オイルおよびガスのケーシングおよびチューブ

石油およびガスのケーシングおよびチューブ: API 油井管規格の包括的な技術ガイド

簡単な要約:このガイドでは、石油とガスのケーシングとチューブ - について、あらゆる油井の構造的および運用上のバックボーンを形成する 2 つのコアの油井管タイプについて知っておくべきことをすべて説明します。ケーシングとチューブとは何か、それらの違い、4 つのケーシングストリングタイプ、API 鋼グレード (J55、P110 など)、ねじ接続 (STC、LTC、BTC、プレミアム)、およびすべての油井に両方が必要な理由について説明します。すべての技術データは最新の API 標準を参照しています。

オイルおよびガスのケーシングおよびチューブとは何ですか?

TL;DR:ケーシングとチューブは、油井管傘下の鋼管の 2 つの異なるカテゴリです。ケーシングは、坑井にセメントで固定された恒久的な構造ライニングです。チューブは、石油とガスを地表に運ぶケーシング内の取り外し可能なパイプです。

ケーシングとチューブは、ダウンホールの石油およびガスの操業用に製造される鋼管の 2 つの異なるカテゴリです。どちらも OCTG (Oil Country Tubular Goods) 仕様に該当し、同様の材料グレーディング システムを共有していますが、設置方法、機能目的、耐用年数が異なり、安全かつ効率的な坑井生産を確保するために連携して機能します。

石油およびガス業界に慣れていない場合は、これを考えるのが最も簡単です。ケーシングはトンネルの壁であり、チューブは製品を運ぶトンネル内のパイプです。パイプを交換することはできますが、井戸全体を再構築しない限り壁を交換することはできません。

オイル＆ガスケーシングとは何ですか?

TL;DR:ケーシングは、坑井内に永久的にセメントで固定された大口径の鋼管です。{0}それはボーリング孔の壁を強化し、地層を隔離し、圧力を封じ込め、生産寿命全体にわたって坑井内に留まります。

ケーシングは、掘削された坑井に同心円状に差し込まれ、徐々に直径が小さくなり、セメントで所定の位置に永久的に固定された大径の鋼管です。-これは、坑井の永続的な構造ライニングとして機能し、坑井の壁を強化し、さまざまな地層を隔離し、坑井の圧力を抑え、地層の崩壊を防ぎます。ケーシングは一度セメントで固定されると、その生産期間全体にわたって坑井内に残り、通常の操作では回収できません。

セメント結合プロセスは非常に重要です。セメントはケーシングと坑井壁の間の環状空間にポンプで注入され、そこでセメントが固まって耐久性のある障壁を形成します。このセメント シースは、帯状の隔離 (地層間の流体の移動の防止)、ケーシング ストリングの構造的支持、および鋼管の腐食防止を提供します。不十分なセメント結合は、坑井の完全性が損なわれる主な原因の 1 つです。

オイル＆ガスチューブとは何ですか?

TL;DR:チューブは直径が小さく、製品ケーシング内に吊り下げられた取り外し可能なパイプです。{0}これは、生成された石油とガスが地表に流れる専用の導管であり、作業中に引き抜いて交換することができます。

チューブは、製品ケーシングの内側に取​​り付けられる、より小さい直径の取り外し可能なパイプ ストリングです。-これは、原油、天然ガス、生成水が炭化水素貯留層から地表処理施設に流れる専用の導管として機能します。ケーシングとは異なり、チューブは所定の位置にセメントで固定されていません。生産上の問題を解決したり、ダウンホールツールをアップグレードしたり、完了スキームを調整したりするために、改修作業中に抜き取り、検査、交換、または再構成することができます。

チューブと連携する重要なコンポーネントは、チューブとケーシングの間の環状部に設置されるダウンホール シーリング デバイスであるプロダクション パッカー - です。パッカーは、生成された流体がチューブのケーシング環状部に入るのを防ぎ、ケーシングを腐食暴露から保護し、坑井制御のための環状圧力監視を可能にします。

ケーシングとチューブの主な違い

TL;DR:ケーシングは大きく、永久的でセメント固定されています。チューブは小さく、取り外し可能でセメント固定されていません。ケーシングは構造的な負荷に耐えます。チューブは生産フローを処理します。

