OCTG 파이프주로 석유 및 가스정 시추와 석유 및 가스 운송에 사용됩니다. 석유 시추관, 석유 케이싱, 석유 추출관이 포함됩니다.OCTG 파이프주로 드릴 칼라와 드릴 비트를 연결하고 드릴링 동력을 전달하는 데 사용됩니다.석유 케이싱은 주로 시추 중 및 시추 완료 후 시추공을 지지하는 데 사용되며, 시추 과정 중 및 시추 완료 후 전체 유정의 정상적인 작동을 보장합니다. 유정 바닥의 석유와 가스는 주로 송유관을 통해 지표면으로 운반됩니다.
오일 케이싱은 유정 운영을 유지하는 생명선입니다. 다양한 지질 조건으로 인해 지하의 응력 상태는 복잡하며, 케이싱 본체에 가해지는 인장, 압축, 굽힘, 비틀림 응력의 복합적인 영향은 케이싱 자체의 품질에 높은 기준을 요구합니다. 어떤 이유로든 케이싱 자체가 손상되면 생산량 감소 또는 유정 전체의 폐기로 이어질 수 있습니다.
케이싱은 강철 자체의 강도에 따라 J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125, V150 등 다양한 강종으로 구분할 수 있습니다. 사용되는 강종은 시추공의 상태와 깊이에 따라 달라집니다. 부식성 환경에서는 케이싱 자체의 내식성도 요구됩니다. 복잡한 지질 조건을 가진 지역에서는 케이싱의 내붕괴 성능 또한 요구됩니다.
I.OCTG 파이프의 기본 지식
1. 석유파이프 관련 전문용어 설명
API: American Petroleum Institute의 약자입니다.
OCTG: Oil Country Tubular Goods의 약자로, 완성된 오일 케이싱, 드릴 파이프, 드릴 칼라, 후프, 짧은 조인트 등을 포함한 석유 전용 튜빙을 의미합니다.
오일 튜빙: 석유 추출, 가스 추출, 물 주입 및 산 파쇄를 위해 유정에 사용되는 튜빙입니다.
케이싱: 굴착된 시추공에 지표면에서 내려져 시추공 벽의 붕괴를 방지하는 라이너 역할을 하는 튜빙입니다.
드릴 파이프: 시추공을 뚫는 데 사용되는 파이프.
라인 파이프: 석유나 가스를 운반하는 데 사용되는 파이프.
서클립: 내부 나사산을 통해 두 개의 나사산 파이프를 연결하는 데 사용되는 실린더.
커플링 소재: 커플링 제조에 사용되는 파이프.
API 나사산: API 5B 표준에 명시된 파이프 나사산으로, 오일 파이프용 원형 나사산, 케이싱 짧은 원형 나사산, 케이싱 긴 원형 나사산, 케이싱 오프셋 사다리꼴 나사산, 라인 파이프용 나사산 등이 있습니다.
특수 버클: 특수한 밀봉 특성, 연결 특성 및 기타 특성을 지닌 비API 실입니다.
고장: 특정 사용 조건에서 발생하는 변형, 파단, 표면 손상 및 본래 기능 상실. 오일 케이싱 고장의 주요 유형은 압출, 미끄러짐, 파열, 누출, 부식, 접착, 마모 등입니다.
2. 석유 관련 기준
API 5CT: 케이싱 및 튜빙 사양(현재 8판의 최신 버전)
API 5D: 드릴 파이프 사양(5판 최신 버전)
API 5L: 파이프라인 강관 규격(44판 최신 버전)
API 5B: 케이싱, 오일 파이프 및 라인 파이프 나사산의 가공, 측정 및 검사에 대한 사양
GB/T 9711.1-1997: 석유 및 가스 산업 운송용 강관 인도를 위한 기술 조건 제1부: A등급 강관
GB/T9711.2-1999: 석유 및 가스 산업 운송용 강관 인도의 기술 조건 제2부: B등급 강관
GB/T9711.3-2005: 석유 및 천연가스 산업 운송용 강관 납품 기술 조건 제3부: C등급 강관
Ⅱ. 송유관
1. 송유관의 분류
송유관은 논업셋(NU) 튜빙, 외부 업셋(EU) 튜빙, 그리고 일체형 조인트 튜빙으로 구분됩니다. 논업셋 튜빙은 파이프 끝단에 두께를 두껍게 하지 않고 나사산을 만들고 커플링이 장착된 것을 말합니다. 외부 업셋 튜빙은 두 개의 파이프 끝단에 외부 두께를 두껍게 한 후 나사산을 만들고 클램프를 장착한 것을 말합니다. 일체형 조인트 튜빙은 커플링 없이 직접 연결된 파이프로, 한쪽 끝은 내부 두께가 두꺼워진 외부 나사산에, 다른 쪽 끝은 외부 두께가 두꺼워진 내부 나사산에 나사산이 만들어집니다.
