент — ISO 11960:2014.
• API Spec 5B (16-е издание, 2023 г.):Стандарт, регулирующий нарезание резьбы, калибровку и проверку резьбы обсадных труб, труб и трубопроводов, гарантирующий взаимозаменяемость и герметичность-плотности резьбовых соединений.
• ИСО 13680:2020:Охватывает бесшовные и сварные трубные изделия из коррозионностойких-сплавов (CRA) для нефтяных и газовых скважин, дополняя API Spec 5CT для эксплуатации в кислых средах и в условиях высокой-коррозии.
• API TR 5C3 (2018 г., с дополнением от 2015 г.):Технический отчет о эксплуатационных характеристиках обсадных, насосно-компрессорных и линейных труб, включая формулы разрушения, разрыва и осевой нагрузки, используемые при проектировании скважин.

Распространенные марки стали API

Марки стали классифицируются по минимальному пределу текучести (в тысячах фунтов на квадратный дюйм), причем более высокие марки выбираются для более глубоких-скважин с более высоким давлением. Стандартные марки, определенные в API Spec 5CT, включают:

Марки коррозионно--стойких сплавов (CRA), такие как мартенситная нержавеющая сталь 13Cr и супердуплексная нержавеющая сталь, предназначены для эксплуатации в кислых средах или в скважинных средах с высокой-коррозией, где марки углеродистой стали подвергаются быстрой деградации.

Отправьте параметры вашей скважины для индивидуального решения OCTG

Типы стандартных резьбовых соединений

Соединения премиум-класса (например, TenarisHydril, VAM, Hunting SEAL) — это запатентованные газонепроницаемые резьбы,-разработанные для скважин с высоким-давлением,-температурой (HPHT) и суровых условий эксплуатации, когда стандартные резьбы API не могут гарантировать герметичность-плотности.

Почему для нефтяных скважин требуются как обсадные трубы, так и насосно-компрессорные трубы

ТЛ;ДР:Эксплуатация непосредственно через обсадную колонну разрушит постоянную конструкцию скважины. Система обсадных-компрессорных труб отделяет несущие конструкции от производственного потока, обеспечивая экономичное-техническое обслуживание и эксплуатационную гибкость.

Добыча углеводородов непосредственно через обсадную колонну подвергнет постоянную структурную колонну и ее цементную оболочку воздействию эрозионных, агрессивных добываемых жидкостей и циклических колебаний давления, что приведет к необратимому ухудшению долгосрочной- целостности скважины. Комбинированная система обсадных-НКТ обеспечивает функциональное разделение и дает следующие ключевые преимущества:

• Структурная защита:Обсадная колонна воспринимает геомеханические нагрузки и сохраняет устойчивость ствола скважины, изолированную от прямой эрозии добываемого потока.
• Экономически-эффективное обслуживание:НКТ поглощают прямое воздействие жидкости и могут быть заменены с меньшими затратами во время капитального ремонта без повреждения постоянной конструкции скважины.
• Операционная гибкость:НКТ можно протягивать для каротажа скважины, установки механизированной добычи или оптимизации заканчивания без ущерба для целостности скважины.
• Управление кольцевым давлением:Затрубное пространство между НКТ и обсадной колонной, обычно герметизированное эксплуатационным пакером, позволяет осуществлять мониторинг давления и операции по управлению скважиной.

Сопутствующие компоненты OCTG: бурильные трубы, муфты и аксессуары

ТЛ;ДР:OCTG — это нечто большее, чем просто обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы -, оно также включает в себя бурильные трубы, муфты, муфтовые соединения и устьевые аксессуары, все из которых регулируются стандартами API.

