API Spec 5CT استاندارد بین المللی منتشر شده توسط موسسه نفت آمریکا برای پوشش و لوله مورد استفاده در چاه های نفت و گاز است. K55 یکی از پرکاربردترین گریدهای آن است زیرا استحکام، شکل‌پذیری و اقتصاد را برای چاه‌های با عمق و فشار متوسط متعادل می‌کند. این مقاله نام، الزامات مکانیکی، شیمی آسیاب معمولی، اندازه‌ها و اتصالات موجود و کاربردهایی را که پوشش بدون درز K55 برای آنها انتخاب شده است، توضیح می‌دهد.
تعیین به چه معناست
در API 5CT، حرف K یک درجه پوشش را مشخص می کند و عدد 55 به حداقل قدرت تسلیم 55000 psi اشاره دارد که برابر با 379 مگاپاسکال است. همان درجه به حداکثر قدرت تسلیم 80000 psi یا 552 MPa محدود می شود. پنجره تسلیم کنترل شده، به جای یک مقدار واحد، لوله را به اندازه کافی برای بارهای جاری و برای خمش و کشش که هنگام پایین آمدن پوشش به داخل چاه رخ می دهد، انعطاف پذیر نگه می دارد.
فرم های تولید و محصول
پوشش K55 معمولاً توسط مسیر بدون درز تولید می شود. یک شمش گرد جامد گرم شده و سوراخ می شود، سپس نورد می شود و به شکل لوله در می آید که استحکام یکنواختی در اطراف ایجاد می کند و هیچ درز طولی جوش باقی نمی گذارد. API 5CT همچنین امکان تولید جوشی با مقاومت الکتریکی را برای این درجه فراهم می کند، اما لوله بدون درز به دلیل یکپارچگی فشار آن بر عرضه پوشش غالب است. لوله را می توان بسته به طراحی چاه و برنامه اتصال، انتهای ساده، رزوه ای و کوپل شده یا با اتصال یکپارچه عرضه کرد.
خواص مکانیکی در API 5CT
| اموال | API 5CT مورد نیاز |
|---|---|
| حداقل قدرت تسلیم | 55000 psi (379 مگاپاسکال) |
| حداکثر قدرت تسلیم | 80000 psi (552 مگاپاسکال) |
| حداقل استحکام کششی | 95000 psi (655 مگاپاسکال) |
| سختی | حداکثر 22 HRC |
درپوش سختی 22 HRC قابل توجه است. سختی بدنه لوله و ذخایر کوپلینگ را محدود می کند به طوری که مواد در پوشش شناخته شده برای سرویس دهی خفیف باقی می ماند و خطر ترک خوردگی استرس سولفید را در جایی که سولفید هیدروژن در فشارهای جزئی کم وجود دارد کاهش می دهد. تست عملکرد و کشش، صاف کردن، و آزمایش هیدرواستاتیک یا الکترومغناطیسی مطابق با API 5CT انجام می شود و در گواهی تست آسیاب گزارش می شود.
ترکیب شیمیایی معمولی
API 5CT ترکیب شیمیایی K55 را ثابت نمی کند. آسیاب آنالیز حرارتی مورد نیاز را برای برآوردن الزامات مکانیکی و سختی انتخاب می کند، بنابراین مقادیر زیر به جای محدودیت های اجباری، راهنمایی معمولی هستند. آنالیز حرارتی نهایی برای هر گرما در گواهی تست آسیاب ذکر شده است.
| عنصر | محدوده معمولی، % |
|---|---|
| کربن C | 0.34-0.39 |
| منگنز منگنز | 1.25-1.50 |
| فسفر P | 0.020 max |
| گوگرد اس | 0.015 max |
| سیلیکون سی | 0.20-0.35 |
این ترکیب اساساً یک فولاد کربن- منگنز با کنترل فسفر و گوگرد محکم است که از جوش پذیری میدانی برای اتصالاتی که به جای رزوه‌کاری با جوشکاری ساخته می‌شوند، پشتیبانی می‌کند.
