لوله حفاری یک لوله فولادی بدون درز است که بخش عمده‌ای از رشته حفاری را تشکیل می‌دهد و معمولا ۹۰٪ تا ۹۵٪ از طول کل رشته حفاری را شامل می‌شود. اتصال رزوه ای لوله حفاری به نام “tool joint” یا “box and pin”شناخته می‌شود که دارای دو انتها است:
- انتهای باکس: انتهای مادگی لوله حفاری (شکل ۱).
- انتهای پین: انتهای نری لوله حفاری (شکل ۲).
joint Tool چیست؟
Tool joint، یکی از اجزای اساسی در لوله های حفاری است که برای تحمل وزن رشته حفاری، مقاومت در برابر فشار های ناشی از مونتاژ و جداسازی مکرر و ایجاد یک مهر و موم بدون نشتی طراحی شده است. هر Tool joint شامل دو بخش اصلی است: پین که بخش نری اتصال است و باکس که بخش مادگی آن است. در فرآیند تولید، Tool joint به لوله های حفاری طبق مشخصات استاندارد API جوش داده می‌شوند.
استحکام Tool joint
استحکام Tool joint ، به عواملی مانند جنس مواد، ابعاد و نوع رزوه بستگی دارد. یک عامل مهم، قدرت نسبی اتصال پین و باکس است. Tool joint مطابق با استاندارد های API از موادی با حداقل مقاومت تسلیم ۱۲۰,۰۰۰ psi ساخته می‌شوند، بدون توجه به درجه لوله حفاری که به آن متصل شده‌اند.
به عنوان مثال، یک لوله حفاری ۵ اینچی با درجه S و مقاومت کششی ۷۱۲ کیلوپوند ممکن است با یک اتصال NC50 با مقاومت کششی ۱,۳۹۰ کیلوپوند جفت شود. در این موارد، سطح مقطع Tool joint بزرگ تر از لوله است و بنابراین همچنان جزء قوی‌تر باقی می‌ماند.
Tool joint بر اساس ضعف نسبی به دو دسته “پین ضعیف” و “باکس ضعیف” تقسیم می‌شوند. استحکام پیچشی Tool joint توسط سطح مقطع پین یا باکس و مقاومت تسلیم مواد تعیین می‌شود. با گذشت زمان و کاهش قطر خارجی Tool joint به دلیل سایش، استحکام پیچشی ممکن است کاهش یابد و باعث شود اتصال “باکس ضعیف” شود. استانداردهای API استحکام پیچشی اتصال ابزار را ۸۰٪ استحکام پیچشی لوله حفاری تعیین می‌کنند. این نسبت که به عنوان نسبت استحکام پیچشی (TSR) شناخته می‌شود، راهنمای طراحی ابعاد Tool joint است.
گشتاور مونتاژ لوله حفاری
گشتاور مونتاژ نیرویی است که برای اتصال محکم پین و باکس اعمال می‌شود تا با کشیدن پین و فشرده کردن شانه باکس، یک مهر و موم ایمن ایجاد شود. میزان گشتاور لازم تحت تأثیر قطرهای خارجی و داخلی اتصال ابزار قرار دارد و ارتباطی با خصوصیات لوله حفاری ندارد. قطر های خارجی بزرگ تر به گشتاور بیشتری نیاز دارند، در حالی که افزایش قطر داخلی گشتاور لازم را کاهش می‌دهد. استاندارد API گشتاور مونتاژ استاندارد را به گونه‌ای مشخص می‌کند که بخش ضعیف‌تر (پین یا باکس) تا ۶۰٪ حداقل مقاومت تسلیم آن تنش یابد.
انتخاب Tool joint مناسب
عوامل متعددی در انتخاب Tool joint باید در نظر گرفته شوند. قطر خارجی بر مقاومت در برابر سایش و افت فشار تأثیر می‌گذارد، در حالی که قطر داخلی افت فشار و استحکام پیچشی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. علاوه بر این، استحکام کششی، رتبه‌بندی پیچشی و هزینه نیز باید ارزیابی شوند. اتصالات ابزار با قطرهای خارجی بزرگ‌تر عموماً عملکرد بهتری دارند، اما ابعاد آن‌ها باید با ابزارهای استاندارد صید سازگار باشد.
به طور کلی، انتخاب اتصال ابزار مناسب شامل ایجاد تعادل بین دوام، عملکرد و سازگاری با نیازهای عملیاتی است.
