American Petroleum Institute (API) 5CT Oțelurile de înaltă rezistență sunt utilizate pe scară largă pentru șirurile de carcasă în puțuri supuse unor încărcări ridicate de fracturare hidraulică ciclică. În timp ce notele non-acru de oțel API, cum ar fi șirurile de carcasă P110 au fost utilizate în mod satisfăcător pentru construcția puțurilor, conexiunile standard API P110 au înregistrat rate mai mari de defecțiuni decât defecțiunile corpului conductelor în puțurile de șist care necesită fracturare hidraulică. De asemenea, au fost experimentate defecțiuni ale corpului de țeavă P110 în cazurile în care au fost utilizate practici slabe de fabricație pentru a produce carcase și conexiuni de oțel P110 utilizate în puțurile supuse acestor sarcini de fracturare hidraulică ridicate.
Proprietăți importante ale materialului
Următoarele proprietăți materiale sunt importante atunci când înțelegem limitările API 5CT oțeluri de înaltă rezistență: rezistență la randament (YS), Charpy V-Notch (CVN) Energie de impact, duritate și temperare.
Specificația API 5CT\/ISO 1196 0 definește YS prin desenarea unei linii verticale la o alungire a 0. 5% până la 0. 65% în funcție de gradul material ({{1 0}}. ys. Metoda ASTM atrage o linie paralelă cu porțiunea liniară a curbei tensiunii de tensiune începând de la alungire de 0,2% și unde intersectează curba de tensiune-tensiune pe axa de tensiune este definită ca fiind de 0,2% compensare. Ambele metode generează rezultate foarte similare. Această valoare obținută din testarea la tracțiune este utilizată pentru a determina dacă un material îndeplinește cerința de rezistență minimă (SMYS) specificată API, ceea ce este esențial pentru considerațiile cazului de încărcare și pentru determinarea factorilor de siguranță a proiectării.
Energia de impact CVN sau „duritatea” este energia necesară pentru a iniția și propaga o fisură în material. Durerea este o proprietate valoroasă, deoarece permite unui material să aresteze o fisură, mai degrabă decât să permită creșterea fisurii până la eșecul conductei. Durerea are o corelație puternică cu temperatura și poate fi foarte ridicată la temperaturile găurilor de fund; Cu toate acestea, unele materiale de oțel de înaltă rezistență vor deveni mai fragile la temperaturi mai reci, de suprafață.
Testarea durității măsoară capacitatea unui material de a rezista deformării dintr -o forță de compresie cunoscută aplicată unui indenter. Cu cât este mai mare rezistența oțelului, cu atât se va produce mai puțin deformarea; Prin urmare, cu atât este mai mare valoarea de duritate obținută. Deoarece există o corelație între duritate și rezistența la tracțiune, testul de duritate poate fi utilizat ca un test de asigurare a calității la scară mică nedistructivă pentru a determina nivelul de rezistență aproximativ al oțelului. O altă considerație asociată importantă este aceea că materialele cu o duritate mai mare și o rezistență la randament sunt mai vulnerabile la fisurarea asistată de mediu.
Temperarea este un proces termic în care oțelul este încălzit la o temperatură predeterminată pentru o anumită perioadă de timp, după ce a fost întărit prin stingerea de la o temperatură relativ ridicată. Ca stins, oțelul carbon este foarte dur și se comportă într -o manieră fragilă; Cu toate acestea, procesul de temperare scade rezistența la duritate\/randament andrestorează duritatea oțelului înapoi la un nivel mai acceptabil, pe baza timpului și temperaturii utilizate în timpul acestui proces.
Specificații actuale P110 API 5CT
Specificația API 5CT necesită oțel de grad P110 să aibă un interval de rezistență la randament între 110 ksi și 140 ksi. Datorită rezistenței ridicate a acestui material, acesta va avea în mod inerent o duritate foarte mare, ceea ce îl va face vulnerabil la fisurarea asistată de mediu, mai ales că se apropie de 140 ksi. Multe materiale din oțel de înaltă rezistență au o cerință maximă de duritate pentru a rezolva această problemă; Cu toate acestea, oțelul P110 nu are această cerință.
Mai mult, toate oțelurile tubulare de petrol de grad de rezistență de înaltă rezistență (OCTG) au o cerință minimă de temperatură de temperare pentru a asigura reducerea durității, iar rezistența la fisurarea tensiunii de sulfură (SSC) a crescut odată cu duritatea. Cu toate acestea, P110 trebuie să fie stinsă și temperată, dar nu are o cerință minimă de temperatură de temperare. Unele cerințe de specificații P110 de bază sunt prezentate în tabelul1.