اندازه ها، وزن ها و محدوده طول
پوشش K55 در سری اندازه استاندارد API تولید می شود. قطرهای معمولی خارجی از 4-1/2 اینچ (114.3 میلی متر) تا 13-3/8 اینچ (339.7 میلی متر) متغیر است، با اندازه های بزرگتر تا 20 اینچ (508 میلی متر) در صورت درخواست موجود است. ضخامت دیوار برای پاسخگویی به بارهای طراحی فروپاشی، ترکیدگی و کشش انتخاب می شود و معمولاً از طریق وزن اسمی در هر فوت بیان می شود، به عنوان مثال 9.5، 11.6، 15.5، 17.0 و 23.0 پوند بر فوت.
| محدوده طول | ابعاد API 5CT |
|---|---|
| R1 | 6.10-7.32 متر (20-24 فوت) |
| R2 | 8.53-9.75 متر (28-32 فوت) |
| R3 | 11.58-12.80 متر (38-42 فوت) |
R2 رایج‌ترین طول منبع برای برنامه‌های پوششی است زیرا تعداد اتصالات در هر رشته را کاهش می‌دهد، در حالی که R3 در جایی استفاده می‌شود که اتصالات طولانی‌تر زمان اجرا را بیشتر کاهش می‌دهند. طول های دیگر را می توان با توافق ارائه کرد.
رشته و اتصالات
انتهای پوشش K55 به فرم های رشته API 5B آماده می شود. خانواده رزوه های گرد شامل رزوه های گرد کوتاه (STC) و نخ های گرد بلند (LTC) می شود و رزوه های تکیه گاه (BTC) استحکام مفصل بالاتر و آب بندی بهتری را برای رشته های عمیق تر فراهم می کند. کوپلینگ‌ها با درجه‌های مشابه ارائه می‌شوند و مشمول محدودیت‌های سختی یکسانی هستند. در مواردی که عملکرد ضد گاز مورد نیاز است، می‌توان در صورت درخواست، اتصالات ممتاز اختصاصی را تهیه کرد. انتخاب اتصال باید در برابر فشار چاه و پاکت بار قبل از سفارش تأیید شود.
برنامه های کاربردی رایج
پوشش بدون درز K55 برای چاه‌های کم عمق تا متوسط که فشار در آنها متوسط است، یک درجه کارآمد است. کاربردهای معمولی شامل پوشش سطحی است که اولین رشته برای محافظت از سفره های آب شیرین است. پوشش میانی، که سازندهای ناپایدار و مناطق مختلف فشار را جدا می کند. پوشش چاه آب، که در آن استحکام و اقتصاد هر دو مهم است. و کاربردهای ساختاری مانند شمع بندی و پشتیبانی زمینی در خارج از صنعت نفت.
K55 در مقایسه با J55 و N80-1
| درجه | حداقل YS، psi | حداکثر YS، psi | حداقل TS، psi | سختی | استفاده معمولی |
|---|---|---|---|---|---|
| K55 | 55,000 | 80,000 | 95,000 | حداکثر 22 HRC | پوشش ملایم ترش و غیر ترش |
| J55 | 55,000 | 80,000 | 75,000 | مشخص نشده است | لوله و پوشش غیر ترش |
| N80-1 | 80,000 | 110,000 | 100,000 | حداکثر 23 HRC | چاه های عمیق تر، فشار بیشتر |
J55 و K55 پنجره تسلیم یکسانی دارند، اما K55 دارای حداقل استحکام کششی بالاتر 95000 psi و درپوش سختی 22 HRC است، به همین دلیل K55 در شرایطی که شرایط خفیف ترش وجود دارد ترجیح داده می شود. N80-1 به حداقل بازده 80000 psi برای خدمات عمیق تر و با فشار بالاتر حرکت می کند. در جایی که سرویس ترش مشخص شده است، L80، C90، و T95 درجات اختصاصی با سختی و پنجره های بازدهی مطابق با ISO 15156-2 هستند.
