الدرجات ومعايير القبول لأنابيب وأغطية البترول

يُعد فولاذ غلاف البترول مكونًا أساسيًا في صناعة النفط والغاز، ويُستخدم في المقام الأول لدعم وحماية جدران آبار النفط والغاز. يتم تحديد جودة فولاذ غلاف البترول من خلال مواصفات ومعايير مختلفة، والتي تحكم إجراءات تصنيعه وفحصه واختباره. في هذه المقالة، سنتعمق في الدرجات الرئيسية ومعايير القبول لأنابيب وغلافات البترول، مع تسليط الضوء على المواصفات التي حددها معهد البترول الأمريكي (API).

معايير API الرئيسية لأنابيب غلاف البترول

تحدد العديد من معايير API المهمة المواصفات وطرق الاختبار لأنابيب غلاف البترول. تضمن هذه المعايير أن المادة تلبي متطلبات القوة والمتانة والسلامة في بيئات حقول النفط القاسية.

مواصفات API 5B: الخيوط والقياس وفحص الخيوط

تحدد مواصفات API 5B المتطلبات الخاصة بالخيوط والقياس وفحص الأنابيب وخيوط خطوط الأنابيب. تتضمن مواصفات مقاييس الخيوط API وأدوات الخيوط الأخرى، بالإضافة إلى طرق التفتيش لأنواع مختلفة من وصلات الأنابيب، مثل أنابيب الخطوط، والغلاف ذي الخيوط المستديرة، والغلاف ذي الخيوط الداعمة، ووصلات الغلاف المتكاملة.

مواصفات API 5CT: مواصفات الغلاف والأنابيب

تغطي مواصفات API 5CT متطلبات التسليم والمتطلبات الفنية لأنابيب الصلب، بما في ذلك الغلاف والأنابيب وبطانات الغلاف ذات النهاية البسيطة والمفاصل القصيرة. ينطبق على أنواع الخيوط المختلفة في الغلاف، مثل:
الغلاف ذو الخيط الدائري القصير (STC)
الغلاف ذو الخيط الدائري الطويل (LTC)
الغلاف ذو الخيط الداعم (BC)
الغلاف المتكامل (XC)
الأنابيب غير المضطربة (NU)
الأنابيب المضطربة الخارجية (EUE)
الأنابيب ذات الوصلات الصغيرة المتكاملة (IJ)

API RP 5A5: الفحص الميداني للغلاف والأنابيب وأنابيب الحفر ذات النهاية البسيطة الجديدة

يوفر API RP 5A5 توصيات للفحص الميداني للغلاف والأنابيب وأنابيب الحفر الجديدة. ويحدد متطلبات مؤهلات الموظفين وطرق الفحص ومعايرة المعدات والإجراءات القياسية لتقييم العيوب ووضع علامات على الأنابيب التي تم فحصها. ورغم أنه ليس المقصود منه أن يكون أساسًا للقبول أو الرفض، فإن هذا المعيار يضمن أن الأنابيب تلبي الجودة اللازمة للاستخدام في الميدان.

API Spec 5D: مواصفات أنابيب الحفر
يحكم API Spec 5D مواصفات أنابيب الحفر المستخدمة في عمليات الحفر. وهو يوفر إرشادات حول قوة وخصائص مادة أنابيب الحفر، مما يضمن استيفائها للمعايير الصناعية الصارمة.

API Spec 5L / ISO 3183: مواصفات أنابيب الخطوط

يصف API Spec 5L وISO 3183 متطلبات التصنيع لأنابيب الصلب المستخدمة في أنظمة نقل الأنابيب في صناعات البترول والغاز الطبيعي. يقسم المعيار مواصفات الأنابيب إلى مستويين لمواصفات المنتج (PSL 1 وPSL 2)، حيث يقدم PSL 2 متطلبات أكثر صرامة لقوة الأنابيب والاختبار.