Хотя обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы являются наиболее часто обсуждаемой продукцией OCTG, полная категория трубных изделий нефтяного происхождения включает в себя несколько других важных компонентов:

• Бурильная труба:Толстостенная-бесшовная труба, передающая крутящий момент бурения и циркуляцию жидкости от поворотного стола к буровому долоту. Бурильная труба изготовлена ​​в соответствии со стандартом API Spec 5DP и предназначена для многократного спуска и спуска в скважину -, в отличие от обсадной трубы, она не устанавливается стационарно.
• Муфты:Короткие резьбовые втулки, соединяющие отдельные стыки обсадных или насосно-компрессорных труб. Муфты изготавливаются из той же марки стали, что и тело трубы, и имеют резьбу в соответствии со спецификацией API Spec 5B.
• Пучковые суставы:Короткие соединения труб не-стандартной-длины, используемые для регулировки общей длины колонны для достижения точной глубины посадки. Обычно доступны длины 2 фута, 4 фута, 6 футов и 8 футов.
• Устьевое оборудование:Наземный узел, который соединяет обсадные колонны с наземными выкидными трубопроводами и противовыбросовыми превенторами. Устье скважины, хотя и не является трубой OCTG, является неотъемлемой частью системы обсадных труб-трубопроводов и соответствует спецификации API Spec 6A.

Понимание этих связанных компонентов помогает инженерам по бурению и специалистам по закупкам спланировать полный пакет трубных изделий для скважины, гарантируя, что все элементы совместимы по марке, типу резьбы и допускам на размеры.

Основные области применения обсадных и насосно-компрессорных труб

ТЛ;ДР:Обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы используются в традиционных и нетрадиционных нефтегазовых, геотермальных, подземных хранилищах газа, нагнетательных/откачивающих скважинах и операциях капитального ремонта.

• Традиционное бурение и добыча нефти и газа на суше и на море.- основное приложение, представляющее большую часть глобального спроса на OCTG.
• Разработка нетрадиционных ресурсов- сланцевый газ, трудноизвлекаемая нефть, метан угольных пластов (МУП). Этим скважинам часто требуется обсадная колонна-класса прочности (P110+), чтобы выдерживать много-давления гидроразрыва пласта и горизонтальные боковые нагрузки.
• Строительство и эксплуатация геотермальных скважин- Обсадные трубы и трубы должны выдерживать воздействие жидкостей с высокой-температурой (часто выше 200 градусов), агрессивных рассолов и циклических температур. Обычно используются специализированные высокотемпературные-цементные системы и термически-стабильные соединения премиум-класса.
• Скважинное хозяйство подземного хранения газа (ПХГ)Для - истощенных резервуаров или соляных каверн, переоборудованных для сезонного хранения природного газа, требуются обсадные колонны, рассчитанные на циклическую закачку-нагрузку давления отбора.
• Водонагнетательные и добывающие водоотводные скважиныКорпус - должен противостоять коррозии, вызываемой закачиваемыми жидкостями, и обеспечивать долговременную-зональную изоляцию для защиты грунтовых вод.
• КРС и внутрискважинные работы- НКТ вытягивают и повторно-спускают, целостность обсадной колонны оценивается, а дополнительные колонны могут быть установлены для решения производственных проблем или модернизации конструкции заканчивания.

Испытание и проверка труб OCTG

Получите-прямые заводские цены и полную документацию по проверке.

Упаковка и транспортировка обсадных и насосно-компрессорных труб

Часто задаваемые вопросы

Вопрос: НКТ — это то же самое, что обсадная труба?
Ответ: Нет. Обсадная колонна – это постоянная цементированная конструкционная облицовка ствола скважины, которая стабилизирует пласты и удерживает давление. НКТ — это съемная труба меньшего размера, установленная внутри обсадной колонны, по которой добытая нефть и газ выводятся на поверхность. Они различаются диаметром, способом установки и основной функцией.

Вопрос: По какому стандарту изготавливаются нефтяные кожухи и насосно-компрессорные трубы?
Ответ: Подавляющее большинство обсадных и насосно-компрессорных труб для нефтяных месторождений во всем мире соответствуют требованиям API Spec 5CT по материалам и механическим требованиям, а также API Spec 5B по размерам резьбовых соединений и стандартам проверки. На международном уровне ISO 11960:2014 является эквивалентным стандартом для спецификаций обсадных труб и насосно-компрессорных труб.

