Обсадна труба глибокої свердловини: повний посібник із високо-OCTG для над-нафтових і газових свердловин

Глибокі обсадні труби свердловин — це високо-системи обсадних труб OCTG, спеціально вибрані для глибоких і над{1}}глибоких нафтових і газових свердловин, де обсадні колони мають витримувати екстремальний тиск руйнування, тиск розриву, осьові навантаження та суворі умови в свердловині. На відміну від стандартної неглибокої{3}}обсадної труби або водопровідної труби з ПВХ, труби глибокої свердловини повинні витримувати екстремальні комбіновані навантаження - високий зовнішній тиск руйнування пласта, високий внутрішній тиск розриву, значні осьові сили розтягування, підвищені температури в свердловині та в багатьох випадках корозійне кисле середовище, що містить сірководень (H₂S).

У міру того як глобальна розвідка вуглеводнів просувається до все більш глибоких басейнів, належним чином визначена глибока обсадна колона стала одним із найважливіших постійних бар’єрів цілісності свердловини, що забезпечує цілісність свердловини протягом життєвого циклу виробництва від 20- до 30 років. У цьому посібнику об’єднані стандарти API 5CT 11-го видання (2023), найкращі методи розробки SPE і перевірені дані про експлуатаційні характеристики, отримані від TPCO TP-V серії глибоких обсадних колон.

1. Основні функції обсадної труби глибокої свердловини

Глибока обсадна труба виконує чотири не-обговорювані структурні та екологічні функції, які не може замінити жоден інший свердловинний компонент:

• Структурна цілісність свердловини- Стійкість до геостатичного та тектонічного тиску розкривних порід на тисячі метрів шарів гірських порід для запобігання обвалу стовбура свердловини.
• Зональна ізоляція- При цементуванні на місці ущільнює аномально високий{1}}формації тиску та запобігає неконтрольованому перехресному-потоку між продуктивними зонами вуглеводнів і прісноводними водоносними горизонтами.
• Бар'єр стримування тиску- Служить основним-контрольним бар’єром свердловини під час буріння, цементування, завершення та довгострокових-видобувних операцій.
• Постійний вантажний транспортер- Витримує повну підвішену вагу обсадних колон, експлуатаційних труб, пакерів і обладнання для завершення свердловини протягом усього терміну служби свердловини.

Корпус свердловини з ПВХ, виготовлений відповідно до стандарту ASTM F480, не призначений для глибокого використання нафти та газу, оскільки він не може забезпечити стійкість до руйнування, міцність на розрив, механічну надійність і довготривале{1}}утримання тиску, необхідні для вуглеводневих свердловин-високого тиску.

2. Високоміцна глибока обсадна колона серії TP-V-: специфікації механічних характеристик

Стандартні марки API 5CT, такі як J55, K55, N80 і звичайний P110, призначені для-звичайних свердловин середньої глибини. Продукти серії TPCO TP-V - TP110V, TP125V, TP140V, TP150V і TP155V - є покращеними запатентованими марками сталі з високою-міцністю, вперше представленими в 2003 році, спеціально-створеними для складних над-геологічних умов зустрічається на родовищах Тарім, Північно-Західний, Південно-Західний Сінопек, Сіньцзян і Чжун'юань Китаю.

Визначальною перевагою марок TP-V перед стандартом P110 є обов’язкова вимога до ударної в’язкості з V-надрізом за Шарпі 0 градусів, що значно знижує ризик крихкого руйнування в умовах низьких-високих-навантажень.

2.1 Таблиця механічних властивостей глибокої обсадної труби серії TP-V

Примітка. Вимоги щодо подовження для всіх марок TP-V розраховуються відповідно до офіційної формули API 5CT.