ملاحظات خدمات ترش
K55 با حداکثر سختی 22 HRC در جداول درجه فولاد کربن ISO 15156-2 که با عنوان NACE MR0175 نیز منتشر شده است، برای محیط‌های ترش در محدوده‌های تعریف شده فشار جزئی سولفید هیدروژن، pH و دما شناخته می‌شود. این یک درجه خدمات ترش برتر نیست و مناسب بودن آن باید برای هر برنامه در برابر شرایط طراحی تأیید شود. در جایی که محیط به وضوح ترش است، انتخاب درجه ای از جداول ISO 15156-2 برای فشار جزئی سولفید هیدروژن و محتوای کلرید، مسیر امن تر است.
تضمین کیفیت و مستندسازی
هر گرمای محفظه K55 با یک گواهی آزمایش آسیاب که شماره حرارت، آنالیز شیمیایی، نتایج کششی، مقادیر سختی و نتایج بررسی هیدرواستاتیکی یا الکترومغناطیسی را گزارش می‌کند، آزاد می‌شود. خریداران همچنین می‌توانند قبل از ارسال، بازرسی شخص ثالث و نمونه‌برداری شناسایی مثبت مواد را درخواست کنند. گواهی پیوند ردیابی بین لوله در چاه و خواص مکانیکی در نظر گرفته شده در طراحی پوشش است.
سوالات متداول
K در K55 به چه معناست؟
K خانواده درجه را به عنوان پوشش مشخص می کند و 55 به حداقل قدرت تسلیم 55000 psi اشاره دارد. نام گذاری کامل در API 5CT همچنین حداکثر قدرت تسلیم 80000 psi را مشخص می کند.
تفاوت بین K55 و J55 چیست؟
هر دو گرید دارای یک پنجره بازده 55000 تا 80000 psi هستند، اما K55 به حداقل استحکام کششی 95000 psi و حداکثر سختی 22 HRC نیاز دارد، در حالی که J55 دارای حداقل کششی 75000 psi است و محدودیت سختی مشخصی ندارد. کنترل سختی K55 را در جایی که شرایط ترش خفیف ممکن است انتخاب بهتری می کند.
آیا K55 برای سرویس ترش مناسب است؟
K55 در جداول فولاد کربن ISO 15156-2، منتشر شده به عنوان NACE MR0175، با سختی محدود به 22 HRC ظاهر می شود. مناسب بودن به فشار جزئی سولفید هیدروژن، pH و دمای چاه خاص بستگی دارد. طراحی باید بر اساس استاندارد بررسی شود نه اینکه فرض شود.
آیا بدنه K55 بدون درز است یا جوش داده شده است؟
پوشش K55 معمولاً بدون درز است و این شکلی است که در این مقاله به آن پرداخته شده است. API 5CT همچنین اجازه تولید جوشی با مقاومت الکتریکی را برای این درجه در جایی که مشخصات پروژه اجازه می دهد را می دهد.
K55 در چه سایزهایی موجود است؟
اندازه های استاندارد API از 4-1/2 اینچ تا 13-3/8 در قطر خارجی، محدوده عرضه رایج هستند، با اندازه های بزرگتر تا 20 اینچ در صورت درخواست در دسترس هستند. ضخامت دیوار با وزن مورد نیاز در هر پا برای بارهای طراحی انتخاب می شود.
گواهی تست آسیاب شامل چه مواردی است؟
این گواهی، شماره حرارت، تجزیه و تحلیل شیمیایی، نتایج کشش و سختی، و نتایج بررسی هیدرواستاتیک یا الکترومغناطیسی برای گرما، همراه با بررسی ابعاد و رزوه مورد نیاز توسط API 5CT را گزارش می دهد.
