American Petroleum Institute (API) 5CT High Strength Steels används i stor utsträckning för höljessträngar i brunnar som utsätts för hög cyklisk hydraulisk sprickor. Medan icke-surt kvaliteter av API-stål såsom P110-höljessträngar har använts tillfredsställande för brunnskonstruktion, har standard API P110-anslutningar sett högre hastigheter på fel än rörkroppsfel i skifferbrunnar som kräver hydraulisk sprickning. P110 rörkropps- och anslutningsfel har också upplevts i fall där dålig tillverkningspraxis har använts för att producera P110 stålhöljen och anslutningar som används i brunnar som utsätts för dessa höga hydrauliska sprickor.
Viktiga materialegenskaper
Följande materialegenskaper är viktiga när man förstår begränsningarna för API 5CT High Strength Steels: Duture Strength (YS), Charpy V-Notch (CVN) påverkar energi, hårdhet och härdning.
API-specifikation 5CT\/ISO 1196 0 definierar YS genom att rita en vertikal linje vid en förlängning av 0. 5% till 0. 65% beroende på materialet ({{1 {13}}}}. Ys. ASTM-metoden drar en linje parallell med den linjära delen av spänningsstammkurvan som börjar vid 0,2% förlängning och där den korsar stress-töjningskurvan på spänningsaxeln definieras som 0,2% offset YS. Båda metoderna genererar mycket liknande resultat. Detta värde erhållet från dragprovning används för att bestämma om ett material uppfyller kravet på API -specificerade minimiutbytesstyrka (SMYS), vilket är avgörande för belastningsfallshänsyn och fastställer design av säkerhetsfaktorer.
CVN Impact Energy eller "Toughness" är den energi som krävs för att initiera och sprida en spricka i materialet. Toughness är en värdefull egenskap eftersom det gör det möjligt för ett material att gripa en spricka snarare än att låta sprickan växa tills rörfel. Toughness har en stark korrelation till temperaturen och kan vara mycket hög vid bottenhålets temperaturer; Vissa stålmaterial med hög hållfasthet blir emellertid mer spröda vid svalare yttemperaturer.
Hårdhetstestning mäter förmågan hos ett material att motstå deformation från en känd tryckkraft som appliceras på en indelare. Ju högre stålstyrka, desto mindre deformation kommer att inträffa; Därför, desto högre har hårdhetsvärdet erhållits. Eftersom det finns en korrelation mellan hårdhet och draghållfasthet, kan hårdhetstestet användas som ett icke-förstörande småskalig kvalitetssäkringstest för att bestämma den ungefärliga styrkanivån för stålet. Ett annat viktigt tillhörande övervägande är att material med högre hårdhet och avkastningsstyrka är mer sårbara för miljöhjälp.
Temperering är en termisk process där stål upphettas till en förutbestämd temperatur under en viss tid efter att ha härdats genom att släcka från en relativt hög temperatur. Som släckt är kolstål mycket hårt och uppför sig på ett sprött sätt; Temperingsprocessen sänker emellertid hårdheten\/avkastningsstyrkan andrestores tuffheten hos stålet tillbaka till en mer acceptabel nivå, baserat på den tid och temperatur som användes under denna process.
Nuvarande P110 API 5CT -specifikationer
API -specifikation 5CT kräver att P110 -stål har ett utbytesstyrka mellan 110 KSI och 140 KSI. På grund av det höga styrkan hos detta material kommer det i sig att ha en mycket hög hårdhet, vilket gör det sårbart för miljöhjälpad sprickbildning, särskilt när det kommer närmare 140 KSI. Många stålmaterial med hög hållfasthet har ett maximalt hårdhetskrav för att ta itu med detta problem; P110 stål saknar emellertid detta krav.
Vidare har alla höghållfast oljelandslands tubulära varor (OCTG) stål ett minimikrav för härdningstemperatur för att säkerställa att hårdheten reduceras och SCSC -spänningsspotning (SSC) ökade tillsammans med seghet. P110 krävs emellertid för att släckas och härdas, men saknar ett minimikrav för härdningstemperatur. Vissa grundläggande P110 -specifikationskrav visas i tabell1.
