تصنيف API والمعايير الخاصة بأنابيب الحفر

يتم تصنيع أنابيب الحفر واستخدامها في صناعة النفط والغاز وفقًا لمعايير محددة لضمان جودتها وتوافقها وسلامتها. تتعمق هذه المقالة في عملية تصنيعها والمواصفات الرئيسية ومعايير الصناعة لمساعدتك على فهم هذه الأدوات الحاسمة بشكل أفضل.

عملية تصنيع أنابيب الحفر API ذات الأطراف المقلوبة

يتم إنشاء أنابيب الحفر ذات الأطراف المقلوبة من خلال عملية التشكيل حيث يتم تصنيع أطراف الأنبوب بجدران أكثر سمكًا. تبدأ عملية التصنيع بتسخين أطراف الأنبوب الفولاذي. بمجرد التسخين، يتم تطبيق الضغط باستخدام مكبس تشكيل هيدروليكي مغلق القالب، والذي يشكل الاضطراب في أطراف الأنبوب.
الاضطراب الخارجي: تتضمن الخطوة الأولى في عملية التشكيل تشكيل اضطراب خارجي مع مخروط خارجي في أحد طرفي الأنبوب.
الاضطراب الداخلي: يتبع التشكيل الداخلي للاضطراب الضغط على جزء الاضطراب الخارجي لإنشاء مخروط داخلي. يمكن إجراء هذه العملية باستخدام قالب داخلي للاضطراب.
تضيف عملية التشكيل قوة إلى الوصلات الملولبة للأنبوب، مما يجعله أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية الضغط وعالية القوة. ومع ذلك، ليست كل أنابيب الحفر مقلوبة، حيث تنطوي العملية على تكاليف أعلى وتعقيد فني.

وصلات الأدوات ووظيفتها

وصلات الأدوات لأنابيب الحفر عبارة عن أطراف ملولبة ومكبرة ومُلحومة بالأنبوب. وهي مصممة لتحمل الظروف القاسية للحفر، وتوفر وصلات بخيوط عالية القوة وعالية الضغط. يتم تصنيع وصلات الأدوات بشكل منفصل عن جسم الأنبوب ثم يتم لحامها على أطراف الأنبوب، مما يضمن وصلات آمنة وموثوقة يمكنها تحمل الضغوط الميكانيكية لعمليات الحفر.
يتضمن كل طرف من أنبوب الحفر وصلة أداة تتكون من:
دبوس (ذكر): وصلة ذكر ملولبة.
صندوق (أنثى): وصلة أنثى ملولبة.
يتم معالجة وصلات الأدوات هذه بالحرارة إلى قوة أعلى من فولاذ جسم الأنبوب، مما يجعلها قادرة على تحمل قسوة الشد والفك المتكرر أثناء عمليات الحفر.

معايير الصناعة لأنابيب الحفر

يتم تصنيع أنابيب الحفر وفقًا لمعايير محددة لضمان الجودة والسلامة والتوافق. تتضمن بعض المعايير الرئيسية ما يلي:
API Spec 5DP: تحكم هذه المواصفة، التي وضعها معهد البترول الأمريكي (API)، تصنيع أنابيب الحفر الفولاذية. وتغطي الأبعاد والخصائص الميكانيكية ومتطلبات التفتيش واستخدام درجات مختلفة من أنابيب الحفر المناسبة لتطبيقات الحفر المختلفة. وتتضمن API Spec 5DP ثلاثة مستويات لمواصفات المنتج (PSL-1 وPSL-2 وPSL-3)، مع متطلبات أكثر صرامة للمستويات الأعلى.

ISO 11961: تحدد هذه المواصفة الدولية متطلبات تصميم ساق الحفر والحدود التشغيلية. وهي توجه اختيار مكونات ساق الحفر، بما في ذلك أنابيب الحفر، وتحدد الخصائص الميكانيكية والأبعاد والتسامحات.

ISO 10424: تتناول هذه المواصفة معدات الحفر الدوارة وتغطي مواصفات عناصر ساق الحفر، بما في ذلك أنابيب الحفر، من حيث الأبعاد والمواد والمتطلبات الفنية.