以下の表は、油田ケーシングとチューブの主な技術的および運用上の違いをまとめたもので、エンジニアリングおよび調達のシナリオで最も頻繁に参照される違いです。

ケーシングストリングの種類（設置深さと機能別）

TL;DR:ケーシングは、表面から全体の深さまで、導体、表面、中間、および製品ケーシングの 4 つの入れ子になったストリングに取り付けられます。それぞれに特定のエンジニアリング目的があります。

ケーシングは、掘削が深くなるにつれて直径が小さくなる入れ子状のストリングとして順次取り付けられます。各弦は、特定のエンジニアリング目的を達成するために、計画された深さでセメント固定されます。表面から坑井全体の深さまで、標準ケーシング プログラムには 4 つの主要なタイプが含まれます。

1. 導体ケーシング

TL;DR:最初で最大のストリングは、坑口をサポートし、掘削装置をガイドするために浅い深さに設定されています。

浅い深さ（通常 30～150 m）に設置される最初で最大の直径のストリングとして、導体ケーシングは坑口構造をサポートし、地表付近の土壌や未固結地層の崩壊を防ぎ、掘削装置をボーリング孔内にガイドします。-多くの場合、事前に開けられた穴に打ち込まれたり、セメントで固定されたりします。-

2. 表面のケーシング

TL;DR:淡水帯水層を保護し、噴出防止装置 (BOP) 機器の取り付けベースを提供します。

導体ケーシングの下を走行し、浅い地層 (通常 300 ～ 1,500 m) を横切ってセメントで固定します。その中心的な責任には、淡水帯水層を掘削液の汚染から保護すること、噴出防止装置 (BOP) 機器の安全な取り付けベースを提供すること、浅いガス地帯を封鎖することが含まれます。規制当局は通常、表面ケーシングが最も深い淡水保護ゾーンよりも下に延在することを要求します。

3. 中間（技術的）ケーシング

TL;DR:問題のあるゾーン-、高圧地層、不安定な頁岩、失われた循環ゾーン--を隔離し、安全な深部掘削を可能にします。

必要に応じて設置され、高圧地層、不安定な頁岩間隔、失われた循環ゾーンなど、問題のあるゾーンを隔離します。{{1}{2}異常な地層圧力を抑制し、坑井の安定性を維持することで、安全な深掘削を可能にします。すべての井戸に中間ケーシングが必要なわけではありません。その使用は地質学的複雑さに依存します。

4. 生産ケーシング（リザーバーケーシング）

TL;DR:最も内側の最後のケーシングストリングは、炭化水素リザーバー全体に設置されます。その設定深さは本質的に井戸の合計深さです。

最も内側の最後のケーシング ストリングは、炭化水素含有リザーバー全体に渡って設定されます。{0}}坑口からターゲット地層の下まで延びており、長期間の圧力封じ込めを実現し、生産チューブとすべてのダウンホール完成ツールのハウジングとして機能します。-その設定深さは本質的に井戸の合計深さです。生産ケーシングは通常、坑井内で最高グレードのストリングであり、坑井の生産期間全体にわたって貯留層の圧力と温度に耐えられるように選択されます。-

業界標準、鋼材グレードおよび接続タイプ

TL;DR:認定されたすべてのケーシングとチューブは、API Spec 5CT (材料) および API Spec 5B (ねじ切り) に従って製造されています。鋼の等級は降伏強さによって H40 から V150 まであります。スレッド タイプには、STC、LTC、BTC、およびプレミアム接続が含まれます。

認定されたすべての石油およびガスのケーシングおよびチューブは、世界的に統一された API 規格に準拠して製造、検査、テストされており、国際的な油田操業全体で互換性、安全性、および一貫したパフォーマンスを保証します。

管理する API および ISO 規格

• API 仕様 5CT (第 11 版、2024):材料要件、機械的特性、寸法公差、熱処理規則、試験手順など、油井およびガス井用のシームレスおよび溶接ケーシングおよびチューブを対象とする基本的な世界標準です。国際的に同等のものは ISO 11960:2014 です。
• API 仕様 5B (第 16 版、2023):ケーシング、チューブ、ライン パイプのねじのねじ切り、ゲージ測定、ねじ検査を管理する規格で、ねじ接続の互換性と漏れ防止性能を保証します。{0}
• ISO 13680:2020:油井およびガス井用の耐食性合金（{0}}シームレスおよび溶接鋼管製品をカバーし、サワー サービスおよび高腐食用途向けの API 仕様 5CT を補足します。-）。
• API TR 5C3 (2018、2015 年補遺あり):坑井の設計で使用される崩壊、破裂、軸方向荷重の計算式を含む、ケーシング、チューブ、ラインパイプの性能特性に関する技術レポート。