الدرجات الشائعة للأنابيب والغلاف

يأتي غلاف البترول الصلب بعدة درجات، كل منها يوفر مستويات متفاوتة من القوة ومقاومة التآكل. تشمل الدرجات الأكثر استخدامًا ما يلي:
J55: واحدة من أكثر الدرجات استخدامًا في صناعة النفط والغاز. توفر قوة معتدلة وتستخدم عادةً لآبار النفط والغاز القياسية التي لا تتعرض لظروف قاسية.
K55: مشابه لـ J55 ولكن بقوة خضوع أعلى قليلاً. غالبًا ما يستخدم في التطبيقات الأقل تطلبًا.
L80: يوفر هذا الصنف قوة أعلى من J55 ومقاوم لبيئات كبريتيد الهيدروجين (H2S). يستخدم عادة للآبار التي تحتوي على غاز حمضي.
N80: هذا سبيكة فولاذية منخفضة الكربون توفر قوة ومقاومة أفضل للتآكل. تُستخدم غالبًا في آبار الغاز الحمضي وفي الظروف التي تكون فيها مقاومة التشقق ضرورية.
P110: تُستخدم هذه الدرجة في بيئات أكثر تحديًا، مع قوة ومقاومة أعلى للتآكل. تُستخدم عادة في الآبار العميقة ذات الضغط العالي.
13Cr: فولاذ سبائك الكروم يوفر مقاومة ممتازة للتآكل، وخاصة في بيئات الغاز الحمضي. غالبًا ما يستخدم للحفر البحري وفي المياه العميقة.
22Cr: فولاذ سبائك الكروم العالي يوفر مقاومة فائقة للتآكل في البيئات شديدة الحموضة. يُستخدم في خزانات النفط والغاز الأكثر عدوانية.
كل درجة من التغليف والأنابيب مناسبة لظروف البئر المحددة، مثل الضغط ودرجة الحرارة ووجود عناصر تآكلية مثل كبريتيد الهيدروجين (H2S) وثاني أكسيد الكربون (CO2).
يتوفر L80 في أشكال مختلفة، مثل L80-1 وL80Cr9 وL80Cr13، والتي توفر خصائص ميكانيكية مختلفة اعتمادًا على التطبيق المقصود.

القبول ومراقبة الجودة

يتم تقييم جودة فولاذ التغليف البترولي من خلال إجراءات اختبار صارمة، والتي تشمل:

المعالجة الحرارية: المعالجة الحرارية المناسبة ضرورية لتعزيز الخصائص الميكانيكية لفولاذ التغليف.

الاختبار غير المدمر (NDT): تُستخدم طرق الاختبار غير المدمر مثل الاختبار بالموجات فوق الصوتية واختبار الجسيمات المغناطيسية للكشف عن العيوب الداخلية والسطحية دون إتلاف الغلاف.

اختبار الضغط الهيدروستاتيكي: تخضع الأنابيب الفولاذية لاختبارات الضغط الهيدروستاتيكي لضمان قدرتها على تحمل ظروف الضغط العالي.

اختبار الخيوط: يتم اختبار الخيوط للتأكد من نعومتها وسلامتها لضمان التوصيلات المناسبة وتجنب التسربات أو الأعطال.

العيوب ومتطلبات جودة السطح

يجب أن تلبي أنابيب الغلاف معايير جودة السطح الصارمة. تشمل العيوب الشائعة التي يجب تجنبها:
التجاعيد
الخطوط الدقيقة
التصفيح
الشقوق
الندوب

يجب إزالة هذه العيوب تمامًا، مع عدم تجاوز عمق الإزالة 12.5% من سمك الجدار الاسمي. أي عيوب خارجية في وصلة الغلاف، مثل التجاعيد أو الخطوط الدقيقة أو الشقوق، غير مقبولة أيضًا. يجب أن يكون سطح خيوط الغلاف والوصلة أملسًا، بدون نتوءات أو شقوق أو عيوب أخرى يمكن أن تؤثر على القوة أو القدرة على الختم.

التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية للأنابيب والأنابيب

يجب أن يتوافق التركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية للصلب المستخدم في التغليف مع أحدث إصدار من API Spec 5CT. للتحليل الكيميائي، يجب تحضير العينات وفقًا لـ ASTM E59 واختبارها وفقًا لـ ASTM E350. تشمل الخصائص الفيزيائية التي تم اختبارها:
قوة الشد
اختبارات الصلابة (وفقًا لـ ASTM E18 أو E10)
اختبارات تشقق التآكل الناتج عن إجهاد الكبريتيد
اختبار التأثير (وفقًا لـ ASTM A370 وASTM E23)

الخلاصة

يجب أن يفي الفولاذ المستخدم في التغليف البترولي بمجموعة من المعايير الصارمة لضمان متانته وموثوقيته في آبار النفط والغاز. من خلال الالتزام بمواصفات API، يضمن المصنعون قدرة أنابيب التغليف على تحمل الظروف الصعبة لحفر الآبار العميقة، مما يوفر حلاً آمنًا وطويل الأمد لاستخراج النفط والغاز. يعد فهم هذه المعايير وطرق الاختبار أمرًا بالغ الأهمية لاختيار الفولاذ المستخدم في التغليف المناسب لكل تطبيق، مما يضمن سلامة وكفاءة عمليات حقول النفط.