ما هو أنبوب التغليف؟ دليل شامل

ما هو غلاف النفط؟

يُعدّ غلاف النفط أنبوبًا أساسيًا يُستخدم في مشاريع حفر النفط والغاز لتعزيز جوف الآبار، وعزل التكوينات، وحماية سلامتها. يُشكّل هذا الغلاف الهيكل الرئيسي لهيكل البئر، ويؤثر بشكل مباشر على سلامة وكفاءة إنتاج الآبار وعمرها الافتراضي.

يستخدم كل بئر عدة طبقات من الغلاف وفقًا لأعماق الحفر المختلفة والظروف الجيولوجية. بعد إنزال الغلاف في البئر، يُستخدم الأسمنت لتدعيمه. بخلاف أنابيب النفط وأنابيب الحفر، لا يُمكن إعادة استخدامه، وهو مادة قابلة للاستهلاك لمرة واحدة. لذلك، يُشكّل استهلاك غلاف النفط أكثر من 70% من إجمالي أنابيب آبار النفط.

الوظائف الرئيسية لتغليف النفط:

1. دعم البئر: منع انهيار البئر والحفاظ على استقرارها؛
2. عزل التكوينات: فصل التكوينات ذات الضغوط أو خصائص السوائل المختلفة (مثل طبقات الماء وطبقات الغاز)؛
٣. قناة السوائل: توفير قنوات إنتاج للنفط والغاز لمنع التلوث؛
٤. الحماية من التآكل: الحد من تآكل الوسائط الحمضية في قاع البئر (كبريت الهيدروجين، ثاني أكسيد الكربون) على سلسلة الأنابيب؛
٥. أساس الإكمال: توفير أساس التثبيت لأدوات الإكمال اللاحقة (مثل آلات التعبئة والتغليف).

أنواع أنابيب التغليف للحفر:

في عملية استخراج النفط، يمكن تقسيم أنابيب التغليف إلى: موصل، وسطحي، ووسيط، وإنتاجي، وذلك حسب الاستخدام.

١. موصل: يُستخدم للدعم الأولي لأجزاء الآبار الضحلة.

٢. غلاف سطحي: حماية الحفر لتجنب التلوث الناتج عن المياه الضحلة وطبقات الغاز الضحلة، ودعم معدات رأس البئر، والحفاظ على وزن طبقات التغليف الأخرى.

٣. غلاف فني: يُستخدم لعزل الدعامات المؤقتة في ظل ظروف جيولوجية معقدة، مثل طبقات الضغط العالي وطبقات الجبس الملحي. افصل ضغط الطبقات المختلفة لضمان دوران سائل الحفر بشكل طبيعي وحماية غلاف الإنتاج. ركّب أجهزة مانعة للانفجار، وأجهزة مانعة للتسرب، وأنابيب عادم في البئر.

4. غلاف الإنتاج: بعد اكتمال الحفر، يبقى في جوف البئر لفترة طويلة كقناة أساسية لإنتاج النفط والغاز، مما يحمي جوف البئر من التآكل الناتج عن سوائل التكوين، ويوفر مساحة لتركيب أدوات قاع البئر. يتطلب التلامس المباشر مع سائل طبقة الإنتاج مقاومة عالية للضغط والتآكل.

نوع ومعيار فولاذ الغلاف:


يُعد غلاف النفط شريان الحياة للحفاظ على تشغيل آبار النفط. نظرًا لاختلاف الظروف الجيولوجية، فإن حالة الإجهاد في قاع البئر معقدة، وتؤثر التأثيرات المشتركة للشد والضغط والانحناء وإجهاد الالتواء على جسم الأنبوب، مما يزيد من متطلبات جودة الغلاف نفسه. بمجرد تلف الغلاف نفسه لسبب ما، قد يؤدي ذلك إلى انخفاض إنتاج البئر بالكامل أو حتى تحويله إلى خردة.

