Tubing 2⅞″ L80: Massa, Acoplamento e o Drift que Trava suas Ferramentas

Uma coluna de tubing 2⅞″ L80 tem 73,02 mm (2,875 in.) de diâmetro externo em seis massas API 5CT de 6,4 a 11,5 lb/ft, e a que a maioria dos poços roda é a mais leve — 6,4 lb/ft sem recalque (6,5 lb/ft com recalque externo), 5,51 mm de parede, 62,00 mm (2,441 in.) de diâmetro interno e drift padrão de 59,62 mm (2,347 in.). O tamanho é fixado pela completação e o grau é fixado pelo serviço. Sobram duas decisões, e nenhuma folha de dados toma qualquer uma delas: qual acoplamento o anular vai aceitar — 88,90 mm sem recalque, 93,17 mm com recalque externo regular ou 87,88 mm com recalque externo de folga especial — e se a coluna vai realmente passar no ensaio de drift, que a API 5CT torna um ensaio mais severo em tubing do que em revestimento. A escada completa de tamanhos para todos os ODs de tubing está no guia de tamanhos e seleção de tubing API 5CT →; esta página trata apenas da combinação 2⅞″ L80 e das duas decisões que ela impõe.

A ZC Steel Pipe fornece tubing API 5CT de 1,050″ a 4½″ e revestimento de 4½″ a 20″, sem costura e soldado por resistência elétrica, para a África Ocidental e do Norte, o Oriente Médio, a América do Sul e o Sudeste Asiático.

Um embarque paletizado de acoplamentos ZC etiquetado em inglês com número de PO, descrição, tamanho e porto de descarga — acoplamentos embarcam como sua própria linha de item, e é por isso que precisam de sua própria especificação.

Visão Geral: a Decisão 2⅞″ L80

As massas e a espessura de parede abaixo são da Tabela C.2 da API 5CT 11.ª Edição. O diâmetro interno e a massa de extremidade lisa vêm da Tabela C.19, que é a tabela que carrega essas duas colunas — a Tabela C.2 não tem nenhuma das duas. O drift é calculado a partir da Tabela C.23 como ID − 2,38 mm. A última coluna é a coluna de acabamento de extremidade por grau da Tabela C.2 lida em L80: P = extremidade lisa, N = rosqueado e acoplado sem recalque, U = rosqueado e acoplado com recalque externo.

Duas colunas fazem o trabalho. O drift, não o ID, é o que uma ferramenta tem de passar, e a diferença entre os dois é um valor fixo de 2,38 mm em todas as massas aqui — uma junta de 6,4 lb/ft que calibra 2,441 in. ainda só garante 2,347 in. de diâmetro livre. E a massa de extremidade lisa não é a massa pedida: 9,17 kg/m contra uma designação NU de 9,52 kg/m, porque a designação inclui rosca e acoplamento. O grau não define nada disso — L80, N80Q e P110 a 6,4 lb/ft são dimensionalmente idênticos — e é por isso que o grau tem de ser lido separadamente, contra as capacidades de pressão.

A última coluna é a que pega as pessoas, e a razão é uma armadilha real no arranjo da Tabela C.2. As colunas de massa da tabela têm os títulos "Non-upset T&C" e "Ext. Upset T&C", de modo que uma massa nominal sem recalque está impressa a 9,35, 10,5 e 11,5 lb/ft — 15,63 kg/m e 17,11 kg/m estão ali na página. Mas as colunas de massa só dizem quanto uma massa seria; a coluna de acabamento de extremidade por grau é a que diz quais acabamentos são efetivamente oferecidos, e em L80 ela lê PU a 9,35 e P a 10,5 e 11,5. Nenhuma dessas três massas pode ser pedida como junta rosqueada e acoplada sem recalque neste grau.