一般的な API 鋼グレード

鋼のグレードは最小降伏強さ（ksi）によって分類され、より深く高圧の井戸にはより高いグレードが選択されます。{0}} API 仕様 5CT で定義されている標準グレードには次のものがあります。

13Cr マルテンサイト ステンレス鋼や超二相ステンレス鋼などの耐食性合金（CRA）グレードは、炭素鋼グレードが急速に劣化する可能性がある酸性用途や高腐食のダウンホール環境向けに指定されています。-

カスタマイズされた油井管ソリューションのための坑井パラメータを送信します

標準ねじ接続タイプ

プレミアム接続 (TenarisHydril、VAM、Hunting SEAL など) は、高圧高温 (HPHT) 井戸や、標準の API スレッドが漏れ防止性能を保証できない厳しい使用条件向けに設計された独自の気密スレッドです。{{2}

油井にケーシングとチューブの両方が必要な理由

TL;DR:ケーシングを通して直接生産すると、永続的な井戸構造が破壊されてしまいます。ケーシング-チューブ システムにより構造サポートが生産フローから分離され、コスト効率の高いメンテナンスと運用の柔軟性が可能になります。-

ケーシングを通じて炭化水素を直接生成すると、永久的な構造ストリングとそのセメント シースが浸食性、腐食性の生成流体や周期的な圧力変動にさらされることになり、長期にわたる坑井の完全性が不可逆的に低下します。{0}}結合されたケーシング-チューブ システムは機能の分離を実現し、次のような主な利点をもたらします。

• 構造的保護:ケーシングは地力学的荷重に耐え、直接の生産流の侵食から隔離されて坑井の安定性を維持します。
• -費用対効果の高いメンテナンス:チューブは流体の直接暴露を吸収し、永久坑井構造を損傷することなく、改修中に低コストで交換できます。
• 運用上の柔軟性:坑井の完全性を損なうことなく、坑井の検層、人工リフトの設置、または完成の最適化のためにチューブを引き出すことができます。
• 環状圧力管理:チューブとケーシングの間の環状部は通常、生産用パッカーで密閉されており、圧力監視と坑井制御操作が可能になります。

関連油井管コンポーネント: ドリルパイプ、カップリングおよびアクセサリ

TL;DR:油井管はケーシングやチューブだけでなく幅広いものであり、-それにはドリル パイプ、カップリング、パップ ジョイント、坑口付属品も含まれており、これらはすべて API 標準によって管理されています。

ケーシングとチューブは油井管製品で最も頻繁に議論されますが、石油国鋼管製品の完全なカテゴリには他にもいくつかの重要なコンポーネントが含まれています。

• ドリルパイプ:-厚肉のシームレスパイプで、穴あけトルクと循環流体を回転テーブルからドリルビットに伝達します。ドリルパイプは API 仕様 5DP に従って製造されており、井戸の出入りを繰り返すように設計されています -。ケーシングとは異なり、恒久的に取り付けられるものではありません。
• カップリング:ケーシングまたはチューブの個々の接合部を接続する短いねじ付きスリーブ。カップリングはパイプ本体と同じ鋼グレードで製造され、API 仕様 5B に従ってねじ切りされています。
• 子犬の関節:正確な着水深さに達するようにストリング全体の長さを調整するために使用される、-標準ではない-長さの短いパイプ ジョイント。通常、2 フィート、4 フィート、6 フィート、8 フィートの長さが用意されています。
• 坑口設備:ケーシングストリングをサーフェスフローラインおよび BOP に接続するサーフェスアセンブリ。油井管自体は油井管ではありませんが、坑口はケーシング配管システムに不可欠であり、API 仕様 6A で指定されています。{1}

これらの関連コンポーネントを理解することは、掘削エンジニアや調達専門家が坑井用の完全な管状製品パッケージを計画し、すべてのアイテムのグレード、ねじタイプ、寸法公差が互換性があることを確認するのに役立ちます。