وفقًا لقوة الفولاذ نفسه، يُمكن تقسيم غلاف OCTG إلى درجات مختلفة من الفولاذ، وهي: H40، J55، K55، N80، L80، C90، T95، P110، Q125، V150، إلخ. تتطلب ظروف وأعماق الآبار المختلفة درجات مختلفة من الفولاذ. في البيئات المسببة للتآكل، يجب أن يتمتع الغلاف نفسه بمقاومة للتآكل. في الأماكن ذات الظروف الجيولوجية المعقدة، يجب أن يتمتع الغلاف بأداء مضاد للانهيار. تتوافق درجة فولاذ الغلاف مع المعايير الدولية مثل API 5CT، وبعض المنتجات المستوردة تتوافق مع معايير ASTM. ‌‌

درجات خاصة من الفولاذ:

13Cr/Super 13Cr: مقاوم للتآكل الناتج عن ثاني أكسيد الكربون (يُستخدم في حقول الغاز الحمضية).
فولاذ مزدوج (22Cr/25Cr): مقاوم للتآكل الناتج عن كلوريد الكربون (في أعماق البحار، بيئات عالية الملوحة).
سبائك أساسها النيكل (سبيكة 825): مقاومة لكبريتيد الهيدروجين + ثاني أكسيد الكربون + درجات الحرارة العالية (في ظروف العمل القاسية).

خصائص غلاف النفط:

(1) الخصائص الهيكلية
أنبوب فولاذي بدون لحام (النوع السائد) أو أنبوب ملحوم ERW ذو لحام مستقيم (يُستخدم في بعض الآبار الضحلة).
الوصلة الملولبة: سن لولبي قياسي من API أو نوع سن لولبي خاص، مثل VAM أو FOX.
مجموعة غلاف متعدد الطبقات: قناة ← غلاف سطحي ← غلاف فني ← غلاف إنتاجي

(2) خصائص الأداء

1. قوة عالية: مقاومة ممتازة للشد والبثق والضغط الداخلي، مثل فولاذ N80 وP110.
2. مقاومة التآكل: تحتوي بعض فولاذات السبائك مثل الكروم والموليبدينوم، وهي مقاومة لتآكل كبريتيد الهيدروجين/ثاني أكسيد الكربون (مثل L80-13Cr).
3. الختم: تضمن الخيوط الخاصة سد الغاز عالي الضغط.
4. القدرة على التكيف: يتحمل ظروف العمل القاسية مثل درجات الحرارة العالية (≤350 درجة مئوية) والضغط العالي (100+ ميجا باسكال).

مواصفات غلاف الزيت:

عند إنتاج غلاف الزيت، يتراوح القطر الخارجي عادةً بين 114.3 مم و508 مم.
يُضبط سُمك الجدار وفقًا لمتانة البئر وظروفها، ويتراوح عادةً بين 6.45 مم و16.1 مم.

يُحدد معهد البترول الأمريكي (API) ثلاثة أطوال للتغليف:

R-1: من 4.88 متر إلى 7.62 متر؛
R-2: من 7.62 متر إلى 10.36 متر؛
R-3: من 10.36 متر فأكثر.

(1) طول التغليف غير ثابت، ويتراوح بين 8 و13 مترًا. ومع ذلك، يُمكن توفير تغليف لا يقل طوله عن 6 أمتار، ويجب ألا يتجاوز العدد 20%.
(2) يجب ألا يكون هناك أي طيات أو خطوط شعرية أو انفصال أو شقوق أو طيات أو ندوب على السطحين الداخلي والخارجي للتغليف. يجب إزالة هذه العيوب تمامًا، ويجب ألا يتجاوز عمق الإزالة 12.5% من السُمك الاسمي للجدار.
(3) يجب أن يكون السطح الخارجي للوصلة خاليًا من العيوب، مثل الطي، أو الشعر، أو التقشر، أو الشقوق، أو التدحرج، أو الندب، وما إلى ذلك.
(4) يجب أن يكون سطح خيط الغلاف والوصلة أملسًا، ولا يُسمح بأي نتوءات أو تمزقات أو أي عيوب أخرى قد تؤدي إلى قطع الخيط والتأثير على قوة ومتانة التوصيل.

عملية التصنيع:

غلاف بدون لحامات: بدون لحامات، قدرة تحمل ضغط عالية، تكلفة عالية. مناسب للآبار عالية الضغط والآبار العميقة.
أنبوب ملحوم بدرزة مستقيمة (ERW Casing): كفاءة إنتاج عالية، تكلفة منخفضة، ولكن يجب اختبار اللحامات بدقة. مناسب للآبار الضحلة والآبار منخفضة الضغط.