DS-1® (معيار فحص ساق الحفر): على الرغم من أنه ليس معيار تصنيع، إلا أن DS-1 يوفر إرشادات لفحص مكونات ساق الحفر. تحدد طرق التفتيش لضمان سلامة وموثوقية أنابيب الحفر والمكونات الأخرى.

أنابيب الحفر من الدرجة API

تحدد مواصفات API 5DP الشروط الفنية للتسليم لأنابيب الحفر الفولاذية ذات نهايات جسم الأنبوب المضطربة ومفاصل الأدوات الملحومة للاستخدام في عمليات الحفر والإنتاج في صناعات البترول والغاز الطبيعي لثلاثة مستويات من مواصفات المنتج (PSL-1 وPSL-2 وPSL-3). تحدد مواصفات PS-1 سمك الجدار وقوة التأثير ومتطلبات قوة الخضوع الخاصة بدرجة المادة. تحتوي مستويات المواصفات PL-2 / PL-3 على متطلبات إلزامية إضافية. يتم تحديد درجات أنابيب الحفر لتلبية متطلبات تشغيلية مختلفة. تتضمن بعض درجات API الشائعة ما يلي:
E-75
X-95
G-105

S-135

API Drill Pipe Grade	Minimum Yield Strength (psi)	Minimum Tensile Strength (psi)
E-75	75,000	100,000
X-95	95,000	105,000
G-105	105,000	115,000
S-135	135,000	145,000

أنبوب الحفر من الدرجة E
يتميز أنبوب الحفر من الدرجة E، والذي يُشار إليه غالبًا باسم الفولاذ "الخفيف"، بأدنى مقاومة للخضوع بين درجات أنابيب الحفر، حيث تقل قوة خضوعه عن 80000 رطل/بوصة مربعة. وعلى الرغم من قوته المنخفضة، فإنه يوفر مستوى أعلى من تحمل التمدد أو "الإجهاد" قبل الكسر مقارنة بالدرجات الأعلى قوة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الدرجة E أكثر مقاومة للتآكل والتشقق. وعادة ما تستخدم في الآبار متوسطة العمق، والتي تتراوح من 10000 إلى 15000 قدم.

الدرجات عالية القوة (X-95، G-105، S-135)
تصنف الدرجات X-95 وG-105 وS-135 على أنها درجات عالية القوة، حيث توفر قوة خضوع متزايدة بشكل كبير. هذه الدرجات ضرورية لخدمة الآبار العميقة حيث تكون هناك حاجة إلى قوة أعلى لتحمل ضغوط وإجهادات أكبر.

تفصل مواصفات API 5DP هذه الدرجات، إلى جانب متطلباتها المحددة لسمك الجدار وقوة الخضوع وقوة التأثير. تم تصميم الدرجات الأعلى لظروف الحفر الأكثر تطلبًا، مثل الآبار العميقة أو البيئات ذات الضغط العالي.

أنواع الاضطراب في أنابيب الحفر

يشير الاضطراب إلى جدار مفصل الأداة عند الوصلة الملولبة. يمكن أن تتميز أنابيب الحفر بثلاثة أنواع من تشطيبات الاضطراب:
الاضطراب الداخلي (IU): يكون الجدار الداخلي للمفصل أكثر سماكة من جدار الأنبوب.
الاضطراب الخارجي (EU): يكون الجدار الخارجي للمفصل أكثر سماكة.
الاضطراب الداخلي والخارجي (IEU): يكون كل من الجدران الداخلية والخارجية للمفصل أكثر سماكة.
يوفر كل نوع من أنواع الاضطراب فوائد محددة حسب ظروف الحفر ومتطلبات التشغيل.

الاستنتاج

تعتبر أنابيب الحفر ذات الأطراف المقلوبة مكونات أساسية في صناعة النفط والغاز، حيث توفر القوة والمتانة اللازمتين للأداء في بيئات الحفر القاسية. ومن خلال فهم عملية التصنيع والميزات الرئيسية مثل وصلات الأدوات وأنواع الأطراف المقلوبة والمعايير الصناعية ذات الصلة، يمكن للمشغلين اتخاذ قرارات مستنيرة لضمان موثوقية وكفاءة عمليات الحفر الخاصة بهم.