Progresele standardelor de astăzi în ceea ce privește tehnologiile de fabricare a oțelului și prelucrare permit industriei siderurgice să producă oțeluri mai curate și mai dure; Cu toate acestea, acest lucru nu se reflectă în ediția curentă a specificației API 5CT. În plus, materialul de caroserie al țevii p110 nu are o cerință de testare a durității definite, cu excepția cazului în care este invocat în mod specific de către utilizatorul final. Chiar și atunci când este necesară testarea durității, cerințele minime ale valorii de impact CVN în API 5CT (pentru corpul conductei și stocul de cuplare) sunt prea mici.
Datorită acestor cerințe scăzute ale valorii durității CVN și\/sau a lipsei cerințelor de testare a durității, utilizatorul final trebuie să recunoască dacă este nevoie de un material de duritate mai mare decât standard să fie utilizat în proiectele lor de puțuri.
Eșecuri tipice în puțurile onshore
În timp ce tubulele din oțel P110 funcționează în mod adecvat în multe puțuri, este mai susceptibil la eșec în puțuri care necesită sarcini mari de fracturare ciclică. Majoritatea defecțiunilor documentate apar la conexiunile în care nivelurile de tensiune ciclică de fracturare sunt cele mai mari din cauza tensiunilor de machiaj suprapuse pe presiunile interne aplicate ridicate. În plus, chiar și prezența unor concentrații foarte mici de H2 care nu sunt considerate acre prin fluide NACE și\/sau Frack poate genera suficient hidrogen pentru a îmbrăca oțelurile de mare rezistență, cum ar fi p110 și poate determina să eșueze atunci când este supus acestor încărcături FRAC. În alte cazuri, s -au produs și defecțiuni din cauza defectelor de fabricație în sudurile de cusătură de sudare cu rezistență electrică (ERW) și\/sau din cauza defectelor de țeavă fără probleme, cum ar fi cusături, ture, scaburi și\/sau fisuri.
Atenuarea eșecului
Atunci când se evaluează un design onshore care necesită sarcini de fracking ciclic ridicate, trebuie să se ia în considerare trei parametri importanți: (1) nivel de stres, (2) mediu și (3) susceptibilitatea materială la fisurare datorită mediului și\/sau sarcinilor ciclice ridicate.
Deoarece cele mai mari tensiuni sunt întotdeauna așteptate să fie la conexiuni, nivelul de stres poate fi redus folosind o conexiune cu tensiuni scăzute de machiaj. În funcție de economia puțului (puțul), o conexiune API standard cu tensiuni de machiaj ridicate poate fi înlocuită de o conexiune cu tensiuni de machiaj mai mici, cum ar fi o conexiune de interferență cu fir scăzut, având un etanșare metalică aproape de capătul pinului (adică metal cu o conexiune proprietară de etanșare metalică) și\/sau orice alt tip de conexiune având tensiuni mai mici la machiaj (conexiuni API modificate).
Deoarece mediile care nu produc în timpul fracking-ului pe unele dintre aceste puțuri offshore pot fi imprevizibile, a devenit o practică standard de către unii operatori pentru a specifica materialul de carcasă P110 cu unele restricții privind rezistența maximă admisă. În funcție de producător, materialul P110 restricționat poate avea desemnări diferite, cum ar fi randamentul restricționat (RY), sau acru ușor (MS), doar pentru a numi câteva. Rezistența tipică de randament maxim admisă pentru acest material RY P110 este de 125 ksi. Reducerea rezistenței maxime admisibile scade susceptibilitatea la fisurarea mediului și, în același timp, crește duritatea materialului, deoarece timpii de temperare și temperaturile utilizate produc un material mai moale și mai dur.
Un alt aspect important în atenuarea defecțiunilor carcasei în Wells Onshore este un proces robust QA\/QC și un proces de achiziție a conductelor. Programele QA\/QC personalizate pot fi apoi dezvoltate în funcție de nevoile operatorului.
Ca referință definitivă a industriei pentru sistemele de carcasă petrolier și gaze, API 5CT reglementează angajamentul neclintit al lui Vigor pentru inginerie de precizie. Echipa noastră interpretează riguros și implementează acest standard, încorpotându-și cerințele în protocoale de fabricație stricte și cadre de asigurare a calității end-to-end. Astăzi, soluțiile de tuburi care respectă API-ul Vigor 5CT sunt implementate pe câmpurile petroliere globale de frunte, care se întâlnesc în mod constant și care depășesc adesea-controlul riguros al operatorilor multinaționali și al corpurilor de certificare terțe.
Această dedicație neobosită pentru excelență a solidificat reputația lui Vigor ca partener de încredere pentru întreprinderile energetice de clasă mondială, încurajând parteneriate de colaborare complete, non-stop, înrădăcinate în fiabilitate. Pentru a descoperi modul în care expertiza API 5CT a Vigor vă poate îmbunătăți rezistența operațională, contactați -ne astăzi. Să discutăm soluții personalizate proiectate pentru a vă ridica performanța de foraj și ROI pe termen lung. Pentru mai multe informații, puteți scrie în căsuța noastră poștalăinfo@vigorpetroleum.com & mail@vigorpetroleum.com