Вопрос: Можно ли использовать трубки без обсадной трубы?
Ответ: Нет. НКТ опирается на цементированную обсадную колонну, обеспечивающую стабильную структуру ствола скважины. Без обсадной колонны открытая скважина обрушилась бы, и не было бы надежного способа изолировать пласты или удерживать внутрискважинное давление для безопасной добычи.

Вопрос: Какая марка обсадной стали наиболее часто используется?
Ответ: J55 и K55 широко используются для скважин мелкой и средней-глубины и обсадных колонн. N80 и P110 – стандартные марки для более глубоких эксплуатационных обсадных колонн-с более высоким давлением. Для кислых сред предусмотрены марки C90, T95 и 13Cr CRA.

Вопрос: Почему НКТ меньше диаметра обсадной трубы?
Ответ: НКТ должны помещаться внутри эксплуатационной колонны с достаточным зазором для затрубного пространства, скважинных пакеров и других инструментов для заканчивания. Вложенная концентрическая конструкция также обеспечивает поэтапное строительство скважин и четкое функциональное разделение между структурной поддержкой и производственным потоком.

Вопрос: Каков срок службы обсадной колонны нефтяной скважины?
Ответ: Правильно спроектированная, зацементированная и обслуживаемая обсадная колонна может сохранять работоспособность от 20 до 40 лет и более, что соответствует полному продуктивному сроку службы скважины. НКТ имеют более короткий срок службы (обычно 5–15 лет) и периодически заменяются во время плановых ремонтных работ.

Вопрос: В комплект OCTG входят только обсадные трубы и насосно-компрессорные трубы?
Ответ: Нет. Трубные изделия нефтяного происхождения (OCTG) — это более широкая категория, включающая бурильные трубы, обсадные трубы, насосно-компрессорные трубы, муфты, муфтовые соединения и сопутствующие аксессуары, используемые при разведке, бурении и добыче нефти и газа. Бурильная труба передает крутящий момент и буровой раствор на долото, а обсадные трубы и НКТ выполняют конструктивные и эксплуатационные функции.

Вопрос: Что такое OCTG в нефтегазовой отрасли?
Ответ: OCTG означает «Трубные товары нефтяного происхождения». Это собирательный термин для всех стальных трубных изделий, используемых при бурении и добыче нефтяных и газовых скважин, включая обсадные трубы, насосно-компрессорные трубы, бурильные трубы, муфты и муфты, изготовленные в соответствии со стандартами API.

Вопрос: В чем разница между резьбовыми соединениями STC, LTC и BTC?
О: STC (короткая резьбовая муфта) использует короткую круглую резьбу для неглубоких скважин-с низким давлением. LTC (длинная резьбовая муфта) увеличивает длину резьбы для улучшения-выдерживания нагрузки и улучшения уплотнения. BTC (с соединением опорной резьбы) использует профиль опорной резьбы, обеспечивающий высокую прочность на разрыв, широко используемый в средних и глубоких скважинах. Соединения премиум-класса представляют собой запатентованную газонепроницаемую конструкцию,-выдерживающую HPHT и суровые условия эксплуатации.

Вопрос: В чем разница между диаметром обсадной трубы и НКТ?
A: Внешний диаметр обсадной трубы варьируется от 4,5 до 36 дюймов (от 114,3 до 914,4 мм), а внешний диаметр трубок — от 1,05 до 4,5 дюйма (от 26,67 до 114,3 мм). Разница в размерах позволяет размещать НКТ внутри эксплуатационной колонны с зазором для пакеров и инструментов заканчивания.