ケーシングとチューブの主な用途

TL;DR:ケーシングとチューブは、従来型および非従来型の石油/ガス、地熱、地下ガス貯蔵、注入/処分井、改修作業で使用されます。

• 従来の陸上および海上の石油およびガスの掘削および生産- は主要な用途であり、世界の油井管需要の大部分を占めています。
• 型破りな資源開発- シェールガス、タイトオイル、炭層メタン (CBM)。これらの坑井では、多くの場合、多段階の水圧破砕圧力と水平横荷重に耐えるために、より高品質のケーシング (P110+) が必要です。-
• 地熱井の建設と運営- のケーシングとチューブは、高温流体（多くの場合 200 度以上）、腐食性塩水、熱サイクル ストレスに耐える必要があります。-通常は、特殊な高温セメント システムと熱安定性の高いプレミアム接続が使用されます。-
• 地下ガス貯蔵（UGS）井戸施設- 個の枯渇した貯留層または塩の洞窟を季節性天然ガス貯蔵用に改造するには、周期的注入-の引抜き圧力負荷用に設計されたケーシング ストリングが必要です。
• 注水井と随伴水処分井- ケーシングは、注入された流体による腐食に耐え、地下水を保護するために長期的な帯状の隔離を提供する必要があります。-
• 復旧作業と坑井介入作業- チューブが引き抜かれて再実行され、ケーシングの完全性が評価され、製造上の問題に対処したり完成設計をアップグレードしたりするために追加のストリングが取り付けられる場合があります。-

油井管の試験・検査

工場直接価格と完全な検査書類を入手してください。{0}

ケーシングとチューブの梱包と発送

よくある質問

Q: チューブはケーシングと同じですか?
A: いいえ。ケーシングは、地層を安定させ、圧力を保持する坑井の永久的なセメント構造のライニングです。チューブは、ケーシング内に取り付けられた取り外し可能な小さなパイプで、生成された石油とガスを地表まで運びます。直径、取り付け方法、コアの機能が異なります。

Q: オイルケーシングとチューブはどのような規格に基づいて製造されていますか?
A: 世界の油田のケーシングとチューブの大部分は、材料と機械の要件については API Spec 5CT、ねじ接続の寸法と検査基準については API Spec 5B に準拠しています。国際的には、ISO 11960:2014 がケーシングとチューブの仕様に関する同等の規格です。

Q: チューブはケーシングなしで使用できますか?
A: いいえ。チューブは安定したボアホール構造を提供するためにセメンテッドケーシングに依存しています。ケーシングがなければ、開いた穴は崩壊し、地層を隔離したり、安全な生産のためにダウンホールの圧力を抑えたりする信頼できる方法がありません。

Q: 最も一般的に使用されるケーシング鋼グレードは何ですか?
A: J55 と K55 は、浅から中深さの井戸および表面ケーシング ストリングに広く使用されています。- N80 と P110 は、より深く高圧の生産ケーシング ストリングの標準グレードです。-過酷な使用環境向けに、C90、T95、および 13Cr CRA グレードが指定されています。

Q: チューブの直径がケーシングより小さいのはなぜですか?
A: チューブは、環状スペース、ダウンホールパッカー、およびその他の完成ツールに対して十分なクリアランスを持って製造ケーシング内に適合する必要があります。入れ子の同心円状の設計により、段階的な坑井の建設と、構造サポートと生産フローの間の明確な機能分離も可能になります。

Q: 油井ケーシングの耐用年数はどれくらいですか?
A: 適切に設計され、セメントで固定され、メンテナンスされたケーシングは、井戸の全生産寿命に匹敵する 20 ～ 40 年間、またはそれ以上機能し続けることができます。チューブの耐用年数は短く (通常 5 ～ 15 年)、計画された改修作業中に定期的に交換されます。

Q: 油井管にはケーシングとチューブのみが含まれますか?
A: いいえ。Oil Country Tubular Goods (OCTG) は、石油やガスの探査、掘削、生産に使用されるドリルパイプ、ケーシング、チューブ、カップリング、パップジョイント、および関連アクセサリーを含むより広いカテゴリーです。ドリルパイプはトルクと掘削液をビットに伝達し、ケーシングとチューブは構造的および生産的機能を果たします。

Q: 油ガス業界における OCTG は何の略ですか?
A: OCTG は、Oil Country Tubular Goods の略です。これは、石油およびガス井の掘削および生産に使用されるすべての鋼管製品の総称であり、ケーシング、チューブ、ドリルパイプ、カップリング、パップジョイントなど、すべて API 規格に従って製造されています。