Capacidades calculadas — 2⅞″ 6,5 lb/ft L80, tubo novo, API 5C3. D = 73,02 mm, t = 5,51 mm, logo D/t = 13,25 e Y_p = 552 MPa (80 ksi). Escoamento interno: P = 0,875 × 2 × Y_p × t / D = 0,875 × 2 × 80.000 × 5,51 / 73,02 = 10.564 psi bruto, que a API 5C3 arredonda para os 10 psi mais próximos: 10.560 psi (72,8 MPa). O fator 0,875 aplica a tolerância negativa de parede de 12,5 % da API 5CT. Colapso: com D/t = 13,25 esta junta cai no regime de colapso por resistência ao escoamento, não no regime plástico, de modo que P = 2 Y_p (D/t − 1)/(D/t)² = 11.162 psi bruto, 11.160 psi (77,0 MPa) para os 10 psi mais próximos; usar aqui a fórmula plástica seria aplicá-la fora da sua faixa. Escoamento do corpo do tubo: Y_p × π/4 × (D² − d²) = 80.000 × π/4 × (2,875² − 2,441²) = 144.962 lbf bruto, que a API 5C3 arredonda para os 1.000 lbf mais próximos: 145.000 lbf (645 kN). Reproduza esses valores para qualquer massa com a calculadora de pressão de Barlow → e o modelo de colapso → de quatro regimes.

A Decisão do Acoplamento: NU, EU Regular ou EU de Folga Especial

O que muda em 2⅞

O diâmetro interno é o mesmo nos três casos — 62,00 mm de ID e 59,62 mm de drift em uma junta de 6,4/6,5 lb/ft — de modo que a escolha do acoplamento não compra nada dentro da coluna e custa apenas do lado de fora dela. Observe a linha de tolerância: o diâmetro de folga especial carrega uma faixa estreita de ±0,38 mm em vez do ±1 % que se aplica aos acoplamentos regulares, porque todo o sentido desse acoplamento é um diâmetro do qual alguém depende no fundo do poço. A 93,17 mm, ±1 % é ±0,93 mm, e essa faixa tem de entrar na soma das folgas.

A verificação do anular é contra o drift do revestimento, não contra o ID do revestimento

A folga do acoplamento é calculada contra o drift do revestimento, porque o drift é o que a coluna de revestimento garante passar em todo o seu comprimento; o ID é um número nominal em que nenhuma ferramenta tem direito de confiar. Os dois diferem em 3,18 mm em todos os tamanhos de revestimento de 4½″ a 8⅝″, o que dá 1,59 mm por lado — pequeno em termos absolutos e grande em relação às folgas que importam aqui. Os valores de drift de revestimento abaixo vêm das tabelas de tamanhos e pesos de revestimento API 5CT →.

Dentro de revestimento de 7″ a pergunta não se coloca: um acoplamento EU regular deixa 31,5 mm por lado e a decisão é tomada só por resistência e custo. Dentro de 5½″ é confortável mas já não é de graça — e note que rodar a mesma conta contra o ID de 121,36 mm do 5½″ 20 lb/ft devolve 14,1 mm em vez de 12,5 mm, superestimando a folga em 1,59 mm. Dentro de 4½″ a aritmética decide o pedido: a 13,5 lb/ft um acoplamento EU regular tem 1,61 mm por lado nominais, e aplicar a tolerância de +1 % ao acoplamento (94,10 mm) reduz isso para 1,14 mm; a 15,1 lb/ft a folga nominal é de 0,42 mm por lado enquanto a tolerância do acoplamento sozinha é de ±0,93 mm diametrais, o que equivale a dizer que a folga está dentro da faixa de fabricação e não pode ser considerada confiável. Verifique o número contra o seu próprio mínimo para as condições de descida — tolerância a detritos, ovalização do revestimento, linhas de controle no anular — e não contra uma regra genérica.

O que a folga especial custa

Duas coisas, ambas na Tabela C.30. A face de apoio estreita: o diâmetro máximo de face de apoio com chanfro especial cai de 85,88 mm para 83,24 mm, de modo que o ombro que reage ao torque de aperto e a qualquer carga de compressão é menor. E a massa do acoplamento cai de 2,40 kg para 1,55 kg, que é o metal que saiu. A classe de acoplamento é uma escolha do comprador por direito próprio, não uma consequência do acabamento de extremidade: a Tabela 4 da API 5CT — Informações fornecidas pelo comprador (Tubing) — lista "Regular couplings with special bevel NU, EU" e "Special clearance couplings—EU" como dois itens separados que o fabricante deve obter do comprador, ao lado do acabamento de extremidade e da massa. A folga especial também não está disponível em todo lugar: a API 5CT lista um diâmetro de folga especial em tubing de 2⅜, 2⅞ e 3½, e a coluna está em branco em 4 e 4½ — então um problema de folga nesses tamanhos maiores se resolve com uma conexão premium ou uma coluna menor, não com um acoplamento API de folga especial.