2.2 Типи з’єднань преміум-класу для глибокої обсадної труби

Для глибоких і над-глибоких свердловин потрібні різьбові з’єднання, сконструйовані таким чином, щоб одночасно протистояти руйнуванню, внутрішньому тиску текучості та осьовому натягу. У лінійці продуктів TP-V застосовано три основні схеми підключення:

1. BC (контрфорсне з'єднання)- Використовується на великій-зовнішній поверхні та проміжній обсадній колоні (346,08 мм, 365,13 мм, 374,65 мм). Забезпечує високу ефективність розтягування та надійну механічну роботу для застосування в обсадних трубах великого-діаметра.
2. TP-FJ Premium Connection- Оптимізовано для над-видобутку із середнім-OD над-і проміжної колони (182,08 мм – 206,38 мм). Врівноважує стійкість до руйнування за допомогою компактної геометрії з’єднання для програм свердловин із жорстким очищенням.
3. TP-CQ High-Compound-Load Connection- Флагманська спеціальна нитка TPCO для рекордного-встановлення над-проміжної обсадної колони, родовище-перевірено на свердловині KS-7 на Тарімському нафтовому родовищі. Відмінно працює при одночасному навантаженні на розтяг, згортання та внутрішній тиск.
4. 

3. Підтверджене польове дослідження: надглибока свердловина Tarim Oilfield KS-7

Завершена 12 березня 2010 року свердловина KS-7 представляє значне застосування над-обсадної труби в Китаї для проектування глибокої обсадної труби та показала, що характеристики обсадної труби TP140V досягають провідних світових стандартів OCTG.

• Специфікація корпусу:Глибокий проміжний корпус TP140V, OD 273,05 мм × WT 13,84 мм, оснащений з’єднаннями преміум-класу TP-CQ
• Загальна глибина установки:7087 метрів (над-класифікація)
• Запис про розгортання:656 окремих з’єднань обсадної труби загальною масою труби 630 метричних тонн працюють за одну безперервну операцію
• Інженерне значення:Встановлено новий світовий рекорд із одноразового-розгортання важкої високоміцної-обсадної колони та вирішено критичні проблеми з бурінням і цементуванням у складних геологічних утвореннях Таріма під високим{2}}тиском.

Починаючи з 2003 року обсадні труби для глибоких свердловин серії TP-V були розгорнуті в масштабах усіх основних китайських нафтопромислових басейнів, вирішуючи десятки складних проблемних моментів при будівництві глибоких{2}}свердловин за допомогою спеціальних не-стандартних-класів міцності та власних конструкцій з’єднань.

4. Архітектура колони глибокої обсадної труби та програма стандартного розміру

Програми глибокого обсадження свердловин розроблені відповідно до програм буріння, профілів пластового тиску, цілей свердловин і нормативних вимог.

4.1 Чотири первинні типи обсадної колони глибокої свердловини

1. Корпус провідника- 18" – 30" OD, установлено на 40 – 100 футів. Стабілізує неконсолідований поверхневий ґрунт і стримує повернення бурового розчину.
2. Поверхневий корпус- 13⅜" – 20" OD, установлено на 300 – 2000 футів. Це вимагається екологічними нормами для повної ізоляції мілководних прісноводних горизонтів від вуглеводневого забруднення.
3. Проміжна обсадна труба (основне застосування TP{0}}V)- 9⅝" – 13⅜" OD, встановлений на 4 000 – 12 000 футів. Критичний глибинний-бар’єр свердловин проти утворень аномально високого-тиску; Марки TP140V і TP155V є основними матеріалами для екстремальних навантажень при руйнуванні.
4. Виробнича оболонка / вкладиш- 4½" – 9⅝" OD, установлено на загальну глибину. Виробничі труби та ущільнювачі будинків націлені на продуктивні зони вуглеводнів для довгострокового-видобутку.