Q: STC、LTC、BTC スレッド接続の違いは何ですか?
A: STC (ショート スレッド カップリング) は、浅くて低圧の井戸に短い丸ネジを使用します。- LTC (ロング スレッド カップリング) は、ねじの長さを延長して耐荷重性とシール性を向上させます。- BTC (バットレス スレッド カップリング) は、高い引張強度を実現するバットレス スレッド プロファイルを使用しており、中深井から深井戸で広く使用されています。プレミアム接続は、HPHT や厳しい使用条件に対応した独自の気密設計です。-

Q: ケーシングとチューブの直径の違いは何ですか?
A: ケーシングの外径は 4.5 インチ～36 インチ (114.3 mm ～ 914.4 mm) の範囲ですが、チューブの外径は 1.05 インチ～4.5 インチ (26.67 mm ～ 114.3 mm) の範囲です。サイズの違いにより、パッカーや完成ツール用のスペースを確保してチューブを製造ケーシング内に入れ子にすることができます。

Q: ケーシング設置時のセメント固定の目的は何ですか?
A: セメンティングはケーシングと坑井壁の間の環状空間を埋めます。これは、地層間の帯状の隔離、ケーシングストリングの構造的支持、鋼管の腐食防止を提供し、地層の圧力を遮断します。セメントの品質は長期的な坑井の健全性を直接決定します。-

Q: CRA グレードとは何ですか?いつ使用されますか?
A: 13Cr マルテンサイト ステンレス鋼や超二相ステンレス鋼などの耐食性合金 (CRA) グレードは、H₂S 含有量が高い井戸 (サワー サービス)、CO₂ 腐食、または塩化物-が豊富な環境向けに指定されています。 API 仕様 5CT はサワー サービス グレード C90 および T95 を定義しています。一方、スーパー -CRA グレードは CRA 管状製品の ISO 13680:2020 に従います。

Q: 一般的な井戸には何種類のケーシングストリングがありますか?
A: 標準ケーシング プログラムには、地表から全深度まで順番に設置される 4 つの主なタイプが含まれます。導体ケーシング (最も浅く、最大の直径)、地表ケーシング (淡水帯水層を保護)、中間または技術ケーシング (問題のあるゾーンを隔離)、および生産ケーシング (最も内側、炭化水素貯留層を横切って設置) です。すべてのウェルで 4 つの文字列すべてが必要なわけではありません。

Q: プロダクション パッカーとは何ですか?また、なぜ重要ですか?
A: プロダクションパッカーは、チューブとプロダクションケーシングの間の環状空間に設置されるダウンホールシーリングデバイスです。チューブ-ケーシングの環状部を隔離して、生成された流体が環状部に入るのを防ぎ、ウェル制御のための環状圧力監視を可能にし、腐食性の生成流体に直接さらされることからケーシングを保護します。

Q: ケーシングやチューブは地熱井で使用されていますか?
A: はい。ケーシングとチューブは地熱井の建設に不可欠であり、高温流体（多くの場合 200 度以上）、腐食性塩水、熱サイクル ストレスに耐える必要があります。-地熱井は通常、特殊な高温セメント システムと熱安定性の高いプレミアム接続を備えた API- グレードのケーシングを使用します。-

参考文献と信頼できる情報源

• API 仕様 5CT、第 11 版 (2024)。ケーシングとチューブ。アメリカ石油協会。 api.org/標準
• API 仕様 5B、第 16 版 (2023)。ケーシング、チューブ、ラインパイプのねじのねじ切り、ゲージ測定、ねじ検査。アメリカ石油協会。
• API仕様5DP。ドリルパイプの仕様です。アメリカ石油協会。
• API 仕様 6A、第 21 版。坑口およびクリスマスツリー装置の仕様。アメリカ石油協会。
• API TR 5C3 (2018、2015 年補遺付き)。ケーシング、チューブ、およびケーシングやチューブとして使用されるラインパイプに関する方程式と計算に関する技術レポート。アメリカ石油協会。
• ISO 11960:2014。石油および天然ガス産業 - 井戸のケーシングまたはチューブとして使用される鋼管。国際標準化機構。
• ISO 13680:2020。石油および天然ガス産業 - ケーシング、チューブ、継手ストックとして使用される耐食性合金シームレス チューブ。-国際標準化機構。
• 石油技術者協会 (SPE)。井戸の建設と完成設計。SPE教科書シリーズ。スペ.org

人気ラベル: 石油およびガスのケーシングおよびチューブ、中国の石油およびガスのケーシングおよびチューブのメーカー、サプライヤー、工場