Вопрос: Какова цель цементирования при установке обсадной колонны?
А: Цементирование заполняет кольцевое пространство между обсадной колонной и стенкой ствола скважины. Он обеспечивает зональную изоляцию между геологическими пластами, структурную поддержку обсадной колонны, защиту от коррозии стальной трубы и сдерживает пластовое давление. Качество цементирования напрямую определяет долгосрочную-сохранность скважины.

Вопрос: Что такое оценки CRA и когда они используются?
A. Марки коррозионно-стойких-сплавов (CRA), такие как мартенситная нержавеющая сталь 13Cr и супердуплексная нержавеющая сталь, предназначены для скважин с высоким содержанием H₂S (кислая среда), коррозией CO₂ или средами с повышенным содержанием хлоридов-. API Spec 5CT определяет кислые-классы эксплуатации C90 и T95, а супер-классы CRA соответствуют стандарту ISO 13680:2020 для трубной продукции CRA.

Вопрос: Сколько типов обсадных колонн имеется в типичной скважине?
A: Стандартная программа обсадных труб включает в себя четыре основных типа обсадных труб, устанавливаемых последовательно от поверхности до полной глубины: кондукторная обсадная колонна (самая мелкая и наибольшая диаметра), поверхностная обсадная колонна (защищает пресноводные водоносные горизонты), промежуточная или техническая обсадная колонна (изолирует проблемные зоны) и эксплуатационная обсадная колонна (самая внутренняя, устанавливается поперек углеводородного пласта). Не для всех скважин требуются все четыре колонны.

Вопрос: Что такое производственный упаковщик и почему он важен?
Ответ: Эксплуатационный пакер – это скважинное герметизирующее устройство, установленное в кольцевом пространстве между НКТ и эксплуатационной колонной. Он изолирует затрубное пространство-корпуса НКТ, предотвращая попадание добываемых жидкостей в затрубное пространство, позволяет контролировать давление в затрубном пространстве для контроля скважины и защищает обсадную колонну от прямого воздействия агрессивных эксплуатационных жидкостей.

Вопрос: Используются ли обсадные и насосно-компрессорные трубы в геотермальных скважинах?
А: Да. Обсадные трубы и трубы необходимы при строительстве геотермальных скважин, где они должны выдерживать воздействие жидкостей с высокой-температурой (часто выше 200 градусов), агрессивных рассолов и циклических температур. В геотермальных скважинах обычно используется обсадная колонна класса API-со специализированными высокотемпературными-цементными системами и термически-стабильными соединениями премиум-класса.

Ссылки и авторитетные источники

• API Spec 5CT, 11-е издание (2024 г.).Корпус и трубки.Американский нефтяной институт. API.org/стандарты
• API Spec 5B, 16-е издание (2023 г.).Нарезание резьбы, измерение размера и проверка резьбы обсадных, насосно-компрессорных и линейных труб.Американский нефтяной институт.
• API-спецификация 5DP.Спецификация бурильной трубы.Американский нефтяной институт.
• API Spec 6A, 21-е издание.Спецификация на устьевое и елочное оборудование.Американский нефтяной институт.
• API TR 5C3 (2018 г., с дополнением от 2015 г.).Технический отчет по уравнениям и расчетам обсадных труб, НКТ и линейных труб, используемых в качестве обсадных труб или НКТ.Американский нефтяной институт.
• ИСО 11960:2014.Нефтяная и газовая промышленность - Стальные трубы для использования в качестве обсадных труб или насосно-компрессорных труб для скважин.Международная организация по стандартизации.
• ИСО 13680:2020.Нефтяная и газовая промышленность. - Бесшовные трубы из коррозионностойких-легированных сплавов для использования в качестве обсадных труб, труб и соединительных деталей.Международная организация по стандартизации.
• Общество инженеров-нефтяников (SPE).Проект строительства и заканчивания скважин.Серия учебников SPE. spe.org

горячая этикетка : обсадные и насосно-компрессорные трубы для нефтегазовой отрасли, Китайские производители, поставщики, завод обсадных и насосно-компрессорных труб для нефтегазовой отрасли