4.2 Специфікації розмірів стандартної глибокої обсадної труби

5. Вибір матеріалу обсадної труби глибокої свердловини на основі вимог API 5CT

5.1 Правила виключення матеріалів для обслуговування глибоких свердловин

Обсадна труба з ПВХ (ASTM F480) і армованого скловолокном-пластику (FRP) виключена з експлуатації глибоких свердловин через недостатню термостійкість і механічну міцність. Вуглецева сталь OCTG є найбільш широко використовуваним матеріалом для глибоких свердловин, тоді як матеріали CRA можуть бути обрані для висококорозійних середовищ.

5.2 Логіка вибору класу за геологічним середовищем

• Середні-глибини не-кислих колодязів (4000–6000 м)- Стандартна глибока обсадна труба API P110 або TP110V для помірних навантажень на руйнування та розтягування.
• Ультра-Deep High-Clapse Non{2}}Sour Wells (6000 м+)- TP125V, TP140V, TP150V або TP155V високо{5}}марки серії TP-V із підвищеною ударною в’язкістю до 0 градусів.
• Sour Deep Wells (присутня H₂S)- Класи L80 зазвичай вибираються для роботи з кислими речовинами, якщо вони відповідають вимогам NACE MR0175/ISO 15156; TPCO постачає відповідні TP-SS кислі-експлуатаційні високо-варіанти глибокої обсадної труби для запобігання катастрофічного сульфідного розтріскування під напругою (SSC).
• Геотермальні глибокі свердловини (BHST > 140 градусів F)- Потрібен повністю-сталевий корпус TP-V; ПВХ матеріали заборонені через постійну термічну деформацію та погіршення міцності.

Важливе технічне попередження:Використання марок низької-міцності, таких як J55 або N80, у висококислих середовищах може значно збільшити ризик сульфідного розтріскування та передчасного руйнування обсадної труби, якщо неправильно вибрано для кислих середовищ.

6. Стандартний робочий процес встановлення обсадної труби глибокої свердловини (Типовий робочий процес встановлення обсадної труби глибокої свердловини)

Правильна експлуатація та цементування напряму визначають 30+ років служби глибокої колони. Стандартизований шести-етапний процес застосовується до всіх установок глибокої обсадної труби TP-V:

1. Точне свердління- Пробуріть свердловину на 2–4 дюйми більше зовнішнього діаметра обсадної труби, щоб створити рівномірний кільцевий зазор для повної циркуляції цементного розчину.
2. Обсадна труба- З’єднання-за-з’єднанням трубчастого розгортання, причому кожне з’єднання преміум-класу TP-FJ / TP-CQ / BC створено відповідно до-зазначених виробником значень моменту затягування.
3. Розміщення центратора- Рівномірно розташовані жорсткі централізатори по всій довжині корпусу запобігають контакту зі стіною. Погана централізація створює мікро-кільцеві канали міграції рідини, що є основною причиною стійкого тиску в обсадній колоні (SCP).
4. Циркуляція цементу- Цементний розчин закачується всередину обсадної труби, тече вгору через башмак обсадної труби та повністю заповнює кільцевий простір за трубою.
5. Wait on Cement (WOC)- Щоб гарантувати повну цілісність з’єднання-з-обсадною колоною, необхідний мінімум 12–24-годинний період твердіння без свердловинних операцій.
6. Перевірка цілісності під тиском- У стовбурі обсадної труби створюється тиск, який відповідає розрахунковому номінальному пластовому тиску, щоб виявити мікро-витоки цементу або порушення ущільнення швів перед відновленням буріння.

Сертифікат обсадної труби

Зв’яжіться з нашими експертами OCTG, щоб дізнатися ціни, технічну підтримку та швидку доставку.

7. FAQ

Q1: На якій глибині свердловина класифікується як "глибока" для цілей проектування обсадної труби?

У загальній промисловій практиці свердловини глибиною понад 4000 метрів класифікуються як глибокі свердловини, а свердловини глибиною понад 7000 метрів класифікуються як над-глибокі. Стандартні обсадні труби J55 і K55 не розроблені для надійної роботи на глибині нижче 4000 метрів, натомість потрібні високоміцні обсадні труби TP-V-.

