Ống khoan phải mang theo những gì
Ống khoan là thành viên hình ống của dây khoan. Nó truyền chuyển động quay và mô-men xoắn từ bề mặt đến mũi khoan, mang trọng lượng của dây xuống dưới điểm trung tính và cung cấp đường dẫn bên trong cho dung dịch khoan. Trong quá trình sử dụng, nó nhận thấy lực căng, xoắn, uốn cong khi đi qua chân chó, áp suất bên trong từ cột bùn, áp suất bên ngoài từ giếng khoan và độ rung. Độ mỏi thay vì quá tải tĩnh là nguyên nhân gây ra hư hỏng thông thường, đó là lý do tại sao các yêu cầu về đặc tính cơ học luôn được đọc cùng với các quy tắc kiểm tra và xử lý đối với dây.
Các đặc tính cơ học của thân ống khoan được chỉ định trong API 5D và các mối nối dụng cụ được hàn vào các đầu được chỉ định trong API Spec 7-1. API RP 7G cung cấp dữ liệu về kích thước và hiệu suất được sử dụng để thiết kế dây, bao gồm các bảng năng suất xoắn và khả năng chịu kéo.
Lớp cơ thể và tính chất cơ học
| Cấp | Phạm vi cường độ năng suất, psi | Phạm vi cường độ năng suất, MPa | Độ bền kéo tối thiểu, psi | Độ bền kéo tối thiểu, MPa |
|---|---|---|---|---|
| E75 | 75.000 đến 105.000 | 517 đến 724 | 100,000 | 689 |
| X95 | 95.000 đến 125.000 | 655 đến 862 | 105,000 | 724 |
| G105 | 105.000 đến 135.000 | 724 đến 931 | 115,000 | 793 |
| S135 | 135.000 đến 165.000 | 931 đến 1.138 | 145,000 | 1,000 |
Mỗi loại được xác định bởi cường độ chảy tối thiểu và cường độ chảy tối đa để giữ vật liệu nằm trong dải cường độ được kiểm soát, cộng với cường độ kéo tối thiểu. Dây đeo đóng vai trò quan trọng ở mức tối thiểu: phạm vi hoạt động hẹp hơn giúp tạo ra mô-men xoắn, độ giãn và độ mỏi dễ dự đoán hơn từ dây này sang dây tiếp theo. Độ giãn dài tối thiểu được đo bằng 2 inch và yêu cầu về độ cứng cũng được nêu trong thông số kỹ thuật cho từng loại.
Độ dày của tường, cấu hình khó chịu và kích thước đường ống cũng quyết định công suất. Một đường ống bên trong có thành dày hơn trên một chiều dài được kiểm soát phía sau mỗi khớp nối dụng cụ, khôi phục mặt cắt nơi kim loại được lấy ra để hàn và nơi tập trung ứng suất uốn trong quá trình quay.
Yêu cầu cơ khí chung của công cụ
Các khớp nối dụng cụ được rèn, xử lý nhiệt và hàn ma sát vào thân ống. Chúng được trang bị cấp độ bền chảy tối thiểu là 120.000 psi, nghĩa là 827 MPa, và độ cứng của chúng được kiểm soát sao cho các sợi chỉ chống lại hiện tượng mòn và vai chống biến dạng trong quá trình trang điểm và bung ra nhiều lần. Các yêu cầu về độ bền kéo, độ cứng và độ dẻo dai, cùng với việc đo ren, được đưa ra trong API Spec 7-1, đồng thời các giá trị mô-men xoắn và khả năng chịu kéo được sử dụng trong thiết kế đến từ API RP 7G.
Điều gì thay đổi các con số trong dịch vụ
Mòn: việc giảm đường kính ngoài do quay so với vỏ làm giảm tiết diện và làm giảm cả khả năng chịu kéo và xoắn.
Ăn mòn: rỗ bên trong và bên ngoài hoạt động như một tác nhân gây căng thẳng và làm giảm tuổi thọ mỏi nhiều hơn là làm giảm độ bền tĩnh.
Dịch vụ chua: vết nứt do ứng suất sunfua chi phối việc lựa chọn cấp độ và độ cứng là kiểm soát hiện trường thực tế.
Nhiệt độ: nhiệt độ cao làm giảm cường độ chảy, trong khi nhiệt độ thấp làm tăng nguy cơ giòn.
Hư hỏng cơ học: vết trượt, vết kẹp, vết lõm và mất ổn định cục bộ làm thay đổi trạng thái ứng suất và là cơ sở để hạ cấp hoặc loại bỏ mối nối.
Xác minh và kiểm tra
Mỗi lô xử lý nhiệt được xác minh bằng thử nghiệm độ bền kéo theo tiêu chuẩn ASTM A370, cùng với thử nghiệm độ cứng và thử nghiệm va đập, nếu được chỉ định. Việc kiểm tra toàn bộ chiều dài của ống mới và đã qua sử dụng được thực hiện bằng cách kiểm tra điện từ các khuyết tật ngang và dọc, đo độ dày thành siêu âm, kiểm tra hạt từ tính của các khớp dụng cụ và đo đường kính bên trong. Kết quả được truy nguyên theo số nhiệt và được cấp giấy chứng nhận vật liệu.
Câu hỏi thường gặp
Hỏi: Tại sao cường độ năng suất tối đa lại được chỉ định cũng như mức tối thiểu?
Giới hạn trên được kiểm soát giữ cho vật liệu nằm trong dải cường độ để có thể dự đoán được hành vi mô-men xoắn, độ giãn và độ mỏi, đồng thời tránh được thân quá chắc sẽ truyền nhiều ứng suất uốn hơn vào khớp dụng cụ.
Hỏi: Nên chọn loại nào cho giếng sâu, độ lệch cao?
Các cấp độ bền cao hơn như G105 và S135 được chọn trong đó tải kéo và mô-men xoắn chi phối, trong khi lựa chọn cuối cùng cũng phụ thuộc vào dung dịch khoan, sự hiện diện của hydro sunfua và chương trình kiểm tra dây.
Hỏi: Độ dày của tường có làm thay đổi tính chất cơ học của lớp không?
Cấp độ này xác định mức độ bền của vật liệu, trong khi độ dày thành và thiết kế khó chịu xác định khả năng chịu tải của mối nối. Hai ống cùng loại nhưng có thành hoặc khung khác nhau sẽ có khả năng chịu kéo và xoắn khác nhau.
Hỏi: Bao lâu thì nên kiểm tra ống khoan khi đang sử dụng?
Khoảng thời gian kiểm tra được thiết lập theo chương trình khoan của người vận hành và mức độ nghiêm trọng của dịch vụ. Giếng có góc cao, dịch vụ chua và hoạt động mô-men xoắn cao thường đòi hỏi khoảng thời gian ngắn hơn và phạm vi kiểm tra đầy đủ hơn.
Hỏi: Sự khác biệt giữa thân ống và cấp khớp nối dụng cụ là gì?
Thân ống được cung cấp cho một trong các loại ống khoan trong API 5D, trong khi khớp nối dụng cụ là một vật rèn riêng biệt được cung cấp theo yêu cầu của API Spec 7-1, bao gồm giới hạn độ cứng và cường độ chảy tối thiểu của chính nó.
Hỏi: Những tài liệu nào cần đi kèm với lô hàng ống khoan?
Giấy chứng nhận vật liệu cho biết số nhiệt, cấp độ, kích thước, độ dày thành, độ bền kéo và độ cứng, cùng với hồ sơ kiểm tra và, nếu có, giấy chứng nhận xuất xưởng của bên thứ ba.