Para o mecanismo do recalque, veja o guia de conexões de tubing EU e NU →; para graus e marcação de acoplamentos, o guia de acoplamentos API 5CT →. Uma ressalva sobre resistência de conexão: qualquer número de resistência de junta EU versus NU que lhe citarem deve ser rastreado até o documento e a edição de onde veio antes de entrar em um projeto, porque o mesmo tamanho e massa é publicado com números de resistência de junta diferentes por fontes diferentes. As fórmulas da API 5C3 → são a referência até a qual rastrear.

Acoplamentos API com revestimento vermelho e uma única faixa verde de identificação, cintados em paletes antes do embarque — a classe de acoplamento é definida aqui, não na sonda.

O Limite de Faixa do Drift: 2⅞ e 3½ Não Driftam Igual

7.10 exige ensaio de drift em todo o comprimento

A Especificação API 5CT, 11.ª Edição, cláusula 7.10 estabelece que "Each length of pipe shall be drift-tested throughout its entire length", e que "Drift dimensions (length and diameter) shall conform to Table C.23 or Table E.23." O drift em tubing padrão é um requisito da especificação com mandril fixo, não uma variável do pedido de compra nem algo importado da API 5B. A cláusula também fixa quando o ensaio acontece: o ensaio de drift "may be done plain end or in threaded condition", e o redrift pós-aperto descrito abaixo está condicionado a o tubo ter sido driftado em todo o comprimento antes de os acoplamentos serem colocados. A única via do pedido de compra para dentro do drift é o drift alternativo, que a Tabela 5 — Requisitos opcionais especificados pelo comprador (Tubing) — lista contra 7.10, e o tubo fornecido dessa forma deve ser marcado de acordo conforme a Seção 10.

2⅞ é o último tamanho da faixa de dedução menor

A Tabela C.23 dá o drift do tubing como uma dedução do diâmetro interno d: d − 2,38 mm (3/32 in.) para Label 1 até 2⅞ inclusive, d − 3,18 mm (1/8 in.) acima de 2⅞ até 8⅝, e d − 3,97 mm acima de 8⅝ até menos de 10¾.

O mandril de tubing é um ensaio mais severo que o de revestimento

A dedução é apenas metade da Tabela C.23; o comprimento do mandril é a outra metade, e é onde tubing e revestimento se separam. O mandril padrão de tubing tem 1.067 mm (42 in.) de comprimento, contra 152 mm ou 305 mm para revestimento. Um cilindro rígido sete vezes mais longo não consegue negociar um diâmetro que um curto passa sem notar, de modo que um desvio de retilineidade, uma ovalização local ou uma transição de recalque interno que é invisível em um drift de revestimento aparece em um drift de tubing. No nosso próprio livro de pedidos, as rejeições por drift se concentram desproporcionalmente em tubing e não em revestimento, e a nossa leitura disso é o mandril, não a fábrica — um calibre de 1.067 mm simplesmente encontra geometria que um calibre de 152 mm nunca toca.

A segunda metade de 7.10 surpreende as pessoas, e é condicional. Quando o tubo foi submetido ao ensaio de drift em todo o comprimento antes da instalação do acoplamento, ele deve então ser redriftado em no mínimo 1,1 m (42 in.) a partir da extremidade acoplada após o aperto a potência, cobrindo qualquer área que o equipamento de aperto pudesse ter afetado. O aperto pode levar o diâmetro interno do pino abaixo do drift, então passar como tubo de extremidade lisa não se transfere para a junta acabada. Nomeie esse redrift em qualquer escopo de inspeção por terceiro.