2.튜빙의 역할
① 석유 및 가스 추출: 석유 및 가스 우물을 굴착하고 시멘트로 고정한 후, 튜빙을 오일 케이싱에 넣어 석유와 가스를 땅속으로 추출합니다.
② 물 주입: 굴착공 압력이 부족할 경우 튜빙을 통해 물을 주입합니다.
③ 증기 주입 : 농후유의 열회수 과정에서 절연유관을 통해 증기를 유정에 주입한다.
(iv) 산성화 및 파쇄: 시추 후반 단계 또는 석유 및 가스 시추공의 생산성을 향상시키기 위해 석유 및 가스층에 산성화 및 파쇄 매체 또는 경화 물질을 투입해야 하며, 매체 및 경화 물질은 송유관을 통해 수송됩니다.
3. 석유파이프의 강종
석유 파이프의 강철 등급은 H40, J55, N80, L80, C90, T95, P110입니다.
N80은 N80-1과 N80Q로 나뉘는데, 둘은 인장 특성이 동일하고, 둘의 차이점은 납품 상태와 충격 성능의 차이입니다. N80-1은 정규화된 상태로 납품되거나 최종 압연 온도가 임계 온도 Ar3보다 높고 공랭 후 인장 감소가 있을 때 납품되며, 열간 압연의 정규화에 대한 대안을 찾는 데 사용할 수 있으며 충격 및 비파괴 검사가 필요하지 않습니다. N80Q는 담금질 및 템퍼링 열처리를 해야 하며, 충격 기능은 API 5CT의 규정에 부합해야 하며 비파괴 검사를 해야 합니다.
L80은 L80-1, L80-9Cr, L80-13Cr로 구분됩니다. 기계적 성질과 납품 상태는 동일합니다. 용도, 생산 난이도 및 가격 면에서 차이가 있습니다. L80-1은 일반형, L80-9Cr과 L80-13Cr은 내식성이 우수하지만 생산 난이도가 높고 가격이 비싸며, 일반적으로 부식이 심한 우물에 사용됩니다.
C90과 T95는 1형과 2형, 즉 C90-1, C90-2와 T95-1, T95-2로 나뉜다.
4. 일반적으로 사용되는 강종, 등급 및 송유관 납품 현황
강종 등급 납품 현황
J55 오일 파이프 37Mn5 플랫 오일 파이프: 정규화 대신 열간 압연
증점된 오일 파이프: 증점 후 전체 길이가 정규화됨.
N80-1 튜빙 36Mn2V 플랫형 튜빙: 정규화 대신 열간 압연
증점된 오일 파이프: 증점 후 전체 길이 정규화
N80-Q 오일 파이프 30Mn5 전장 템퍼링
L80-1 오일파이프 30Mn5 전장 템퍼링
P110 오일 파이프 25CrMnMo 전장 템퍼링
J55 커플링 37Mn5 열간 압연 온라인 정규화
N80 커플링 28MnTiB 전장 템퍼링
L80-1 커플링 28MnTiB 전장 템퍼링
P110 클램프 25CrMnMo 전체 길이 강화
Ⅲ. 케이싱
1. 케이싱의 분류 및 역할
케이싱은 유정과 가스정의 벽을 지지하는 강관입니다. 각 유정에는 시추 깊이와 지질 조건에 따라 여러 겹의 케이싱이 사용됩니다. 케이싱을 유정에 매설한 후 시멘트를 사용하여 케이싱을 고정하는데, 석유관이나 시추관과 달리 재사용이 불가능하고 일회용 소모품에 속합니다. 따라서 케이싱의 소비량은 전체 유정용 튜빙의 70% 이상을 차지합니다. 케이싱은 용도에 따라 도관, 표면 케이싱, 테크니컬 케이싱, 오일 케이싱으로 구분할 수 있으며, 유정에서의 케이싱 구조는 아래 그림과 같습니다.
