مشخصات فنی لوله های جداری

در مقاله انواع لوله های جداری در حفاری، درباره انواع لوله ها و رشته های جداری صحبت کریدم در این مقاله قصد دارم مشخصات فنی لوله های جداری (drilling Casing) را توضیح دهم. هنگام راندن (running) لوله جداری در چاه، سه نیروی اصلی بر لوله اعمال می­گردد. این نیروها سبب اعمال تنش‌­های کششی و فروپاشی بر لوله می­گردند. همراه با دریلینگ استور باشید.

تنش کششی (Tensile Tension)

این تنش از نیروی وزن رشته جداری نتیجه می­شود و باعث کشش در لوله جداری می­گردد. همچنین، در اثر تنش کششی مقاومت لوله در مقابل فشار فروپاشی (Collapse Pressure) کاهش می­یابد.

تنش کششی (Tensile Tension)

فشار فروپاشی (Collapse Pressure)

فشار فروپاشی عبارت است از فشار خارجی که تمایل به فروپاشی لوله جداری دارد و عموماً نتیجه فشار هیدرواستاتیک می­باشد. فروپاشی رشته جداری، اغلب در زمان عملیات تزریق سیمان رخ می­دهد.

فشار فروپاشی (Collapse Pressure)

فشار ترکشی (Burst Pressure)

فشار ترکشی عبارت است از فشار داخلی که تمایل به ترکاندن لوله جداری دارد. معمولاً در بالاترین لوله جداری (نزدیک به سطح)، فشار ترکشی بالا می­باشد.

فشار ترکشی (Burst Pressure)

مشخصات فنی لوله­ های جداری

لوله جداری براساس پنج خصوصیت دسته­بندی می­گردد:

• قطر خارجی
• ضخامت دیواره
• جنس لوله
• نوع اتصال
• محدوده طولی (length range)

وزن واحد طول لوله، یکی دیگر از خصوصیات می­باشد که براساس ضخامت دیواره و قطر خارجی مشخص می­شود. مشخصات فنی لوله­های جداری براساس استاندارد API SPEC 5CT انتخاب می­گردند.

گریدهای لوله های جداری

استاندارد API SPEC 5CT، ده نوع (Grade) از لوله­های جداری را به رسمیت می­شناسد (جدول 1).

جدول 1

1) HRC: Rockwell hardness C scale

2) BHN: Brinell hardness

خصوصیات مکانیکی

نوع (Grade) لوله جداری براساس مقاومت تسلیم آن­ها مشخص می­گردد. در جدول (1) گروه، نوع (Grade)، مقاومت تسلیم و خصوصیات مکانیکی مربوط به آن­ها نشان داده شده است. مقاومت تسلیم (نهایی) معادل تنش کششی لازم برای ایجاد تغییر طول کلی نمونه­های استاندارد می­باشد، که مقادیر تغییر طول کلی، توسط دستگاه­های اندازه­گیر ویژه محاسبه می­شوند. این مقادیر مطابق جدول (2) می­باشند.

جدول 2

گاهی اوقات گریدهای مشخص شده در استاندارد API جوابگوی نیازها نمی­باشد (به عنوان مثال چاهی که قدرت خورندگی بالایی دارد). برای رفع این مشکل، سازندگان لوله جداری، لوله­هایی با خصوصیات خاص تولید می­کنند که NON-API CASING Grades نامیده می­شوند نمونه­هایی از این تولیدات در جدول (3) ارائه شده است.

جدول 3

ترکیب شیمیایی

لوله و کوپلینگ­هایی که بر طبق مشخصات فنی API SPEC 5CT تولید می­شوند باید بر طبق الزامات شیمیایی مشخص شده در جدول (4) مورد تایید قرار گیرند. در این جدول اعداد براساس درصد وزنی هستند.

جدول 4

Note: N.L. = No limit. Elements shown must be reported in product analysis.