O drift alternativo em 2⅞ é um item do acordo de compra, não uma consulta a tabela

O drift alternativo está disponível em tubing — a Tabela 5 lista "Alternative drift requirements — 7.10" como uma escolha explícita do comprador para tubing — mas não há mandril para ler. A Tabela C.24, que tabula os tamanhos de mandril de drift alternativo, é populada para tamanhos de revestimento e não traz linhas de tubing, e 7.10 b) cobre exatamente esse caso: "pipe in sizes and masses not in Table C.24 or Table E.24 shall be tested with the alternative drift mandrels as specified in the purchase agreement." Então em 2⅞ o próprio acordo de compra tem de declarar o diâmetro e o comprimento do mandril, a fábrica drifta contra isso, e o tubo é marcado como tubo de drift alternativo conforme a Seção 10. O que você não pode fazer é escrever "drift alternativo conforme a Tabela C.24" e esperar um ensaio definido — essa linha não especifica nada neste tamanho. As outras saídas de um drift apertado continuam sendo uma massa mais leve, uma coluna de ferramentas diferente, ou uma conexão premium com uma geometria de diâmetro diferente.

A Faixa de Massas Comum no Mercado

Em 2⅞ existem seis massas; o mercado roda três. 6,4/6,5, 7,8/7,9 e 8,6/8,7 lb/ft são a faixa comercial, com 6,4/6,5 como a de uso corrente e 8,6/8,7 como o degrau habitual quando a ruptura ou o colapso exigem. As massas de 9,35, 10,5 e 11,5 lb/ft são catalogadas mas raramente pedidas como tubing de produção, e em L80 a coluna de acabamento de extremidade explica parte do porquê: 10,5 e 11,5 lb/ft são somente de extremidade lisa, e 9,35 lb/ft é somente de extremidade lisa ou com recalque externo (Tabela C.2, coluna L80/R95, que lê P, P e PU). Nenhuma das três pode ser pedida como junta rosqueada e acoplada sem recalque neste grau. Além disso, quando um projeto precisa de uma parede de 11,18 mm em um OD de 73,02 mm, ele normalmente já migrou para um tamanho diferente ou um grau superior em vez de um diâmetro interno de 1,994 in.

A designação dupla é o que se precisa entender antes de comparar um PO com um certificado. A mesma parede carrega dois números de massa — 6,4 lb/ft sem recalque e 6,5 lb/ft com recalque externo — porque a designação inclui o acabamento de extremidade. As duas têm 5,51 mm de parede, 62,00 mm de ID e 9,17 kg/m de massa de extremidade lisa; a diferença de 0,1 lb/ft é o metal do recalque, não um tubo diferente. Um PO que diz 6,4 e um certificado de fábrica que diz 6,5 não estão necessariamente em conflito — verifique a coluna de acabamento de extremidade antes de levantar a questão. Eles estão em conflito se o PO dizia NU e o certificado diz EU.

O compromisso entre massa, ruptura e área de fluxo em toda a faixa de tubing é trabalhado no guia de tamanhos e seleção de tubing API 5CT →. Para casar um tamanho e um grau com as condições do poço, use o seletor de graus de tubo →.

O Grau Já Está Decidido

O L80 está em uma coluna de 2⅞″ porque o serviço é ácido, e o seu envelope é fixo: 552 MPa (80 ksi) de escoamento mínimo, 655 MPa (95 ksi) de escoamento máximo, 655 MPa (95 ksi) de resistência à tração mínima e dureza média máxima de 23,0 HRC / 241 HBW (Tabela C.5 da API 5CT), temperado e revenido. A temperatura mínima de revenimento depende do tipo na Tabela C.3: 566 °C (1.050 °F) para L80 Tipo 1 e L80 3Cr, e 593 °C (1.100 °F) para L80 9Cr e L80 13Cr. O que morde mais forte em tubing do que em revestimento é o tipo: a cláusula 1.3 faz o "L80" puro ser aplicável a L80 Tipo 1, L80 3Cr, L80 9Cr e L80 13Cr, e em tubing a escolha muda mais do que a química — o 13Cr desloca a correção de massa que a fábrica aplica, muda a graxa de rosca e a prática de descida, e muda o regime de armazenamento e proteção de uma coluna que pode passar uma estação de chuvas em um pátio. A frequência de ensaio de dureza do L80 é definida pela cláusula 9.6.3 na mesma frequência do ensaio de tração, e a Tabela C.32 coloca o ensaio de tração do L80 Tipo 1 e do L80 3Cr em Label 1 ≤ 4½ em dois ensaios por lote — não por comprimento. A Tabela C.35 é a tabela de frequência de dureza para a qual 9.6 aponta; o ensaio de dureza por comprimento é a cláusula 9.6.4 e se aplica a C90, T95 e C110. Detalhe completo do grau: revestimento e tubing L80 API 5CT →, os critérios de aceitação de dureza em a armadilha de dureza do L80 →, e as tabelas da especificação API 5CT →.