اجزای tool joint
- انتهای پین:
انتهای پین، بخش نری tool joint است که در شکل ۳ نشان داده شده است. این انتها به انتهای باکس لوله حفاری بعدی پیچ می‌شود. - انتهای باکس:
انتهای باکس، بخش مادگی tool joint است که در شکل ۴ نشان داده شده و انتهای پین لوله دیگر را در خود جای می‌دهد.
با اتصال این دو، لوله های حفاری یک رشته حفاری پیوسته را تشکیل می‌دهند که در شکل ۵ نشان داده شده است.ظ
طول لوله حفاری
هر بخش از لوله حفاری که به آن “single” گفته می‌شود، دارای طول متغیر است. موسسه نفت آمریکا (API) طول لوله های حفاری را در سه محدوده استاندارد (جدول ۱) طبقه‌بندی می‌کند:
- محدوده ۱ (R1)
- محدوده ۲ (R2): متداول‌ترین محدوده مورد استفاده در صنعت.
- محدوده ۳ (R3)
برای اطمینان از دقت در اندازه‌گیری عمق حفاری، طول هر لوله حفاری باید به‌طور جداگانه اندازه‌گیری شود، زیرا طول لوله حفاری، ممکن است متفاوت باشند. عمق کل حفاری بر اساس طول کل رشته حفاری محاسبه می‌شود که شامل لوله‌های حفاری، یقه‌های حفاری، و مجموعه پایین چاه (BHA) است.
درجه بندی لوله حفاری
لوله‌های حفاری در اندازه‌ها و مواد مختلف تولید می‌شوند. برای استانداردسازی کیفیت و عملکرد،API لوله‌های حفاری را بر اساس الزامات کششی در درجات مختلف طبقه‌بندی می‌کند (جدول ۲). این طبقه‌بندی‌ها تضمین می‌کنند که لوله‌ها در میان تولیدکنندگان مختلف یکپارچگی داشته و راهنمایی برای انتخاب لوله مناسب برای عملیات حفاری فراهم کنند.
تولید و مشخصات
لوله های حفاری توسط تولید کنندگان مختلفی تولید می‌شوند که هر کدام ویژگی های طراحی و ترکیبات مواد خاصی ارائه می‌دهند. توصیه می‌شود برای اطلاعات دقیق تر در مورد مشخصات یک لوله حفاری نفت، به برگه مشخصات تولید کننده مراجعه کنید. نمونه‌ای از این مشخصات در شکل ۶ نشان داده شده است که یک لوله با ضخامت دیواره ۰٫۳۳۰ اینچ و وزن ۱۴٫۰۰ ppf را نشان می‌دهد.
نتیجه گیری
لوله‌های حفاری بخشی حیاتی از عملیات حفاری هستند و درک اجزا، طول‌ها، درجات و مشخصات آن‌ها برای حفاری کارآمد بسیار مهم است. اندازه‌گیری دقیق و انتخاب لوله حفاری مناسب، عملکرد مطمئن و محاسبات اتصالات ابزار نقش حیاتی در حفظ یکپارچگی ساختاری و عملکرد رشته‌های حفاری دارند. استانداردهای API تضمین می‌کنند که اتصالات ابزار به تعادل مناسبی بین استحکام و نیازهای عملیاتی دست یابند. بازرسی و نگهداری منظم برای جلوگیری از کاهش استحکام پیچشی ناشی از سایش بسیار مهم است. با انتخاب دقیق اتصالات ابزار که نیازهای خاص عملیاتی را برآورده می‌کنند، می‌توان کارایی و ایمنی حفاری را به طور قابل توجهی افزایش داد.دقیق عمق حفاری را تضمین می‌کند.
تیم فنی و مهندسی فولاد تبار در تقاطع تخصص و دقت در تلاش است راه حل های بی نظیری را در سیستم های تجاری، مهندسی و صنعتی ارائه دهد. ما در مجموعه فولاد تبار، به دنبال آموزش مطالب علمی در زمینه piping material هستیم تا بتوانیم باعث افزایش مهارت های فنی و مهندسی شما باشیم تعهد ما شما را به اهداف عملیاتی خود تضمین می نماید.
با ما همراه شوید تا عملکرد مهندسی خود را با راه حل های نوآورانه و قابل اعتماد ارتقا دهید
دیدگاهتان را بنویسید