2.도체 케이싱
주로 바다와 사막에서 굴착하여 해수와 모래를 분리하여 굴착의 원활한 진행을 보장하는 데 사용됩니다. 이 2.케이싱 층의 주요 사양은 다음과 같습니다. Φ762mm(30인치)×25.4mm, Φ762mm(30인치)×19.06mm.
표면 케이싱: 주로 첫 번째 시추에 사용되며, 느슨한 지층의 표면을 기반암까지 뚫어 시추합니다. 이 부분의 지층이 붕괴되지 않도록 밀봉하기 위해 표면 케이싱으로 밀봉해야 합니다. 표면 케이싱의 주요 규격은 508mm(20인치), 406.4mm(16인치), 339.73mm(13-3/8인치), 273.05mm(10-3/4인치), 244.48mm(9-5/9인치) 등입니다. 하강 파이프의 깊이는 연약 지층의 깊이에 따라 달라집니다. 하부 파이프의 깊이는 느슨한 지층의 깊이에 따라 달라지며, 일반적으로 80~1500m입니다. 내외부 압력이 크지 않으며, 일반적으로 K55 강종 또는 N80 강종을 사용합니다.
3.기술적 케이싱
복잡한 지층의 시추 공정에는 기술 케이싱이 사용됩니다. 붕괴층, 유층, 가스층, 수층, 누출층, 염화칼슘층 등 복잡한 지층과 마주칠 경우, 기술 케이싱을 설치하여 밀봉해야 합니다. 그렇지 않으면 시추 작업이 불가능합니다. 일부 시추공은 깊고 복잡하며, 시추공의 깊이가 수천 미터에 달합니다. 이러한 심층 시추공에는 여러 겹의 기술 케이싱을 설치해야 하며, 기계적 특성과 밀봉 성능에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 또한, K55 등급 외에도 N80 및 P110 등급의 강재가 많이 사용되고 있으며, 일부 심층 시추공에는 Q125 등급 또는 V150과 같은 비API 등급 강재가 사용됩니다. 기술 케이스의 주요 사양은 다음과 같습니다. 339.73 기술 케이스의 주요 사양은 다음과 같습니다. 339.73mm(13-3/8인치), 273.05mm(10-3/4인치), 244.48mm(9-5/8인치), 219.08mm(8-5/8인치), 193.68mm(7-5/8인치), 177.8mm(7인치) 등입니다.
4. 오일 케이싱
목적층(석유 및 가스층)까지 시추할 경우, 유정 케이싱을 사용하여 유정층과 상부 노출된 지층을 밀봉해야 하며, 유정 케이싱 내부가 유층입니다. 모든 유형의 케이싱에서 가장 깊은 유정의 경우, 기계적 특성과 밀봉 성능에 대한 요구 사항이 가장 높으며, K55, N80, P110, Q125, V150 등의 강종을 사용합니다. 형성 케이싱의 주요 규격은 177.8mm(7인치), 168.28mm(6-5/8인치), 139.7mm(5-1/2인치), 127mm(5인치), 114.3mm(4-1/2인치) 등입니다. 이 케이싱은 모든 유형의 유정 중 가장 깊으며, 기계적 성능과 밀봉 성능이 가장 높습니다.