مجالات استخدام غلاف النفط:

التصنيف حسب نوع البئر:
1. البئر الضحلة (<3000 متر): يمكنك اختيار درجة فولاذ J55/K55، والمواصفات الشائعة هي: 9-5/8 بوصة، 7 بوصة. 2. الآبار متوسطة العمق (3000-5000 متر): يمكن اختيار درجة الفولاذ N80/P110، والمواصفات الشائعة هي: 7 بوصات، 5-1/2 بوصة. ٣. الآبار العميقة/العميقة جدًا (>٥٠٠٠ متر): يمكن اختيار درجة فولاذ Q125/V150، والمواصفات الشائعة هي: ٥-١/٢ بوصة، ٤-١/٢ بوصة.
٤. الآبار الأفقية للغاز الصخري: يمكن اختيار درجة فولاذ P110 + مشبك خاص، والمواصفات الشائعة هي: جدار سميك ٥-١/٢ بوصة.

تطبيقات بيئات خاصة:
حقول الغاز عالي الكبريت: فولاذ مقاوم للكبريت من النوع L80 وC90.
حفر حقول النفط في أعماق البحار: فولاذ مزدوج + طلاء مضاد للتآكل.

بئر حراري أرضي: غلاف مقاوم لدرجات الحرارة العالية من 13Cr.

ما هو أنبوب OCTG؟

OCTG (أنابيب النفط الخاصة) هو مصطلح عام للأنابيب الخاصة المستخدمة في الحفر والإنجاز وإنتاج النفط في صناعة النفط والغاز، وتشمل بشكل رئيسي:

غلاف النفط (الغلاف): تقوية جدار البئر، وعزل التكوين.
الأنابيب (الأنابيب): النفط و قناة إنتاج الغاز.
أنبوب الحفر: ينقل ضغط وعزم الحفر.

الوظائف الأساسية:

1. ضمان السلامة الهيكلية لجوف البئر.
2. منع تسرب سائل التكوين.
3. التكيف مع درجات الحرارة والضغط العاليين والبيئات المسببة للتآكل.

تدابير منع التآكل في غلاف النفط:

1. أولاً، التأكد من مطابقة جودة المياه للمعايير، وإجراء اختبارات صارمة عليها وإدارتها. تنفيذ حقن منفصل لمياه الصرف الصحي والمياه النظيفة، وتعزيز تنظيف خط أنابيب المياه الرئيسي، وضمان مطابقة جودة المياه في المحطة وفي قاع البئر للمعايير، والحد من دخول مصادر التآكل إلى الفراغ الحلقي.

2. بالنسبة لآبار حقن المياه المُشغّلة حديثًا، يُعتمد سائل حماية الفراغ الحلقي بشكل رئيسي للتعقيم، وتشكيل نظام للحقن المنتظم.

3. نظرًا للتأثير المتسارع للتآكل الميكانيكي على تآكل غلاف النفط، يُوصى بإضافة حلقة مطاطية إلى وصلة أنبوب النفط أو جهاز مركزي إلى الجزء ذي الانحراف الشديد في البئر. لتجنب التآكل أثناء عملية التشغيل وحقن الماء. أثناء العملية، يخدش أنبوب النفط الغلاف ويلامس أحد جوانبه الغلاف؛

4. نظرًا للتآكل البكتيري الخطير تحت القشور، وبطء نمو وموت SRB عند درجات الحرارة العالية، يمكن حقن الماء أو بخار الماء بدرجة حرارة 100 درجة مئوية بانتظام في الحلقة لقتل SRB تحت القشور؛

5. قبل السيطرة على التآكل في غلاف بئر حقن الماء بفعالية، لا يُنصح بالترويج لاستخدام الحماية الكاثودية والغلاف المطلي.

الخلاصة:

يُعتبر غلاف النفط "الهيكل" لآبار النفط والغاز. يجب اختيار درجة الفولاذ وحجمه ومادته بدقة وفقًا لعمق البئر والضغط وبيئة التآكل، وما إلى ذلك. من J55 منخفض التكلفة إلى Q125 فائق القوة، تلبي درجات الفولاذ المختلفة احتياجات متنوعة، بينما تتحمل مواد خاصة (مثل 13Cr والفولاذ المزدوج) ظروف العمل القاسية. في المستقبل، ستُستخدم أنظمة عالية الأداء وذكية و... سيصبح الغلاف الصديق للبيئة هو اتجاه التطور التكنولوجي.

Read more: API Tubing and Casing Size Chart