Framstegen med dagens standarder inom ståltillverkning och bearbetningsteknik gör det möjligt för stålindustrin att producera renare och tuffare stål; Detta återspeglas emellertid inte i den aktuella upplagan av API 5CT -specifikationen. Dessutom har P110 -rörkroppsmaterial inte ett definierat seghetstestkrav om inte specifikt åberopas av slutanvändaren. Även när seghetstestning krävs är minsta krav på CVN -konsekvensvärde i API 5CT (för rörkropp och kopplingsbestånd) för låga.
På grund av dessa låga CVN-seghetskrav och\/eller bristen på seghetstestkrav måste slutanvändaren erkänna om det finns ett behov av högre än standardt seghetsmaterial som ska användas i deras brunndesign.
Typiska misslyckanden i onshore -brunnar
Medan P110 stålrörare presterar tillräckligt i många brunnar, är det mer mottagligt för fel i brunnar som kräver höga cykliska sprickor. De flesta av de dokumenterade felen inträffar vid anslutningarna där de sprickande cykliska stressnivåerna är de högsta på grund av sminkspänningar som är överlagda på det höga applicerade inre trycket. Dessutom kan till och med närvaron av mycket låga koncentrationer av H2 som inte betraktas som sura av NACE- och\/eller frackvätskor generera tillräckligt med väte för att ombränna stål med hög hållfasthet såsom P110 och få den att misslyckas när de utsätts för dessa höga frac -belastningar. I andra fall har fel också inträffat på grund av tillverkningsdefekter i Electric Resistance Welding (ERW) sömssvetsar och\/eller på grund av sömlösa rördefekter såsom sömmar, varv, skabb och\/eller sprickor.
Misslyckande
Vid utvärdering av en onshore -brunnskonstruktion som kräver höga cykliska frackingbelastningar måste tre viktiga parametrar övervägas: (1) stressnivå, (2) miljö och (3) materialkänslighet för sprickor på grund av miljön och\/eller höga cykliska belastningar.
Eftersom de högsta spänningarna alltid förväntas vara vid anslutningarna kan stressnivåerna minskas genom att använda en anslutning med låga sminkspänningar. Beroende på ekonomin i brunnen (er) kan en standard API-anslutning med höga sminkspänningar ersättas med en anslutning med lägre sminkspänningar såsom en låg trådstörningsanslutning med en metalltätning nära slutet av stiftet (dvs metall till metallförseglingens anslutning) och\/eller någon annan typ av anslutning med lägre spänningar vid smink (dvs modifierade API-anslutningar).
Eftersom icke-producerande miljöer under fracking på några av dessa offshore-brunnar kan vara oförutsägbara, har det blivit standardpraxis av vissa operatörer att specificera P110-höljesmaterial med vissa begränsningar för den maximala tillåtna avkastningsstyrkan. Beroende på tillverkaren kan begränsat P110 -material ha olika beteckningar såsom begränsat utbyte (RY) eller mild sur (MS), bara för att nämna några. Den typiska maximala tillåtna avkastningsstyrkan för detta RY P110 -material är 125 ksi. Att minska den maximala tillåtna avkastningsstyrkan minskar känsligheten för miljösprickor och samtidigt ökar materialets seghet eftersom tempereringstider och temperaturer som används ger ett mjukare, tuffare material.
En annan viktig aspekt för att mildra höljesfel i Onshore Wells är att ha ett robust QA\/QC -program och rörköpsprocess. Anpassade QA\/QC -program kan sedan utvecklas beroende på operatörens behov.
Som det slutgiltiga branschens riktmärke för olje- och gashöljesystem styr API 5CT Vigors oöverträffade engagemang för precisionsteknik. Vårt team tolkar och implementerar strikt denna standard och inbäddar sina krav i stränga tillverkningsprotokoll och ramar för kvalitetssäkring. Idag distribueras Vigors API 5CT-kompatibla slanglösningar över ledande globala oljefält, som konsekvent möter och ofta överskrider den stränga granskningen av multinationella operatörer och tredjepartscertifieringsorgan.
Detta obevekliga engagemang för excellens har stärkt Vigors rykte som en pålitlig partner för energiföretag i världsklass och främjar omfattande, dygnet runt samarbetspartnerskap som är förankrade i tillförlitlighet. För att upptäcka hur Vigors API 5CT -expertis kan förbättra din operativa motståndskraft, kontakta oss idag. Låt oss diskutera skräddarsydda lösningar som är konstruerade för att höja din borrprestanda och långsiktig ROI. För mer information kan du skriva till vår brevlådainfo@vigorpetroleum.com & mail@vigorpetroleum.com