V.드릴 파이프
1. 드릴링 도구용 파이프의 분류 및 역할
드릴링 도구의 사각 드릴 파이프, 드릴 파이프, 가중 드릴 파이프 및 드릴 칼라는 드릴 파이프를 형성합니다.드릴 파이프는 드릴 비트를 지면에서 우물 바닥으로 구동하는 핵심 드릴링 도구이며 지면에서 우물 바닥으로 이어지는 통로이기도 합니다.드릴 파이프는 세 가지 주요 역할을 합니다.1) 토크를 전달하여 드릴 비트를 구동하여 드릴링합니다.2) 자체 중량에 의존하여 드릴 비트에 압력을 가하여 우물 바닥의 암석을 파쇄합니다.3) 우물 세척액, 즉 고압 머드 펌프를 통해 지면을 통과하는 드릴링 머드를 드릴링 컬럼의 시추공으로 전달하여 우물 바닥으로 흘러 들어가 암석 파편을 씻어내고 드릴 비트를 냉각시킵니다.암석 파편은 컬럼의 외부 표면과 우물 벽 사이의 고리 모양의 공간을 통해 운반되어 지면으로 돌아가 우물을 드릴링하는 목적을 달성합니다. 드릴링 공정에서 드릴링 파이프는 인장, 압축, 비틀림, 굽힘 및 기타 응력과 같은 다양하고 복잡한 교대 하중을 견뎌야 하며, 내부 표면은 고압 진흙 침식 및 부식의 영향을 받기도 합니다.
(1) 사각 드릴 파이프: 사각 드릴 파이프는 사각형과 육각형 두 종류가 있으며, 중국의 석유 시추용 로드 세트는 일반적으로 사각형 드릴 파이프를 사용합니다. 규격은 63.5mm(2.5인치), 88.9mm(3.5인치), 107.95mm(4.5인치), 133.35mm(5.5인치), 152.4mm(6인치) 등이며, 일반적으로 12~14.5m 길이를 사용합니다.
(2) 드릴 파이프: 드릴 파이프는 시추공을 위한 주요 도구로, 사각 드릴 파이프 하단에 연결됩니다. 시추공이 깊어짐에 따라 드릴 파이프는 시추 기둥의 길이를 하나씩 늘려줍니다. 드릴 파이프의 규격은 60.3mm(2-3/8인치), 73.03mm(2-7/8인치), 88.9mm(3-1/2인치), 114.3mm(4-1/2인치), 127mm(5인치), 139.7mm(5-1/2인치) 등입니다.
(3) 가중 드릴 파이프: 가중 드릴 파이프는 드릴 파이프와 드릴 칼라를 연결하는 임시 도구로, 드릴 파이프의 하중 조건을 개선하고 드릴 비트에 가해지는 압력을 증가시킬 수 있습니다. 가중 드릴 파이프의 주요 규격은 88.9mm(3-1/2인치)와 127mm(5인치)입니다.
(4) 드릴 칼라: 드릴 칼라는 드릴 파이프의 하부에 연결되며, 강성이 높은 특수 후벽 파이프로, 드릴 비트에 압력을 가하여 암석을 파쇄하고, 직선 시추 시 가이드 역할을 합니다. 드릴 칼라의 일반적인 규격은 158.75mm(6-1/4인치), 177.85mm(7인치), 203.2mm(8인치), 228.6mm(9인치) 등입니다.
V. 라인 파이프
1. 라인파이프의 분류
라인 파이프는 석유 및 가스 산업에서 석유, 정제유, 천연가스 및 물 파이프라인을 수송하는 데 사용되며 줄여서 강관이라고 합니다. 석유 및 가스 파이프라인 수송은 주로 간선 파이프라인, 지선 파이프라인 및 도시 파이프라인 네트워크 파이프라인의 세 가지 유형으로 나뉩니다. 간선 파이프라인 전송 라인의 일반적인 사양은 ∮ 406 ~ 1219mm, 벽 두께 10 ~ 25mm, 강철 등급 X42 ~ X80입니다. 지선 파이프라인 및 도시 파이프라인 네트워크 파이프라인의 일반적인 사양은 # 114 ~ 700mm, 벽 두께 6 ~ 20mm, 강철 등급 X42 ~ X80입니다. 피더 파이프라인 및 도시 파이프라인의 일반적인 사양은 114-700mm, 벽 두께 6-20mm, 강철 등급 X42-X80입니다.
라인파이프에는 용접강관이 있고, 이음매 없는 강관도 있는데, 용접강관이 이음매 없는 강관보다 더 많이 사용됩니다.
