API 5D es una especificación estándar que se utiliza comúnmente en la industria de la perforación petrolera. Cubre los requisitos de fabricación y diseño para tuberías de perforación, roscas de tuberías de perforación y componentes relacionados. A continuación, se presentará la norma API 5D paso a paso desde varios aspectos.
1. Requisitos de selección de materiales para tuberías de perforación
La norma API 5D tiene requisitos de selección de materiales muy estrictos para tuberías de perforación, principalmente para garantizar que las tuberías de perforación puedan funcionar de manera segura y estable en pozos de petróleo y gas. El material de la tubería de perforación debe ser tubería de acero sin costura, y su producción debe cumplir con la norma API SPEC 5CT, y se debe realizar una inspección metalográfica y de composición química. Además, la superficie de la tubería de perforación debe procesarse de una manera determinada. Estos requisitos pueden reducir eficazmente el riesgo de rotura o deformación de la tubería de perforación y también pueden extender la vida útil de la tubería de perforación.
2. Especificaciones de las roscas de los tubos de perforación
La parte roscada del tubo de perforación es la parte más propensa al desgaste y a los daños. Por lo tanto, la norma API5D también es muy estricta con las especificaciones de las roscas de los tubos de perforación. La rosca debe ser de alta precisión y la exactitud debe alcanzar las 10~-4 pulgadas. Además, la rosca debe cortarse con un cuchillo de un solo filo y un corte de una sola pasada para garantizar la redondez y la simetría de la rosca.
3. Requisitos de rendimiento mecánico del tubo de perforación
Para garantizar que el
tubo de perforación pueda funcionar normalmente en entornos de alta carga y alta resistencia, la norma API5D también estipula los requisitos de rendimiento mecánico del tubo de perforación. Se requiere que el tubo de perforación cumpla con ciertos requisitos de resistencia y tenacidad en diferentes materiales y tamaños. Al mismo tiempo, también se requieren ciertas pruebas de impacto y pruebas de tracción para garantizar que el tubo de perforación pueda soportar la carga esperada en aplicaciones reales.
4. Requisitos de tamaño y marcado del tubo de perforación
El tamaño y el marcado de los tubos de perforación también son el foco de la norma API5D. Las especificaciones de diámetro, longitud y rosca de la tubería de perforación deben ser precisas al milímetro. Además, las marcas especificadas deben estar impresas en la superficie de la broca, incluyendo información como el fabricante, el modelo de tubería de perforación y el lote. Esto puede facilitar el registro y la gestión de la información, y también favorece el manejo oportuno de los problemas de seguridad de la tubería de perforación. Por lo tanto, la implementación de la norma API 5D tiene una importancia práctica importante.
5. Al solicitar tuberías de perforación fabricadas según la especificación sD de API, el comprador deberá especificar los siguientes requisitos en el pedido:
Especificación
Cantidad
Especificación (diámetro exterior) de recalcado interno, recalcado externo o recalcado interno y externo (para soldadura)
Peso por pie o espesor de pared
Grado de acero
Rango de longitud
Sin costura
Fecha de entrega e instrucciones de envío
Inspección del comprador
El comprador también puede especificar los siguientes requisitos en el pedido a su elección:Tratamiento térmico de la varilla de cobalto
Análisis de fusión y análisis adicional
Recubrimiento de tubos
Marcado en unidades métricas
Tolerancia de espesor de pared inferior al 12,5 % (solo para productos del Grupo 3)
API requiere que la relación entre la resistencia a la torsión de la unión de la tubería de perforación y la resistencia a la torsión del cuerpo de la tubería no pueda ser inferior a 0,8. El grado de acero de la unión es 120KSi, por lo que los tamaños de unión de las tuberías de perforación de diferentes grados y tamaños de acero son diferentes.
6. Control de calidad e inspección de la tubería de perforación
6.1. Control de calidad
(1) La API no establece normas claras sobre la composición química del acero de la tubería de perforación, sino que solo estipula que el contenido de azufre (S) y fósforo (P) no puede ser mayor que 0,030%. Otros elementos son determinados por la acería. El nivel de fabricación de acero, el control del proceso y la proporción de elementos afectan directamente la pureza y templabilidad del acero y, en última instancia, afectan el rendimiento integral de la tubería de perforación.