Quando NÃO Rodar 2⅞″ L80

• Poços de gás de alta vazão onde a velocidade erosional governa. Um diâmetro de 62,00 mm é uma área de fluxo de 3.019 mm², e não se compra área de fluxo de volta dentro de um OD fixo de 73,02 mm. Acima da vazão em que a velocidade se aproxima do limite erosional a resposta é 3½″ ou maior, não uma parede de 2⅞″ mais leve.
• Colunas profundas onde a tração da conexão governa antes da do corpo do tubo. O pino sem recalque de 6,4 lb/ft é cortado em uma parede de 5,51 mm sem metal adicionado. Quando o peso suspenso se aproxima da capacidade da conexão e não dos 645 kN de escoamento do corpo do tubo, a resposta é EU ou uma conexão premium, não mais grau.
• Poços dominados por CO₂. O L80 Tipo 1 é carbono-manganês sem cromo mínimo; quando a pressão parcial de CO₂ comanda a tolerância à corrosão, a especificação é L80-13Cr ou uma CRA superior →.
• Serviço hermético a gás em rosca redonda API. A rosca redonda API de 8 e de 10 fios sela sobre a graxa de rosca aprisionada na hélice da rosca; não há superfície de selo metal-metal na conexão, que é a barreira sobre a qual uma qualificação de hermeticidade a gás normalmente se constrói. Se a completação precisa conter gás através da conexão, essa decisão é premium independentemente de massa e grau.
• Um anular de 4½″ já comprovadamente marginal. Se a tabela de folgas acima o coloca dentro da faixa de tolerância do acoplamento, a resposta honesta é uma coluna menor ou uma conexão premium rasante — não um acoplamento regular com uma nota no procedimento de descida.

Pedido de Compra: a Especificação Completa 2⅞″ L80

Sete linhas. As primeiras quatro são onde estão os erros.

• Tamanho e massa: "2⅞″, 6,5 lb/ft" — a massa é obrigatória, ela define parede, ID, drift e todas as capacidades de pressão.
• Acabamento de extremidade: "EUE" ou "NU" — escrito como acabamento de extremidade, nunca como "8RD", que neste tamanho não distingue o recalque externo de 8 TPI do sem recalque de 10 TPI.
• Classe de acoplamento: "regular" ou "folga especial" — uma linha separada do acabamento de extremidade, e a Tabela 4 trata assim, listando os acoplamentos regulares com chanfro especial e os acoplamentos de folga especial como itens fornecidos pelo comprador por direito próprio. O silêncio seleciona regular, e o fabricante está em conformidade ao embarcar acoplamentos de 93,17 mm contra um pedido que precisava de 87,88 mm.
• Grau com tipo: "L80 Tipo 1" ou "L80 13Cr" — o "L80" puro abrange quatro tipos sob a cláusula 1.3 e não identifica um produto.
• Drift: "drift padrão conforme API 5CT 7.10 e Tabela C.23; drift alternativo não aplicado" — uma linha que fecha a suposição da regra fixa e coloca o redrift de 1,1 m pós-aperto dentro do escopo de inspeção.
• Range e processo: Range 2 a menos que a completação exija outra coisa; sem costura ou soldado por resistência elétrica, declarado, já que a Tabela 4 — Informações fornecidas pelo comprador (Tubing) — lista isso como informação que o fabricante deve obter do comprador.
• Proteção e documentação: protetores de rosca instalados nas duas extremidades, composto de armazenamento especificado, certificado de fábrica EN 10204 3.1 como mínimo e 3.2 onde o projeto ou o mercado exigir.

Três verificações no recebimento pegam a maior parte do que dá errado aqui. Meça com paquímetro o OD do acoplamento contra a classe pedida — 88,90, 93,17 ou 87,88 mm, a ±1 % em regular e ±0,38 mm em folga especial. Confirme que o acabamento de extremidade no certificado corresponde à designação de massa, para que uma entrada de 6,5 lb/ft não fique ao lado de uma descrição NU. E confirme que a declaração de drift cita a Tabela C.23, e não um ID nominal menos um oitavo de polegada.