جدول (5): نمونه­ای از جداول استاندارد API

مشخصات ابعادی و وزنی لوله جداری

بر طبق استاندارد API SPEC 5CT قطر خارجی لوله جداری از 5/4 تا 20 اینچ، ضخامت آن از 205/0 تا 875/0 اینچ و وزن واحد طول آن از 5/9 تا 133 پوند بر فوت تغییر می­کند.

اتصالات لوله جداری

براساس استاندارد API SPEC 5CT دو نوع اتصال برای لوله جداری معرفی می­گردد که ابعاد و مشخصات آن­ها بر طبق استاندارد API SPEC 5B انتخاب می­شوند:

رزوه­ای و کوپلینگی (Threaded and Coupled)

لوله­های جداری، معمولاً بوسیله کوپلینگ­های رزوه شده به یکدیگر متصل می­گردند و نوع (grade) کوپلینگ­ها مطابق نوع (grade) لوله جداری انتخاب می­گردد. اتصال رزوه­ای و کوپلینگی شامل انواع زیر می­باشد:

الف) کوپلینگ و لوله جداری با رزوه گرد کوتاه (Short Round Thread Casing and Coupling)

ابعاد و اندازه­های آن مطابق شکل (3) و جدول (6) می­باشد و در هر اینچ 8 رزوه دارد.

ب) کوپلینگ و لوله جداری با رزوه گرد بلند (Long Round Thread Casing and Coupling)

این اتصال نیز در هر اینچ، 8 رزوه دارد (شکل (3)). اما طولی که رزوه­زنی می­شود از نوع (الف) طولانی­تر می­باشد. در جدول (6) ابعاد و اندازه­های کوپلینگ و لوله جداری با رزوه گرد کوتاه و بلند، ارائه شده است.

شکل 3

جدول 6

ج) کوپلینگ و لوله جداری با رزوه باترس (Buttress Thread Casing and Coupling)

ابعاد و مشخصات این نوع از اتصال نیز بر طبق استاندارد API SPEC 5B معین می­گردد. باترس خود شامل دو نوع Regular و Special Clearance می­باشد که در جدول (7) ابعاد آن مشخص شده است.

شکل 4

جدول 7

اکستریم لاین (Extreme Line)

در این نوع از اتصال انتهای لوله را با عملیات کله­زنی (Upsetting) ضخیم­تر کرده و سپس قسمت ضخیم شده را رزوه می­کنند. اکستریم لاین نسبت به اتصالات کوپلینگی و رزوه­ای در مقابل فشار ترکشی مقام­تر می­باشد.

شکل 5

اتصالات خاص لوله جداری

سازندگان، اتصالات خاصی علاوه بر اتصالات مورد اشاره در استاندارد API SPEC 5CT برای لوله­های جداری طراحی کرده­اند که زمانیکه مقاومت و استحکام بیشتری در مقابل نشتی و فشار، مورد نیاز است، مورد استفاده قرار می­گیرند. این اتصالات، خصوصیات اصلاح شده خود را از طرق مختلف کسب می­کنند. از جمله:

1. استفاده از کوپلینگ یا box با رینگ آب بند تفلونی
2. استفاده از شکل­های خاص رزوه
3. تقویت داخلی (Internal Upset)
4. تقویت خارجی (External Upset)
5. اتصالات یکپارچه (Internal Joints)
6. اتصالات هم تراز (Flush Joints)

اتصالات Premium نمونه­هایی هستند که اکثر شرکت­های سازنده، از آن­ها استفاده می­کنند. به عنوان مثال، خصوصیات یکی از این اتصالات در شکل (6) مشخص می­باشد. این اتصال از آب بند (seal) استفاده کرده و انتهای قسمت رزوه با زاویه 15 درجه قرار می­گیرد و معمولاً در شرایطی خاص، مثل چاه­های عمیق، چاه­های با انحراف زیاد و محیط­های خورنده، در رشته جداری تولید و مغزی (Tubing) کاربرد دارد.

شکل 6

اگر سوال یا انتقادی درباره مشخصات فنی لوله های جداری دارید با دریلینگ استور به اشتراک بگذارید.