(2) El proceso, el equipo y el nivel de control de calidad del laminado de tubos, el engrosamiento de los extremos de los tubos y el mecanizado de juntas (principalmente el procesamiento de roscas) determinan las dimensiones geométricas de la tubería de perforación.
(3) El control de calentamiento durante el laminado de tubos y el engrosamiento de los extremos de los tubos, el tratamiento térmico general del cuerpo del tubo, el tratamiento térmico de la junta y el tratamiento térmico de la soldadura afectan directamente las propiedades mecánicas integrales de la tubería de perforación terminada, como la tenacidad al impacto, la distribución de la dureza y la resistencia a la fatiga.
(4) El nivel de control de la formación de la zona de transición en el extremo engrosado de la tubería es el factor principal que afecta la perforación por fatiga del cuerpo de la tubería de perforación
6.2 Con base en las características del producto, la empresa ha formulado el siguiente sistema:
(1) Las materias primas adquiridas se muestrean en proporción, incluyendo dimensiones de apariencia, detección de fallas, elementos químicos, propiedades mecánicas, estructura metalográfica e indicadores de desempeño especiales.
(2) Se implementa un sistema de inspección de patrullaje para los puestos, y se muestrea el 5% de las muestras. Si se encuentran elementos no calificados, se corregirán de inmediato.
(3) Se realizan pruebas destructivas estrictas en juntas y áreas de soldadura con la frecuencia requerida por las normas, y los datos de las pruebas se cuentan y analizan regularmente para evaluar la estabilidad de la calidad del producto.
(4) Los equipos de prueba y los instrumentos de medición se calibran periódicamente.
7. Introducción al control de calidad del proceso clave de la tubería de perforación API5D:
(1) Tratamiento térmico de la junta de la tubería de perforación: se lleva a cabo en un horno de solera de rodillos protegido con atmósfera controlada. El sistema de tratamiento térmico se formula de acuerdo con el tamaño de la pieza de trabajo, y la temperatura del horno, el tiempo de estancamiento del horno, el tiempo de temple y revenido se controlan automáticamente para garantizar un rendimiento uniforme del lote de la pieza de trabajo, sin descarburación y con una pequeña deformación.
(2) La máquina de dureza Brinell automática verifica la dureza al 100% y la computadora la determina automáticamente para evitar errores humanos.
(3) Procesamiento de la rosca de la junta: se utiliza la máquina herramienta CNC especial para juntas de tuberías de perforación producida por Hitachi Seiki. El procesamiento de doble portaherramientas tiene una alta eficiencia de producción. La cuchilla de formación japonesa Toshiba se utiliza para garantizar la estabilidad del parámetro único de la rosca.
(4) Engarzado por fricción: máquina de engarzado por fricción de tipo empuje continuo, parámetros de engarzado con memoria automática y parámetros del proceso de engarzado que se han optimizado muchas veces para garantizar la calidad de la fusión de la soldadura.
(5) Tratamiento térmico de la zona de soldadura: Se utiliza un calentamiento de bobina de frecuencia media y la tecnología de estrechamiento del tratamiento térmico de la zona de soldadura original de NKK se utiliza para reducir el ancho afectado por el calor, lo que garantiza la calidad de cada soldadura.
(6) Pruebas no destructivas del área de soldadura: Se llevan a cabo pruebas ultrasónicas y de partículas 100 % magnéticas. El detector de fallas ultrasónico completamente automático tiene funciones de alarma y juicio automático para garantizar que no se pasen por alto defectos excesivos.
En general, la norma API5D proporciona especificaciones y requisitos muy detallados para la fabricación y el diseño de tuberías de perforación, lo que garantiza la seguridad y la estabilidad de las tuberías de perforación en pozos de petróleo y gas desde múltiples aspectos. El uso de tuberías de perforación no se limita a la industria de la perforación petrolera, sino que también se usa ampliamente en la construcción, el transporte y otros campos.
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