Q2: Чому глибока обсадна колона TP-V потребує обов’язкового випробування на удар за Шарпі 0 градусів, тоді як стандарт P110 цього не вимагає?

Над-стовбури свердловин піддають обсадну трубу високим напругам на розтяг і низьким підповерхневим температурам. Стандарт P110 PSL1 не потребує такої ж додаткової перевірки на ударну в’язкість, як деякі покращені глибокі-свердловини. Обов’язкові мінімальні вимоги до енергії удару з V-надрізом Шарпі 0 градусів для серії TP-V гарантують достатню пластичність і в’язкість до руйнування, щоб запобігти раптовому розриву труб у важких умовах глибокої-свердловини.

Q3: Чи можна використовувати обсадну трубу з ПВХ для неглибоких секцій глибокої нафтової або газової свердловини?

Ні. Навіть поверхневі секції глибоких вуглеводневих свердловин стикаються з геотермальними температурами, що перевищують температурну межу 140 градусів F для ПВХ, разом із слідами вуглеводневих хімікатів, які руйнують структуру полімеру. Сталь OCTG залишається основним вибором для звичайних глибоких нафтових і газових свердловин.

Питання 4. Яке з’єднання преміум-класу рекомендовано для над-надглибокої проміжної колони 7000 м+?

Оптимальним вибором є фірмове з’єднання TP-CQ із високим-з’єднанням-преміум-навантаження, перевірене на надглибокій свердловині KS-7 Tarim глибиною 7087 м. Його геометрія різьби одночасно протистоїть екстремальному тиску згортання, осьовому натягу та внутрішньому тиску розриву, що забезпечує покращене комбіноване -навантаження порівняно зі звичайними з’єднаннями API у вимогливих надглибоких застосуваннях.

Q5: Який режим відмови виникає, якщо обсадна колона глибокої свердловини встановлена ​​без центраторів?

Обсадна труба спирається на одну сторону стінки свердловини, залишаючи неповне цементне покриття та вузькі мікро-кільцеві канали вздовж зовнішньої частини труби. Ці постійні шляхи міграції рідини спричиняють постійний тиск на обсадну колону (SCP), уможливлюють перехресне-забруднення між геологічними зонами та можуть призвести до повного залишення свердловини з витратами на відновлення, які перевищують бюджет для буріння нової свердловини.

Запитання 6. Чи відповідають класи обсадних труб глибоких свердловин TP-V міжнародним стандартам API 5CT?

Сорти TP-V — це власні покращені сорти, розроблені поза звичайними класифікаціями API 5CT, зберігаючи при цьому сумісність із розмірними та виробничими вимогами API.

Q7: Яка різниця між обсадною колоною глибокої свердловини та експлуатаційною трубою?

Обсадна колона глибокої свердловини постійно зацементована до пласта свердловини і не може бути вилучена або замінена. Експлуатаційна труба – це знімна колона труб меншого-діаметра, підвішена всередині внутрішнього діаметра обсадної труби для транспортування нафти та газу на поверхню. НКТ можна витягнути та замінити під час капітального ремонту, не порушуючи постійну глибоку бар’єрну конструкцію колони.

Q8: Який ступінь обсадної труби глибокої свердловини необхідний для пластів, що містять сірководень (кислий сервіс)?

Сталь класу L80, що відповідає стандартам NACE MR0175 / ISO 15156, є мінімальним стандартом для глибоких свердловин із кислим вмістом для опору сульфідному розтріскуванню під напругою (SSC). Для над-свердловин із кислим вмістом, які вимагають вищої міцності, ніж стандарт L80, TPCO виробляє відповідні варіанти глибокої обсадної труби TP-SS sour-з високою{8}}експлуатацією, розроблені для комбінованого високого механічного навантаження та впливу H₂S.