API 5CT تحليل ضغط غلاف الزيت

API 5CT ، الذي أنشأه معهد البترول الأمريكية ، هو معيار معترف به عالميًا يحكم تصنيع وأداء واستخدام النفطأنابيب تغليف النفط. تحدد مواصفات المواد ، والتحمل الأبعاد ، والخصائص الميكانيكية مثل قوة الشد ، وقوة الغلة ، ومقاومة الانهيار ، وكذلك متطلبات أداء الإجهاد.

غلاف النفط يلعب دورا حاسما في الحفاظ على سلامة حفرة البئر ويجب أن تحمل مجموعة معقدة من الضغوط التي واجهتها أثناء الحفر والإنتاج. تنشأ هذه الضغوط من كل من البيئة الجيولوجية والظروف التشغيلية.

شركة تصنيع الصلب الفائقة ، المحدودة هي الشركة المصنعة لأنابيب غلاف النفط المهنية ، لمزيد من التفاصيل ، يرجى الاتصال:Sales@super-steels.com

أنواع الإجهاد الأساسية التي تعمل على أنابيب غلاف النفط

ضغط محوري

الأصل: يتم إنشاؤه بواسطة الوزن الذاتي لسلسلة الغلاف ، وحمل التعليق عند رأس البئر ، والتمدد الحراري الناتج عن درجة الحرارة ، وضغط السائل الداخلي.

التأثير: يمكن أن يؤدي إلى توتر أو ضغط محوري ، مما يؤثر على سلوك الاستطالة أو التواء.

إجهاد شعاعي

المنشأ: بسبب فروق الضغط بين حفرة البئر الداخلية والخارجية ، مثل ضغط التشكيل أو ضغط الحقن.

تأثير: يعمل عمودي على جدار الغلاف ويساهم في مقاومته للانهيار.

إجهاد محيطي (طوق)

الأصل: ينتج عن الفرق بين الضغوط الداخلية والخارجية التي تعمل على الغلاف.

التأثير: يضع توترًا أو ضغطًا دائريًا حول محيط الغلاف وهو عامل حاسم في تقييم قوة الانهيار.

إجهاد القص

الأصل: ناتج عن انحناء حفرة البئر ، وانحراف الغلاف ، وأحمال تشكيل غير متساوية.

التأثير: قد يؤدي إلى تشوه أو انزلاق على طول أقسام الغلاف ، لا سيما في الآبار المنحرفة أو الأفقية.

إجهاد مشترك

طريقة التقييم: يتم تقييمها باستخدام ضغط Von Mises المكافئ ، والذي يدمج تأثيرات مكونات الضغط المتعددة لتحديد قوة الغلاف الكلية ومخاطر الفشل في ظل ظروف التحميل المعقدة.

متطلبات API 5CT لإجهاد الغلاف

يحدد API 5CT الحد الأدنى لقوة الإنتاجية وقوة الشد للغلاف من درجات الفولاذ المختلفة ، على سبيل المثال:

أنماط الفشل المشترك لغلاف النفط تحت الضغط

فشل الشد

السبب: يحدث عندما يتجاوز الضغط المحوري قوة شد الغلاف.

النتيجة: يؤدي إلى تمزق طولي أو كسر الأنبوب.

فشل الانهيار (البثق)

السبب: يسببه الضغط الخارجي الزائد الذي يتجاوز مقاومة انهيار الغلاف.

النتيجة: يسبب الإباضة أو التواء أو الانهيار الهيكلي الكامل.

انفجار (انفجار) فشل

السبب: نتائج من الضغط الداخلي يتجاوز تصنيف ضغط الانفجار للغلاف.

النتيجة: ينتج تشقق أو تمزق شعاعي على طول جسم الأنبوب.

فشل التعب

السبب: يسببه التحميل الدوري أثناء العمليات مثل حقن الماء أو التحمض.

النتيجة: يؤدي إلى بدء التشقق وانتشارها بمرور الوقت.

فشل التآكل

السبب: التعرض لعوامل أكالة مثل كبريتيد الهيدروجين (hos) وثاني أكسيد الكربون (coive) يؤدي إلى تدهور مادة الغلاف.

النتيجة: يضعف السلامة الهيكلية ، مما يزيد من احتمال الفشل تحت الحمل.

استراتيجيات لتحسين تصميم غلاف النفط الإجهاد

لتحسين الأداء الهيكلي وعمر خدمة غلاف الزيت ، يجب تحسين تصميم الضغط بدقة باستخدام الطرق التالية:

اختيار درجة الفولاذ المناسب

تستخدم درجات عالية القوة مثل P110 للآبار العميقة و Q125 للآبار فائقة العمق أو الضغط العالي.

تحسين سماكة الجدار

زيادة سمك الجدار يحسن مقاومة الضغط الخارجي ويعزز قوة الانهيار.

استخدام مواد مركبة أو مقاومة للتآكل

تنفيذ السبائك المتقدمة مثل السبائك القائمة على التيتانيوم أو CRA (السبائك المقاومة للتآكل) للتخفيف من التآكل الكيميائي.

تحسين جودة الأسمنت

تعزيز سلامة الأسمنت يساعد على توزيع الأحمال بشكل موحد ويقلل من تركيزات الإجهاد المحلية.

تحليل العناصر المحدودة (FEA)

توظيف عمليات محاكاة لنموذج وتقييم بيئة الضغط تحت الأرض المعقدة وتحسين تكوين الغلاف وفقًا لذلك.

خاتمة

يتضمن تحليل الإجهاد لغلاف الزيت تحت معايير API 5CT تقييم الضغوط المحورية والشعاعية والطوق (محيطي) والضغوط المجمعة. يعد الحساب الدقيق للمعلمات الحرجة-بما في ذلك قوة الشد ومقاومة الانهيار وضغط الانفجار-ضروريًا لضمان موثوقية غلاف قاع البئر. لمنع الفشل ، من الضروري دمج اعتبارات مثل درجة الفولاذ ، وسمك الجدار ، والتآكل البيئي ، والأحمال الميكانيكية في عملية التصميم. لا يعزز نهج التصميم القوي السلامة فحسب ، بل يطيل أيضًا العمر التشغيلي لنظام حفرة البئر.