2、라인 파이프 표준
파이프라인 강관 규격은 API 5L "파이프라인 강관 규격"입니다. 그러나 중국은 1997년에 파이프라인 강관에 대한 두 가지 국가 표준, 즉 GB/T9711.1-1997 "석유 및 가스 산업, 강관 납품 기술 조건의 첫 번째 부분: A급 강관"과 GB/T9711.2-1997 "석유 및 가스 산업, 강관 납품 기술 조건의 두 번째 부분: B급 강관"을 발표했습니다. 이 두 표준은 API 5L과 동등하며, 많은 국내 사용자들이 이 두 국가 표준의 제공을 요구하고 있습니다.
3. PSL1과 PSL2에 대하여
PSL은 제품 규격 레벨(Product Specification Level)의 약자입니다. 라인 파이프 제품 규격 레벨은 PSL1과 PSL2로 나뉘며, 품질 수준 또한 PSL1과 PSL2로 구분됩니다. PSL1은 PSL2보다 높으며, 두 규격 레벨은 시험 요건뿐만 아니라 화학 성분, 기계적 특성 요건도 서로 다릅니다. 따라서 API 5L 명령에 따라 계약 조건에는 규격, 강종 및 기타 공통 지표 외에도 제품 규격 레벨, 즉 PSL1 또는 PSL2를 명시해야 합니다.
PSL2는 화학성분, 인장특성, 충격력, 비파괴검사 등의 지표에서 PSL1보다 엄격합니다.
4. 파이프라인 파이프 강종 및 화학성분
라인 파이프 강종은 낮은 등급에서 높은 등급까지 A25, A, B, X42, X46, X52, X60, X65, X70 및 X80으로 구분됩니다.
5, 라인 파이프 수압 및 비파괴 요구 사항
라인 파이프는 분기별로 유압 시험을 실시해야 하며, 표준은 비파괴적인 유압 생성을 허용하지 않습니다. 이 또한 API 표준과 당사 표준의 큰 차이입니다.
PSL1은 비파괴 검사를 요구하지 않지만, PSL2는 각 분야별로 비파괴 검사를 실시해야 합니다.
VI.프리미엄 연결
1. 프리미엄 커넥션 소개
특수 버클은 파이프 나사산의 특수 구조로 API 나사산과 다릅니다.기존 API 나사산 오일 케이싱은 유정 채굴에 널리 사용되고 있지만 일부 유전의 특수 환경에서는 단점이 뚜렷하게 드러납니다.API 원형 나사산 파이프 컬럼은 밀봉 성능이 더 우수하지만 나사산 부분이 지탱하는 인장력이 파이프 본체 강도의 60%~80%에 불과하여 심공 채굴에 사용할 수 없습니다.API 편향 사다리꼴 나사산 파이프 컬럼은 나사산 부분의 인장 성능이 파이프 본체 강도와 동일하기 때문에 심공 채굴에 사용할 수 없습니다.API 편향 사다리꼴 나사산 파이프 컬럼은 인장 성능이 좋지 않습니다.컬럼의 인장 성능은 API 원형 나사 연결보다 훨씬 높지만 밀봉 성능이 좋지 않아 고압 가스 웰 채굴에 사용할 수 없습니다. 또한 나사산 그리스는 95℃ 이하의 환경에서만 역할을 할 수 있으므로 고온 우물의 채굴에는 사용할 수 없습니다.
API 원형 나사산 및 부분 사다리꼴 나사산 연결과 비교했을 때 Premium Connection은 다음 측면에서 획기적인 진전을 이루었습니다.
(1) 우수한 밀봉, 탄성 및 금속 밀봉 구조의 설계를 통해 조인트 가스 밀봉 저항이 항복 압력 내에서 튜브 본체의 한계에 도달하도록 합니다.
(2) 연결 강도가 높고, 오일 케이싱의 프리미엄 연결로 연결 강도가 튜빙 본체 강도에 도달하거나 초과하여 미끄러짐 문제를 근본적으로 해결합니다.
(3) 재료선정 및 표면처리 공정 개선으로 실 끼임 현상을 근본적으로 해결하였습니다.
(4) 구조의 최적화를 통해 접합부 응력 분포가 더욱 합리적이 되어 응력 부식 저항성이 더욱 향상됩니다.
(5) 어깨 구조의 합리적인 디자인으로 버클 조작이 더욱 편리해졌습니다.
현재 세계적으로 특허기술을 이용한 프리미엄 커넥션이 100종 이상 개발되었습니다.
게시 시간: 2024년 2월 21일